2 Вопрос

Теплопроводность электроизоляционных материалов. Практическое значение теплопровод­ности объясняется тем, что тепло потерь в окруженных изо­ляцией проводниках и магнитопроводах электрических ма­шин, аппаратов, кабелей и т. п. отводится в окружающую среду сквозь слой изоляции (за исключением некоторых но­вых конструкций электрических машин, в которых отвод тепла от проводников осуществляется пропусканием охла­ждающего вещества через канал внутри проводника), обла­дающий некоторым тепловым сопротивлением. Таким обра­зом, тепловое сопротивление электрической изоляции влияет на перегрев проводников и магнитопроводов. Особенно су­щественное значение имеет теплопроводность сравнительно толстой изоляции в устройствах высокого напряжения.

Определение полного и удельного теплового сопротив­ления аналогично определению полного и удельного объем­ного электрического сопротивления. Уравнение установив­шегося процесса передачи тепла через тело с полным теп­ловым сопротивлением R_т при разности температур на горячей и холодной поверхностях Δt:

P = Δt / R_т

где Р — количество тепла, проходящего через тело за еди­ницу времени.

Это уравнение аналогично обычному закону Ома для электрической цепи, причем Р играет роль величины тока, а Δt — разности потенциалов. При измерении Р в ваттах, а Δt в градусах единицей для R_m является град/вт или, иначе, «тепловой ом» (ом_т). Расчет величины теплового сопротивления тел производится по формулам, аналогичным формулам для расчета электрического сопротивления; так, для движения тепла через участок тела между двумя па­раллельными плоскостями—горячей и холодной—при обозначениях согласно рис. 2:

Здесь р_т — удельное тепло­вое сопротивление материала, которое измеряется в град*см/вт или «тепловых омосантиметрах» (ом_т * см), если h измеряется в сантиметрах, a S — в квадратных сантимет­рах. Обратная р_т величина называется удельной тепло­проводностью (коэффициентом теплопровод­ности), обозначается γ_т и измеряется в вт/град*см или в (ом_т*см)^-1:

Наибольшие значения р_т имеют материалы пористые с воздушными включениями; при пропитке и увлажнении материалов, а также при их уплотнении внешним давлением р_т уменьшается. Кристаллические диэлектрики, как общее правило, имеют р_т меньшие, чем аморфные.

Ориентировочные значения удельной теплопроводности γ_т ряда электроизоляционных материалов приведены в табл. 2. Наиболее распространенные электроизоляционные материалы имеют γ_m, намного меньшую, чем проводники (для сравнения в табл. 2 приведены также значения γ_т для железа, алюминия и меди, а также графита). Лишь некоторые электроизоляционные окислы имеют исключи­тельно высокую теплопроводность — того же порядка, как металлы.

3 Вопрос

Химическая стойкость электроизоляционных материалов. Стойкость к разъеданию (корро­зии) различными соприкасающимися веществами (газами, водой, кислотами, щелочными и солевыми растворами и т. п.) электроизоляционных материалов весьма разнооб­разна. При определении химической стойкости образцы ма­териалов на длительное время помещают в условия, по воз­можности более близкие к эксплуатационным или еще более суровые с точки зрения выбора концентрации химически активной среды, температуры (при повышении температуры интенсивность коррозии сильно увеличивается) и т. д., по­сле чего определяют изменение внешнего вида образцов, их веса и других характеристик.

В частности, для материалов изоляции электрических устройств высокого напряжения большое значение имеет озоностойкость, т. е. стойкость к озону—газу, обра­зующемуся в воздухе при действии коронного электрического разряда (Корона имеет вид голубоватого свечения и со­провождается характерным звуком (жужжанием или по­трескиванием) и образова­нием озона, имеющего своеобразный за­пах. При дальнейшем повы­шении напряжения тихий разряд становится все более интенсивным, свечение зани­мает все большую область и, наконец, тихий разряд переходит в искровой.). Многие органические материалы мало озоностойки, и это затрудняет их использование в изо­ляции высокого напряжения. Так, не отличается озоностойкостью обычная резина, которая при наличии в окружающем ее воздухе даже весьма малых количеств озона становится хрупкой, начинает трескаться и может совершенно разру­шиться. Неорганические электроизоляционные материалы, как правило, практически озоностойки.

Для масел, смол и т. п. измеряют кислотное число, характеризующее содержание в материале свободных кислот. Кислотное число есть количество миллиграммов едкого кали КОН, которое требуется для того, чтобы нейтра­лизовать все свободные кислоты, содержащиеся в 1 г испы­туемого материала (пример обозначения — 0,4 мг КОН/г). Эта величина определяет технологические особенности материала, а также способность материала вызывать кор­розию соприкасающихся с ним тел, например металлов. В трансформаторном масле высокое кислотное число явля­ется важным признаком плохой очистки при изготовлении или далеко зашедшего процесса старения масла.