Лабораторная работа №7

Тема:”Изучение свойств диэлектрических материалов”

Цель:”Используя интернет-ресурсы,изучить основные характеристики и марки диэлектрических материалов”

Диэлектрики – вещества, обладающие малой электропроводностью, т.к. у них очень мало свободных заряженных частиц – электронов и ионов. Эти частицы появляются в диэлектриках только при нагреве до высоких температур. Существуют диэлектрики газообразные (газы, воздух), жидкие (масла, жидкие органические вещества) и твердые (парафин, полиэтилен, слюда, керамика и т.п.).

При наложении электрического напряжения в диэлектрике, представляющем сложную электрическую систему, протекают разнообразные электрические процессы, связанные с его поляризацией, электрической проводимостью. В случае очень большого напряжения может произойти разрушение диэлектрика, называемое пробоем. Эти процессы определяют свойства диэлектриков, а, следовательно, надежность их работы в радиоустройствах, поэтому рассмотрим эти процессы.

Рассматривая явления поляризации необходимо отметить две группы:

· упругая поляризация, протекающая практически мгновенно под действием электрического поля, не сопровождающаяся рассеянием (потерями) энергии в диэлектрике (выделением теплоты);

·  релаксационная поляризация, нарастающая и убывающая в течение некоторого промежутка времени и сопровождающаяся рассеянием энергии в диэлектрике, т.е. его нагреванием

Запрещённая зона в диэлектриках столь велика, что электронная проводимость практически отсутствует. Можно провести сравнительную оценку диэлектриков, полупроводников и проводников по ширине запрещённой зоны и величине удельного сопротивления:

Диэлектрик: ширина запрещённой зоны ΔЕ ≈ 8 эВ; ρ ≈ 104…108 Ом·м;

Полупроводник: ширина запрёщенной зоны ΔЕ ≈ 2…4 эВ; ρ ≈ 10-4 Ом·м;

Проводник: запрещённая зона отсутствует, ρ ≈ 10-8 Ом·м;

Важнейшими характеристиками диэлектриков являются:

ε – диэлектрическая проницаемость; α – температурный коэффициент диэлектрической проницаемости; ε* – эффективная диэлектрическая проницаемость; Р – поляризованность; Iу – ток утечки; tgδ – тангенс угла потерь; Трел  – время релаксации; Епр – электрическая прочность.

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подп

Дата

В электрических машинах и аппаратах токоведущие части надежно изолируют одну от другой и от окружающих деталей. Например, проводники обмотки якоря должны быть изолированы друг от друга и от сердечника якоря, витки обмоток возбуждения — один от другого, а также от полюсов и остова машины и т. д. Для изоляции токоведущих деталей между ними и соседними деталями прокладывают материалы, практически не проводящие электрического тока (диэлектрики). Такие материалы называют электроизоляционными. В их основе лежат как органические, так и неорганические вещества с соответствующими добавками для пропитки и склеивания. Кроме твердых диэлектриков, широкое применение в трансформаторах, выключателях и других электротехнических установках получили жидкие диэлектрики: различные трансформаторные масла и др. Довольно часто в различных электротехнических установках и устройствах в качестве диэлектрика используются воздух или определенные газы.

В современном электромашиностроении и аппаратостроении широко применяют разнообразные изоляционные материалы. Все они отличаются друг от друга электрическими, механическими и химическими свойствами. Важнейшими электрическими характеристиками электроизоляционных материалов являются электрическая прочность, удельное электрическое сопротивление (объемное и поверхностное), диэлектрическая проницаемость и значение диэлектрических потерь. Однако для практических целей немаловажное значение имеют и другие характеристики этих материалов: механическая прочность, гибкость и эластичность, нагревостойкость, морозостойкость, гигроскопичность, химическая стойкость и т. п.

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подп

Дата