 |
Определение величин, необходимых для выполнения задания
|
|
|
|
Очевидно, что причиной расплавления церезина будут диэлектрические потери. Следует, однако, определить, что нагревается больше: новомикалекс или церезин. Представим, что к многослойной конструкции приложено напряжение U частотой ω. По отношению к каждому из диэлектриков это напряжение распределится в соответствии с системой уравнений:
Здесь Е нм и Е ц – соответственно напряженности поля в слоях новомикалекса и церезина; d нм – суммарная толщина двух пластин новомикалекса; d ц – толщина слоя церезина; εнм и εц – диэлектрические проницаемости новомикалекса и церезина. Первое уравнение показывает, что приложенное напряжение представляет собой сумму падения напряжения в новомикалексе (Е нм d нм) и падения напряжения в слое церезина (Е ц d ц). Второе уравнение говорит о постоянстве потока электрического смещения в этих материалах при перпендикулярности силовых линий поверхности пластин (D = ε0ε E).
Решая эту систему уравнений, находим напряженности поля в каждом из материалов:
.
Удельные диэлектрические потери в каждом из материалов сос-тавят:
Р нм.уд = Е нм2 ωε0εнм tg δнм; Р ц.уд = Е ц2 ωε0εц tg δц.
Найдем отношение удельных диэлектрических потерь:
.
Таким образом, для выполнения задания нам необходимо знать значения диэлектрических проницаемостей и тангенса угла диэлектрических потерь новомикалекса и церезина при 60 °С.
Угол диэлектрических потерь – δ (дельта) – это угол, дополняющий до 90° угол сдвига между током и напряжением в диэлектрике.
Диэлектрическая проницаемость (ε) – это мера ослабления поля в веществе по сравнению с внешним полем; ее значение показывает, во сколько раз поле в веществе слабее поля от того же источника в вакууме [1].
|
|
|
3. Описание материалов
Новомикалекс, равно как и микалекс, относится к материалам
высокой нагревостойкости [2, с. 289 – 290]. Это композиционные ма-
териалы, состоящие из стекла с нагревостойкими наполнителями
[2, с. 210]. У новомикалекса в качестве наполнителя применяется искусственная слюда – фторфлогопит. При его изготовлении могут быть использованы более тугоплавкие стекла, что повышает нагревостойкость новомикалекса. Новомикалекс имеет длительную рабочую температуру 600 °С. Электрические и механические показатели новомикалекса приведены в таблице [2, с. 289, табл. 25.45].
Электрические и механические показатели новомикалекса
| Наименование показателя | Обозначение, размерность | Значение при температурах | ||
| 20 °С | 500 °С | 600 °С | ||
| Удельное объемное сопротивление | ρ v, Ом ∙ м | 1011…1012 | 1010 (при 300 °С) | 106…107 |
| Электрическая прочность | Е пр, МВ/м | |||
| Предел прочности при изгибе | σи, МПа | 60…100 | – | 50…70 |
Удельное объемное сопротивление (ρ) – это параметр вещества, численно равный измеренному в плоскопараллельном поле сопротивлению образца длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1 м2.
Электрическая прочность (E пр) – это средняя напряженность электрического поля, при которой происходит электрический пробой.
Электрическим пробоем диэлектрика называют скачкообразное увеличение электропроводности материала при воздействии определенного напряжения вплоть до образования электропроводящего плазменного канала.
Предел прочности при изгибе (σи) – предельная сила, отнесенная к площади поперечного сечения образца и направленная параллельно сечению, после приложения которой изгиб образца проходит при снижении этой силы.
Значения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь от температуры показаны на рисунке [2, с. 289, рис. 25.21].
|
|
|
Температурные зависимости для новомикалекса:
1, 3 – испытания в вакууме; 2, 4 – испытания в воздухе
Из приведенных температурных зависимостей можно определить, что при 60 °С у новомикалекса тангенс угла диэлектрических потерь tg δ = 0,05, а диэлектрическая проницаемость ε = 4.
Угол диэлектрических потерь (δ) – это угол, дополняющий до 90° угол сдвига между током и напряжением в диэлектрике.
Значение диэлектрической проницаемости вещества ε можно определить как отношение емкости конденсатора с данным веществом (диэлектриком) к емкости конденсатора тех же размеров, диэлектриком которого является вакуум [1].
Церезин представляет собой смесь твердых углеводородов с эмпирической формулой от С39Н80 до С53Н108 [3, с. 208]. Церезин получают кислотно-контактной очисткой парафинистой пробки, которая является осадком парафинистой нефти на стенках буровых скважин, на дне резервуаров. Церезин имеет хорошие диэлектрические свойства. Церезин применяют в кабельном производстве, а также для производства электроизоляционных восковых композиций. Известен также синтетический церезин – воскообразный диэлектрик светло-желтого цвета, кристаллической структуры, представляющий собой смесь твердых углеводородов метанового ряда. Основные свойства церезинов приведены в таблице.
Показатели церезинов [3, с. 209, табл. 7.2 и 7.3]
| Показатель | Природный церезин | Синтетический церезин |
| Температура каплепадания, °С | 65…85 | |
| Глубина проникновения иглы при 25 °С и нагрузке 0,98 Н, мм, не более | ||
| Кислотное число, мг KОН на 1 г церезина | 0,1 | 0,02 |
| Удельное объемное сопротивление при 100 °С, Ом ∙ м, не менее | 1010 | 1012 |
| Тангенс угла диэлектрических потерь при 100 °С и частоте 1000 Гц, не более | 0,003 | – |
Кислотное число – количество щелочи, необходимое для нейтрализации кислоты до рН = 7.
Угол диэлектрических потерь и диэлектрическая проницаемость церезина сильно зависят от температуры. Эти зависимости показаны на рисунках (см. пример этих рисунков ниже).
|
|
|
|
|
Из приведенных температурных зависимостей можно определить, что при 60 °С у церезина тангенс угла диэлектрических потерь tg δ =
= 0,003, а диэлектрическая проницаемость ε = 2,1.
Решение
Подставляем необходимые данные в полученное в п. 2 выражение:
Вывод
Удельные диэлектрические потери в новомикалексе в 68 раз выше, чем в церезине. Это связано в первую очередь с меньшими значениями диэлектрической проницаемости и угла диэлектрических потерь в церезине. Таким образом, церезин расплавится от того, что будут нагреваться пластины новомикалекса.
6. Использованная литература
1. Целебровский Ю.В. Шпаргалка по электроматериаловедению. – Новосибирск, 2006.
2. Справочник по электротехническим материалам: В 3 т. Т. 2 / под ред. Ю.В. Корицкого и др. – 3-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1987.
3. Справочник по электротехническим материалам: В 3 т. Т. 1 / под ред. Ю.В. Корицкого и др. – 3-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1986.
Тексты заданий
Задание 5-01. Отрезок высокочастотного коаксиального кабеля длиной 100 м имеет диаметр жилы 1 мм и диаметр оболочки 10 мм. Изоляция между жилой и оболочкой (экраном) выполнена из фторопласта 4. При заземленном экране кабель заряжается до напряжения на жиле 200 В, после чего источник питания отключается. Через час измерение показало, что напряжение составило 5 В. Опишите указанный материал (физические, электрические свойства и область применения), определите сопротивление изоляции при минимальном значении диэлектрической проницаемости. Рассчитайте удельное объемное сопротивление изоляции и сравните его с удельным сопротивлением фторопласта.
Задание 5-02. Сопротивление изоляции коаксиального кабеля, выполненной из полиэтилена высокого давления ПЭВД-102-01К, составляет 200 ГОм при длине кабеля 100 м, диаметре жилы 1 мм и диаметре оболочки 10 мм. Кабель заряжается до напряжения 220 В между жилой и экраном, после чего источник питания отключается. Опишите указанный материал (физические, электрические и область применения) и определите, через какое время напряжение между жилой и экраном станет равным 100 В, если диэлектрическую проницаемость и удельное сопротивление принять минимальными для этого ПЭ. Сравните расчетное значение удельного объемного сопротивления изоляции со справочным.
|
|
|
Задание 5-03. Сопротивление изоляции коаксиального кабеля, выполненной из темплена, составляет 170 ГОм. Опишите указанный материал (физические, электрические и область применения) и определите мощность диэлектрических потерь в кабеле при частоте 106 Гц и напряжении 100 В.
Задание 5-04. Мощность диэлектрических потерь в коаксиальном кабеле при частоте 106 Гц и напряжении 100 В составляет 1 Вт. Изоляция кабеля выполнена из темплена термостойкого. Опишите указанный материал (физические, электрические и область применения) и определите сопротивление изоляции кабеля.
Задание 5-05. Сопротивление изоляции высоковольтного устройства, выполненной из кремнепласта ПДТ-Гр-К, составляет 1 ГОм. Опишите указанный материал (физические, электрические и область применения) и определите диапазон диэлектрических потерь в нем при частоте 106 Гц и напряжении 1 кВ.
Задание 5-06. Определите удельные диэлектрические потери в жидкой изоляции из кремнийорганической полиэтиленсилоксановой жидкости ПЭС-3 при температурах жидкости от 20 °С до 100 °С, частоте 100 Гц и напряженности поля 1 кВ/мм. Опишите указанный материал (физические, электрические свойства и область применения) и оцените значение удельного сопротивления жидкости при температуре 100 °С, полагая диэлектрическую проницаемость не зависимой от частоты в диапазоне 50…100 Гц и от температуры в диапазоне 20...100 °С. Схему замещения диэлектрика принять параллельной.
Задание 5-07. Плоский конденсатор с изоляцией из хлорированного полиэтилена имеет площадь пластин 1 м2; расстояние между пластинами 1 мм. Опишите указанный материал (физические, электрические и область применения) и определите, как изменится мощность диэлектрических потерь в нем при напряжении на пластинах 10 кВ, если рабочая частота изменится с 1 кГц до 1MГц.
Задание 5-08. Опишите физические, электрические свойства и область применения таких материалов, как поливинилхлорид и поли-трифторхлорэтилен. Определите максимально возможное изменение сопротивления изоляции высоковольтного устройства при замене материала изоляции с поливинилхлорида на политрифторхлорэтилен, если диэлектрические потери в нем при напряжении 1 кВ и частоте 50 Гц изменились при этом с 2,8 до 4 Вт.
|
|
|
Задание 5-09. Изоляция плоских конденсаторов с площадью пластин 1 м2 и расстоянием между ними 1 мм выполнена из природного мусковита. При напряжении 380 В и частоте 50 Гц разброс диэлектрических потерь у разных образцов составляет от 1,125 · 10–3 до
2,25 · 10–2 Вт. Опишите физические, электрические свойства и область применения указанного материала и рассчитайте значение его диэлектрической проницаемости.
Задание 5-10. Диэлектрические потери в куске мрамора при частоте 50 Гц и напряжении 6,3 кВ составляют 0,001 Вт. Определите физические и электрические свойства и сопротивление этого куска (при той же схеме измерения), принимая значения удельных параметров равными минимальным табличным.
Задание 5-11. К поверхности двух сложенных вместе листов электротехнического стекла, содержащих соответственно 40 и 80 % алюмосиликатов, каждое толщиной 2 мм и площадью 0,6 м2, приложено напряжение 660 В, частотой 103 Гц. Опишите физические, электрические свойства и область применения указанных материалов и рассчитайте диэлектрические потери в этой системе при минимальных значениях угла диэлектрических потерь.
Задание 5-12. Из эпоксидной смолы ЭД-20 (с отвердителем МТГФА) и мраморной крошки ЭМК-5 изготовлена доска площадью 1 м2 и толщиной 2 см. Опишите физические, электрические свойства и область применения указанных материалов и определите максимально возможное значение диэлектрических потерь в такой доске при напряжении 6 кВ и частоте 50 Гц, если объемное содержание мрамора равно 80 %. Схему замещения диэлектрика принять параллельной.
Задание 5-13. Керамический конденсатор емкостью 1 мкФ заряжается до напряжения 100 В и подключается к вольтметру с внутренним сопротивлением 10 МОм. Через 10 с напряжение заряда конденсатора стало равным 10 В. Известно, что диэлектриком в конденсаторе служит керамика на основе соединений титана (ГОСТ 20419–83). Опишите указанную керамику (физические, электрические свойства и область применения) и определите марку керамики.
Задание 5-14. Две пластины из электротехнического стекла толщиной 5 мм с содержанием алюмосиликатов 50 % склеены эпоксидным клеем К-153 с толщиной проклейки 0,5 мм. Перпендикулярно плоскости стекол приложено напряжение 1 кВ частотой 10 кГц. Опишите физические, электрические свойства и область применения указанных материалов и при условии независимости параметров материалов от частоты определите, что будет нагреваться больше: стекла или клеевая прослойка.
Задание 5-15. Конденсатор емкостью 1 мкФ имеет изоляцию из полиэтиленовой пленки. Опишите эту пленку, ее особенности, свойства при применении в качестве электрической изоляции. Рассчитайте мощность диэлектрических потерь в этом конденсаторе при постоянном и переменном (на частоте 1 кГц) напряжениях, равных 3 кВ. Значение угла диэлектрических потерь считать независимым от частоты.
Задание 5-16. Опишите неполярные полимерные пленки и сравните диэлектрические потери в полипропиленовой пленке на постоянном напряжении с такими же потерями в полистирольной и полиэтиленовой пленках при напряженностях, составляющих 0,1 от электрической прочности.
Задание 5-17. Опишите полиэтилентерефталатную пленку (физические, электрические и область применения) и укажите ее российское, американское и японское торговые названия. Постройте зависимость удельных диэлектрических потерь в этой пленке от частоты (в диапазоне 102…105 Гц) при напряженности электрического поля 1 кВ/мм.
Задание 5-18. Для изоляции проводов, работающих при высоких температурах, используется полярная полиимидная пленка с односторонним фторполимерным покрытием. Что это за материал? Как его называют в США? Если тепло от диэлектрических потерь в такой изоляции никуда не отводится, то сколько нужно времени, чтобы от этих потерь при частоте 1 кГц и напряжении 500 В пленка нагрелась бы с 18 °С до 0,1 длительно допустимой температуры? Теплоемкость пленки принять равной минимальному значению теплоемкости полиэтилена высокого давления.
Задание 5-19. Высокочастотное устройство выполнено из ситалла марки СТ50-1. Опишите этот материал и, пренебрегая теплоотводом, определите, можно ли ожидать расплавления материала при нагреве диэлектрическими потерями в течение минуты, если начальная температура была 20 °С, частота устройства 1010 Гц, а напряженность приложенного поля составляет 0,001 от электрической прочности.
Задание 5-20. Отрезок коаксиального кабеля длиной 200 м имеет диаметр жилы 1 мм и диаметр экрана 8 мм. Изоляция между жилой и экраном выполнена из полиэтилена высокого давления. При заземленном экране кабель заряжается до напряжения на жиле 100 В, после чего источник питания отключается. Через 40 мин измерение показало, что напряжение составило 1 В. Опишите указанный материал (физические, электрические свойства и область применения), определите сопротивление изоляции, ее расчетное удельное объемное сопротивление и сравните последнее значение с удельным сопротивлением ПЭВД- 102-01К.
Задание 5-21. Сопротивление изоляции коаксиального кабеля, выполненной из фторопласта 4, составляет 100 ГОм при длине кабеля 150 м, диаметре жилы 0,8 мм и диаметре оболочки 8 мм. Кабель заряжается до напряжения 100 В между жилой и экраном, после чего источник питания отключается. Опишите физические, электрические свойства и область применения фторопласта 4 и определите, через какое минимальное расчетное время напряжение между жилой и экраном станет равным 50 В? Сравните расчетное значение удельного объемного сопротивления изоляции со справочным.
Задание 5-22. Сопротивление изоляции коаксиального кабеля, выполненной из поливинилхлорида И40-13, составляет 3 ГОм. Опишите физические, электрические свойства и область применения указанного материала и определите диапазон диэлектрических потерь в нем при частоте 50 Гц и напряжении 120 В.
Задание 5-23. Мощность диэлектрических потерь в коаксиальном кабеле при частоте 106 Гц и напряжении 200 В составляет 10 Вт. Изоляция выполнена из полиэтилена низкого давления ПЭНД-209-15. Опишите физические, электрические свойства и область применения указанного материала и определите сопротивление «идеальной» изоляции этого кабеля.
Задание 5-24. Сопротивление изоляции тягового электродвигателя составляет 2 ГОм. Изоляция выполнена из эпоксидного пресс-мате-риала ПЭТ-Гр, относящегося к группе реактопластов. Опишите физические, электрические свойства и область применения указанного материала и определите мощность диэлектрических потерь в изоляции при частоте 50 Гц и напряжении 1,5 кВ.
Задание 5-25. Плоский конденсатор с изоляцией из поливинилхлорида имеет площадь пластин 2 м2 и расстояние между пластинами 1 мм. Опишите физические, электрические свойства и область применения указанного материала и определите, как максимально изменится в нем мощность диэлектрических потерь при напряжении на пластинах 5 кВ и нормальной температуре, если частота изменится с 50 Гц до 1 МГц.
Задание 5-26. Как максимально изменится сопротивление изоляции высоковольтного устройства при замене материала изоляции с политрифторхлорэтилена на поливинилхлорид при условии изменения толщины изоляции таким образом, что емкость устройства не меняется? Диэлектрические потери в первоначальной изоляции при напряжении 2 кВ и частоте 50 Гц составляли 8 Вт. Опишите физические, электрические свойства и область применения указанных материалов.
Задание 5-27. Изоляция плоских конденсаторов с площадью пластин 0,5 м2 и расстоянием между ними 0,5 мм выполнена из природного флогопита. При напряжении 220 В, частоте 1 кГц и 20 °С разброс диэлектрических потерь у разных образцов составляет от 4,84 · 10–3 Вт до 9,69 · 10–2 Вт. Опишите физические, электрические свойства и область применения указанного материала и определите значение его диэлектрической проницаемости.
Задание 5-28. Опишите физические, электрические свойства и область применения мраморных досок. Рассчитайте максимальное значение диэлектрических потерь в мраморной доске толщиной 2 см при частоте 50 Гц и напряжении 80 % от пробивного, если ее сопротивление составляет 1 МОм.
Задание 5-29. К поверхности двух сложенных вместе листов электротехнического стекла, содержащих соответственно 60 и 80 % алюмосиликатов, каждое из которых имеет толщину 1 мм, приложено напряжение 100 В при частоте 106 Гц. Опишите физические, электрические свойства и область применения указанного материала и определите, от какого стекла к какому будет направлен тепловой поток, если углы диэлектрических потерь минимальны.
Задание 5-30. Опишите состав и свойства кремнийорганических компаундов, выберите из них такой, диэлектрические потери которого в постоянном поле при нормальной температуре максимальны, и рассчитайте для этого компаунда мощность удельных диэлектрических потерь при частоте 1 МГц, нормальной температуре и напряженности поля, составляющей 1 % от пробивной.
Задание 5-31. К плоскому двухслойному диэлектрику, выполненному из карбоцепных полимеров, площадью 1 м2, состоящему из слоя поливинилиденфторида толщиной 10 мм и слоя поливинилкарбазола толщиной 10 мм, приложено напряжение 70 кВ частотой 1 МГц. Определить, на сколько градусов нагреется каждый слой в течение 1 с. Теплопередачей между слоями пренебречь.
Задание 5-32. Керамический конденсатор емкостью 0,1 мкФ заряжается до напряжения 100 В и подключается к вольтметру с внутренним сопротивлением 100 МОм. Через 2 с напряжение на нем падает до 1,9 В. Известно, что диэлектриком в конденсаторе является керамика на основе соединений титана. Опишите физические, электрические свойства и область применения керамик на основе титана и определите марку керамики.
Задание 5-33. Две пластины из стеклотекстолита размером 0,5 ´ 1,5 ´ 0,002 м3 склеены слоем парафина толщиной 1 мм. Перпендикулярно поверхности пластин приложено напряжение 6 кВ частотой 1 МГц. Опишите физические, электрические свойства и область применения указанных материалов и определите, что будет нагреваться больше: парафин или стеклотекстолит.
Задание 5-34. Конденсатор емкостью 0,5 мкФ имеет изоляцию из полипропиленовой пленки. Опишите эту пленку и ее свойства и рассчитайте диапазоны мощностей диэлектрических потерь в этом конденсаторе при постоянном и переменном напряжениях 1 кВ и частоте 1 кГц.
Задание 5-35. Для защиты от коррозии алюминиевые оболочки кабелей можно изолировать поливинилхлоридной пленкой. Что это за материал и каковы его свойства? Чем он отличается от полипропиленовой пленки, и каковы в этих пленках удельные диэлектрические потери в электрическом поле напряженностью 1 кВ/мм частотой 1 кГц?
Задание 5-36. В качестве основы для металлизированной полимерной пленки применяют, в частности, полиэтилентерефталат. Что это за материал и каковы его свойства? Каковы его торговые названия в России, Англии, Франции? Постройте зависимость удельных диэлектрических потерь в нем от температуры при частоте 50 Гц и напряженности электрического поля 1 кВ/мм.
Задание 5-37. Для создания температуростойкого конденсатора емкостью 2 мкФ на напряжение 1 кВ использована американская полиимидная пленка минимальной толщины. Опишите этот материал под американским названием. Если считать, что теплоемкость полиимида равна теплоемкости полиэтилентерефталатной пленки (лавсан), то за какое время этот конденсатор нагреется с начальных 18 °С до 0,1 длительно допустимой температуры за счет диэлектрических потерь при частоте 1 кГц? Теплоотводом пренебречь.
Задание 5-38. Постройте зависимость удельных диэлектрических потерь в электротехническом ситалле от температуры в диапазоне от 20 °С до 400 °С при частоте 1010 Гц и напряженности поля, составляющей 0,1 от электрической прочности. Ситалл имеет марку СТ50-2. Опишите этот класс материалов (физические, электрические свойства и область применения).
Задание 5-39. Опишите класс материалов, объединенных названием «фенопласты». Среди фенопластов электроизоляционных выберите материал с наименьшими удельными диэлектрическими потерями при частоте 50 Гц. Во сколько раз эти потери отличаются от потерь на постоянном токе и потерь при частоте 1 МГц?
Задание 5-40. Среди всевозможных фенопластов (класс материалов, который следует описать в задании) выберите материалы с наименьшими и наибольшими удельными потерями на постоянном токе и определите удельные потери материалов выбранных марок при частоте 1 МГц и напряженности электрического поля 100 В/мм.
Задание 5-41. Опишите класс материалов, объединенных названием «кремнепласты», и выберите среди них материал с наименьшими удельными диэлектрическими потерями при частоте 50 Гц. Во сколько раз эти потери отличаются от потерь на постоянном токе и потерь при частоте 1 МГц?
Задание 5-42. Среди кремнийорганических пресс-материалов выберите самый легкий, опишите этот материал (со сведениями о классе указанных материалов в целом) и определите удельные диэлектрические потери при напряженности поля 100 В/мм при частотах: 0, 50,
1 000 000 Гц.
Задание 5-43. Что такое «фенопласты», на какие группы они подразделяются, какой из электроизоляционных фенопластов самый тяжелый и какие у него удельные диэлектрические потери на постоянном токе и частотах 50 Гц и 1 МГц, если напряженность электрического поля принять равной 100 В/мм?
Задание 5-44. Опишите типы и марки поливинилхлоридов, их свойства и применение. Для типа поливинилхлорида, имеющего максимальное значение предела прочности при растяжении, сравните (относительно) удельные диэлектрические потери на постоянном токе и при частоте 1 МГц.
Задание 5-45. Среди неполярных полимерных пленок выберите и опишите марку (со сведениями о классе этих пленок в целом) с наименьшими диэлектрическими потерями на постоянном токе и рассчитайте диапазон потерь в пленке максимальной толщины площадью 1 м2 при напряженности постоянного поля, составляющей 10 % от электрической прочности.
Задание 5-46. Среди полярных полимерных пленок выберите и опишите марку (со сведениями о классе этих пленок в целом) с наименьшими диэлектрическими потерями на частоте 1 кГц и определите диапазон возможных потерь в пленке минимальной толщины на постоянном напряжении при площади пленки, равной 10 м2 и напряженности поля, составляющей 10 % от электрической прочности.
Задание 5-47. Выберите и опишите марку каучука, имеющего после вулканизации минимальное влагопоглощение, и рассчитайте для этой марки удельные диэлектрические потери в постоянном и переменном (50 Гц) полях при напряженностях поля, составляющих 90 % от электрической прочности.
Задание 5-48. Опишите полиэтиленовую пленку и определите диапазон отношений удельных диэлектрических потерь в ней к таким же потерям в полистирольной и полипропиленовой пленках при напряженностях, составляющих 0,1 от электрической прочности на постоянном напряжении.
Задание 5-49. Опишите полифениленоксидную пленку (физические, электрические и область применения) и укажите ее американское торговое название. Постройте зависимость удельных диэлектрических потерь в этой пленке при частоте 1 кГц от напряженности электрического поля в пределах от 0 до значения, равного 0,1 от электрической прочности на постоянном напряжении.
Задание 5-50. Для высокотемпературной изоляции используется органосиликатная пластмасса ОС-91-92 с мусковитом и асбестом в качестве наполнителя. Опишите этот материал. Если тепло от диэлектрических потерь в такой изоляции никуда не отводится и ее параметры в процессе заданного нагрева не изменяются, то сколько нужно времени, чтобы от этих потерь при частоте 1кГц и напряженности электрического поля 5 МВ/м пленка нагрелась бы с 18 °С до 0,1 допустимой температуры? Теплоемкость и плотность материала принять равными минимальным значениям этих параметров для мусковита.
Задание 5-51. Среди форстеритовых высокочастотных керамик подберите материал с наименьшими ожидаемыми диэлектрическими потерями в переменном поле. Опишите этот материал и, пренебрегая теплоотводом, рассчитайте, какой станет температура материала при нагреве диэлектрическими потерями в течение часа, если начальная температура была 20 °С, частота устройства 1 Мгц, а напряженность электрического поля – 2 кВ/мм. При расчетах теплоемкость керамики принять равной теплоемкости электротехнического фарфора.
Задание 5-52. Для создания температуростойкого конденсатора на напряжение 3 кВ использована американская полиимидная пленка минимальной толщины. Опишите этот материал под американским названием. Если считать, что теплоемкость полиимида равна теплоемкости полиэтилентерефталатной пленки (лавсан), то за какое время этот конденсатор нагреется с начальных 20 °С до 0,15 длительно допустимой температуры за счет диэлектрических потерь при частоте 1 кГц? Теплоотводом пренебречь.
Задание 5-53. Постройте зависимость удельных диэлектрических потерь в электротехническом ситалле СТ38-1 от температуры в диапазоне от 20 °С до 400 °С при частоте 1010 Гц и напряженности поля, составляющей половину от электрической прочности ситалла, имеющего наименьшее значение этого показателя. Предварительно опишите этот класс материалов (физические, электрические свойства и область применения).
Задание 5-54. Опишите класс материалов, объединенных названием «шлакоситаллы», и определите возможные разбросы значений удельных диэлектрических потерь при частотах 106 и 1010 Гц и напряженности электрического поля, составляющей 0,1 от электрической прочности.
Задание 5-55. Среди всевозможных каучуков (класс материалов, который следует описать в задании) выберите материалы с наименьшими и наибольшими удельными диэлектрическими потерями на постоянном токе. Определите удельные диэлектрические потери материалов выбранных марок при частоте 1 МГц и напряженности электрического поля 100 В/мм.
Задание 5-56. Опишите класс материалов, объединенных названием «кремнепласты». Выберите среди них материал с наименьшими диэлектрическими потерями на постоянном токе и сравните эти потери с потерями при частоте 1 МГц и при частоте 50 Гц. В обоих случаях напряженность электрического поля составляет 50 % от электрической прочности.
Задание 5-57. Опишите кабельные изоляционные резины.Постройте кривые зависимостей удельных диэлектрических потерь от времени увлажнения кабельной резины типа РТИ-1 при 20 °С и при 70 °С. Частота 50 Гц; напряженность электрического поля 1 кВ/мм.
Задание 5-58. Опишите мрамор, как электроизоляционный материал. Проведите относительное сравнение удельных диэлектрических по-терь мрамора в постоянном поле и в поле промышленной частоты.
Задание 5-59. Опишите электроизоляционные стекла.Найдите возможный разброс удельных диэлектрических потерь в электротехнических стеклах при частоте 1 кГц и напряженности поля, составляющей 0,1 от среднего арифметического значения электрической прочности описанных марок.
Задание 5-60. Опишите стеклоэмали для глазурования фарфоровых изделий. Подберите стеклоэмаль с минимальным значением температурного коэффициента диэлектрической проницаемости и постройте зависимость удельных диэлектрических потерь от температуры в диапазоне 20…200 °С при напряженности поля 1 кВ/мм. Порядок температурного коэффициента диэлектрической проницаемости считать равным 10–5, а зависимость угла диэлектрических потерь от температуры принять линейной.
Ответы
5-01. 2,13×1011 Ом; 5,8×1013 Ом × м. 5-02. 876 с. 5-03. 0,18 Вт.
5-04. 30,6 Гом. 5-05. 1,9…6,7 кВт. 5-06. 4 Вт/м3; 400 Вт/м3;
2,49×109 Ом × м. 5-07.»5000. 5-08. 590. 5-09. 7. 5-10. 441,4 кОм.
5-11. 0,047 Вт. 5-12. 0,023 Вт. 5-15. 17 Вт; 0,0046…0,00046 Вт.
5-16. Р уд. ПС < Руд. ПП < Руд. ПЭ. 5-18. 154 с. 5-20. 42,3 Гом. 5-21. 477 с.
5-22. 1,09×10–5…2,19×10–3 Вт. 5-23. 10,7…26,7 Гом. 5-24. 0,34 Вт.
5-25. 14,5…19,2. 5-27. 6. 5-28. 444,8 Вт. 5-30. 75,1 кВт/ м3. 5-31. 123 °С; 1,5 °С. 5-34. 22,60,0046…0,00046 Вт; 0,63…0,71 Вт. 5-37. 4.
5-41. 5-42. 5-43. 0,1 Вт/м3; 3,3…3,9 Вт/м3; 27,8 кВт/м3. 5-45.
5-46. 5,8…64,8 мкВт. 5-47. 26,6 Вт/м3; 8064 Вт/м3. 5-50. 167.
5-51. 257 °С. 5-52. 2 с. 5-55. 2,36 кВт/м3; 1,54 МВт/м3. 5-59. 227,6 кВт/м3; 19,4 МВт/м3.
|
|
|
