Газообразные диэлектрики их свойства и применение. Газообразные диэлектрики: свойства, применение и характеристики — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое газообразные диэлектрики. Какими свойствами они обладают. Где применяются газообразные диэлектрики. Какие газы чаще всего используются в качестве диэлектриков. Каковы преимущества и недостатки газообразных диэлектриков.

Содержание

Что такое газообразные диэлектрики и их основные свойства

Газообразные диэлектрики — это вещества в газообразном состоянии, обладающие диэлектрическими свойствами. Их основная функция заключается в предотвращении или быстром гашении электрических разрядов.

Основные свойства качественных газообразных диэлектриков:

Высокая диэлектрическая прочность
Высокая термическая стабильность
Химическая инертность
Негорючесть
Низкая токсичность
Низкая температура кипения
Хорошая теплопроводность
Невысокая стоимость

Диэлектрическая прочность газов увеличивается пропорционально их плотности и давлению. При этом многие газы имеют ограничение по максимальному давлению из-за возможности сжижения.

Применение газообразных диэлектриков в электротехнике

Газообразные диэлектрики широко применяются в высоковольтном оборудовании в качестве изоляторов. Основные области применения:

Трансформаторы
Высоковольтные выключатели
Распределительные устройства
Волноводы радаров
Высоковольтные линии электропередачи
Конденсаторы

В некоторых случаях газовые диэлектрики также выполняют функцию теплоносителя, отводя тепло от токоведущих частей оборудования.

Наиболее распространенные газообразные диэлектрики

Среди газообразных диэлектриков наиболее широкое применение находят следующие газы:

Воздух

Воздух является самым распространенным и дешевым газовым диэлектриком. Его диэлектрическая прочность при нормальных условиях составляет около 3 МВ/м. Воздух используется в качестве естественной изоляции во многих электротехнических устройствах.

Азот

Сухой азот часто применяется как альтернатива воздуху. Он имеет несколько большую диэлектрическую прочность (в 1,15 раза выше, чем у воздуха). Азот не поддерживает горение и может использоваться при высоком давлении.

Элегаз (SF6)

Гексафторид серы (SF6) или элегаз является одним из лучших газообразных диэлектриков. Его диэлектрическая прочность в 3 раза выше, чем у воздуха. Элегаз обладает отличными дугогасящими свойствами и применяется в высоковольтных выключателях.

Преимущества и недостатки газообразных диэлектриков

Газообразные диэлектрики имеют ряд преимуществ по сравнению с жидкими и твердыми:

Способность быстро восстанавливать свои свойства после пробоя
Отсутствие старения
Хорошие теплопередающие свойства
Возможность заполнять объемы любой формы

К недостаткам можно отнести:

Относительно низкую диэлектрическую прочность
Зависимость свойств от давления и температуры
Возможность образования коррозионно-активных продуктов при разложении

Влияние давления и температуры на свойства газовых диэлектриков

Диэлектрические свойства газов существенно зависят от давления и температуры:

С ростом давления увеличивается плотность газа и его диэлектрическая прочность
Повышение температуры приводит к снижению плотности и ухудшению изоляционных свойств
При очень высоких давлениях возможно сжижение газа

Поэтому при проектировании оборудования с газовой изоляцией важно учитывать рабочий диапазон давлений и температур.

Смеси газообразных диэлектриков

Для улучшения характеристик часто применяют смеси различных газов. Наиболее распространенные комбинации:

SF6 + N2 — более дешевая альтернатива чистому SF6

SF6 + CF4 — улучшенные диэлектрические свойства
N2 + CO2 — негорючая смесь с хорошими изоляционными свойствами

Оптимальные смеси сочетают газы с высоким электронным сродством (SF6, C4F8) и газы, эффективно замедляющие электроны (CF4, CHF3).

Экологические аспекты применения газообразных диэлектриков

При выборе газовых диэлектриков важно учитывать их воздействие на окружающую среду:

SF6 имеет очень высокий потенциал глобального потепления (ПГП = 22800)
Хлорфторуглероды разрушают озоновый слой
Некоторые газы токсичны (CO, H2S)

Поэтому ведутся разработки экологически безопасных альтернатив традиционным газовым диэлектрикам с сохранением их положительных свойств.

Перспективы развития газообразных диэлектриков

Основные направления совершенствования газовых диэлектриков:

Разработка экологически безопасных газов с высокой диэлектрической прочностью
Создание оптимальных газовых смесей
Применение наноматериалов для модификации свойств газов
Использование вакуума как альтернативы газовой изоляции

Развитие технологий газовой изоляции позволит создавать более компактное и надежное высоковольтное оборудование.

5. Газообразные диэлектрики.

5. Газообразные диэлектрики.

Диэлектрики это вещества, основным электрическим свойством которых является способность поляризоваться в электрическом поле.

По агрегатному состоянию диэлектрики могут быть газообразными, жидкими, твёрдыми.

В зависимости от химического состава диэлектрические материалы подразделяются на органические и неорганические.

Воздух − смесь азота, кислорода и инертных газов. Играет роль изолирующей и охлаждающей среды во многих электрических установках.

На воздушных электрических линиях, в распределительных устройствах, в коммутационной аппаратуре и других электрических изделиях воздух является единственной изоляцией между неизолированными проводами. Иногда в слое воздуха, непосредственно соприкасающемся с поверхностью проводов высокого напряжения, наблюдается светлое фиолетовое свечение – электрическая корона, которое сопровождается характерным шипением. Электрическая корона возникает при ухудшении электроизоляционных свойств воздуха или при воздействии на воздух повышенного напряжения и вызывает потери энергии.

Воздух может находиться в твёрдой и жидкой изоляции электрооборудования при плохой пропитке изоляции и очистке пропитывающего материала. В этом случае могут произойти разрядные процессы при высоких напряжениях электрического поля. Кроме того, воздух, содержащий кислород, способствует возникновению окислительных процессов в других материалах.

Элегаз − гексафторид серы (шестифтористая сера). Электрическая прочность в 2,5 раза больше, чем у воздуха. Применяется как изолирующий и дугогасящий материал при изготовлении кабелей, конденсаторов и высоковольтных выключателей. Элегазовые кабели не горючи, хорошо охлаждаются, имеют малую электрическую ёмкость. Элегазовые выключатели имеют высокие дугогасящие свойства и малые габариты.

Недостаток — высокая стоимость. Поэтому для удешевления изделий элегаз часто используют в смеси с азотом или фреоном.

Азот − в чистом виде используется как изолирующая среда в высоковольтных конденсаторах и электровакуумной технике, а также как защитная среда (микроэлектроника, трансформаторы).

Водород − главное достоинство — высокая теплопроводность — в 6 раз выше, чем у воздуха.

Используется как охлаждающая среда мощных электрических машин. Применение водородного охлаждения снижает вентиляционные потери, увеличивает срок службы твёрдой изоляции вследствие отсутствия окислительных процессов.

Недостаток − в смеси с кислородом воздуха может образовывать взрывоопасную смесь.

Инертные газы − аргон, гелий, ксеон, неон. Эти газы имеют очень низкий потенциал ионизации, поэтому их электрическая прочность низкая. Применяют их в технике слабых токов и газоразрядных приборах.

Газоразрядные лампы

3.2. Газообразные диэлектрики

электрического поля. В однородном поле пробой газа наступает при более высоком значении Епр, чем в неоднородном поле;

•тепловой пробой обусловлен чрезмерным выделением тепла из-за больших диэлектрических потерь. При этом в диэлектрике происходят необратимые процессы термического разрушения материала (обугливание, растрескивание, оплавление и т.д.), в результате чего растет ток сквозной проводимости. Для теплового пробоя характерна сильная зависимость Епр от температуры, частоты тока, размеров детали и условий ее охлаждения;

•электрохимический пробой обусловлен развитием в диэлектрике химических процессов, ведущих к образованию подвижных ионов. Эта форма пробоя характерна для жидких диэлектриков, содержащих небольшие количества примесей электролита. В твердых диэлектриках электрохимический пробой может быть при наличии поверхностных загрязнений, адсорбированной влаги.

Рис. 23. Схема электрического пробоя газов

Повышение температуры и влажности среды, наличие примесей, неоднородность структуры снижают электрическую прочность диэлектриков.

Кгазообразным диэлектрикам относятся практически все газы. В первую очередь, это воздух, который является естественным изолятором, окружая все электрические установки. Кроме воздуха широко используют в качестве электрической изоляции неполярные газы — азот, водород, углекислый газ, инертные газы, а также полярные газы — фреоны, элегаз и др.

Электропроводность газов. В идеальном газе свободных носителей заряда нет. В реальных газах всегда имеется некоторое ко-

личество свободных электронов и ионов, как результат процесса ионизации молекул газа при воздействии космических и солнечных излучений, земной радиации и т.д. Одновременно с ионизацией в газах протекает процесс рекомбинации нейтральных молекул из электронов и ионов. Поэтому в нормальных условиях удельное электрическое сопротивление газов чрезвычайно велико (ρ до 1018 Ом·м). Высокие электроизоляционные свойства газов сохраняются в электрическом поле до критической напряженности Екр, после чего начинается процесс ударной ионизации — лавинообразное увеличение электронов и ионов, что приводит к пробою газового промежутка. Полностью ионизированный газ — это особая равновесная высокопроводящая среда, называемая плазмой. Для воздуха в нормальных условиях критическая напряженность электрического поля Екр = 106 В/м.

Поляризация газов. Основное значение для всех газов имеет электронная поляризация. Газы обладают малой плотностью, расстояние между молекулами велико, поэтому относительная диэлектрическая проницаемость для всех газов близка к единице

(ε = 1,0002…1,002). Для воздуха ε = 1,0006.

С увеличением температуры относительная диэлектрическая проницаемость уменьшается, а с увеличением давления ε растет, так, для воздуха при p = 20 атм. ε = 1,01. При влажности воздуха

100% ε = 1,0007, а при 0% влажности ε = 1,0005.

Диэлектрические потери в газах связаны с потерями на электропроводность. Для полярных молекул ориентация диполей происходит без потерь энергии. Поэтому при отсутствии ионизации диэлектрические потери в газах весьма незначительны (tgδ < 4.10-8).

Электрическая прочность газов значительно меньше, чем у жидких и твердых диэлектриков. Для воздуха Епр = 3,2 МВ/м. Основная причина пробоя газов — ударная ионизация.

Электрическая прочность газов сильно зависит от давления, степени однородности электрического поля, расстояния между электродами и частоты поля.

При малых давлениях Епр велико (рис. 24) вследствие малого числа частиц в единице объема и низкой вероятности их столкновения, при повышении давления Епр понижается. При больших давлениях уменьшается длина свободного пробега частиц, они не приоб-

ретают необходимой кинетической энергии для ионизации, и электрическая прочность увеличивается.

Рис. 24. Зависимость электрической прочности воздуха от давления

В неоднородном поле (игла-игла, игла-плоскость и т.д.) электрическая прочность оказывается ниже, чем в однородном. С увеличением расстояния между электродами Епр снижается, так как повышается фактор неоднородности поля (рис. 25).

Рис. 25. Зависимость электрической прочности воздуха от расстояния между электродами в однородном поле

С увеличением частоты поля напряжение пробоя снижается, что связано с образованием объемных зарядов из-за различной подвижности электронов и ионов. В области высоких частот (>5МГц)

продолжительность полупериода изменения поля становится соизмеримой со временем формирования электронных лавин, и пробивное напряжение резко возрастает (рис. 26).

Рис. 26. Зависимость пробивного напряжения воздуха от частоты поля Uпрf :

Uпро

Uпр f — пробивное напряжение на данной частоте, Uпр о — пробивное напряжение на постоянном токе

Воздух является естественным изолятором в электроаппаратах и устройствах (воздушных высоковольтных выключателях, воздушных конденсаторах, в т.ч. эталонных), он одновременно обеспечивает отвод тепла.

Азот служит в качестве заменителя воздуха в тех случаях, когда недопустимо окисление.

Водород используется в качестве электроизоляционной охлаждающей среды в мощных генераторах, обладает высокой теплоемкостью.

Азот (N2), водород (h3), углекислый газ (CO2) входят в состав защитных сред многих производств.

Инертные газы (аргон, неон, криптон, ксенон, гелий) при-

меняются для заполнения электровакуумных приборов, радиоламп, газосветных трубок различного цвета свечения.

Фреоны — производные метана Ch5 или этана C2H6, в которых атомы водорода замещены атомами фтора или хлора. Например,

Gaseous Dielectrics III — 1st Edition

Select country/regionUnited States of AmericaUnited KingdomAfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Sint Eustatius and SabaBosnia and HerzegovinaBotswanaBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCanary IslandsCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongoCook IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech RepublicDemocratic Republic of the КонгоДанияДжибутиДоминикаДоминиканская РеспубликаЭквадорЕгипетСальвадорЭкваториальная ГвинеяЭритреяЭстонияЭфиопияФолклендские (Мальвинские) островаФарерские островаФедеративные Штаты МикронезияФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландия GrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsle of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKuwaitKyrgyzstanLaoLatviaLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarRéunionRomaniaRwandaSaint BarthélemySaint HelenaSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Martin (French part)Saint Pierre and MiquelonSaint Vincent and the GrenadinesSamoaSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint Maarten (Dutch part)SlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Ge orgia and the South Sandwich IslandsSouth KoreaSouth SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard and Jan MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor LesteTogoTokelauTongaTrinidad and TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUruguayUS Virgin IslandsUzbekistanVanuatuVatican CityVenezuelaVietnamWallis and FutunaWestern SaharaYemenZambiaZimbabwe

Варианты покупки

Ebook 25% скин. докладов, представленных на Третьем международном симпозиуме по газообразным диэлектрикам, проходившем в Ноксвилле, штат Теннесси, 7–11 марта 1982 г. Эта книга разделена на 12 глав и начинается с упругого рассеяния электронов в газах, в частности, с измерения дифференциального перекрестного рассеяния. сечения при низких энергиях для электронов в присоединяющих электрон газах. Следующие главы посвящены основному механизму газообразных диэлектриков, в частности образованию искры, затуханию и искажению короны, а также примерам систем газообразных диэлектриков. После этих тем обсуждаются практические проблемы импульсного пробоя, а также влияние давления газа, расстояния зазора, распределения поля и перенапряжения на формирующую временную задержку для примерно равномерного распределения поля. В других главах исследуется концепция поверхностного пробоя и разложение, старение и биоэкологические эффекты газообразных диэлектриков. В последних главах рассматривается их анализ, оборудование с элегазовой изоляцией и свойства гексафторсульфида. Эта книга окажется полезной для фундаментальных ученых, инженеров и пользователей газообразных диэлектриков.

Содержание

Глава 1: Основы физики газообразных диэлектриков
Данные по упругому рассеянию электронов в присоединяющихся газах
Обсуждение
Зависящие от давления скорости прилипания электронов в перфторалканах и перфторпропилене (1-C3F6) и их влияние на пробой Прочность этих газов.0028 Обсуждение
Прилипание электронов во фреоне в отсутствие ионизации с использованием смесей фреона и инертных газов
Аналитическая формулировка функции распределения электронов из транспортных коэффициентов электронного роя
Глава 2: Основные механизмы: предпробойный период
Переход от стримера к искре вкратце Зазоры точка-плоскость
Обсуждение
О применимости стримерного механизма в сжатых газах
Обсуждение
Стабилизация коронного разряда в смесях SF6/N2 в импульсных условиях
Дискуссия
Корона и пробой в геометрии коаксиальных электродов в смесях SF6 и SF6/N2
Дискуссия
Исследование предпробойных процессов, влияющих на вольт-временные характеристики газовой изоляции
Дискуссия
Масс-спектрометрия низкоэнергетических ионов, извлеченных из воздушных корон среднего давления
Постоянные и импульсные составляющие положительного тока короны от двух взаимодействующих игл в воздухе
Глава 3: Основные механизмы: пробой
Неоднородное поле пробой: инженерные модели
Дискуссия
Диэлектрическая прочность электроотрицательных газов в неоднородном поле: роль вибрационного возбуждения
Дискуссия
Зависимость от давления постоянного напряжения и тока пробоя для SF6 в неоднородном поле
Дискуссия
Диэлектрическая прочность SF6 в конфигурации с расходящимся полем
Искровые потенциалы Рассчитано по свойствам газов при электронно-молекулярных столкновениях
Спектроскопическое исследование фторсодержащих газовых разрядов низкого давления
Глава 4. Новые газообразные диэлектрики
Тройные газовые диэлектрики
Обсуждение
Газовые смеси с высокой диэлектрической прочностью, содержащие гексафторид серы, окись углерода и октафторциклобутан
Обсуждение
Характеристики прочности на пробой в однородном поле некоторых диэлектрических газов
Импульсный пробой в смесях SF6, SF6/N2 и SF6/N2/перфторуглерод2 9008 Единый подход к расчету пробивных напряжений смесей газов, присоединяющих электроны
Глава 5. Импульсный пробой
Практические проблемы импульсного пробоя, требующие физического подхода
Обсуждение
Критическая величина лавины для импульсного пробоя в квазиоднородном поле элегаза
Обсуждение
Временные задержки в SF6 в условиях импульса
Обсуждение
Параметры, влияющие на коммутационную прочность воздушной изоляции линии передачи Пробой положительного импульса переключения зазоров в плоскости сферы в сухом и влажном воздухе
Комментарии к модели пробоя длинного воздушного зазора Каррара-Тиона во время импульсов положительного переключения
Глава 6: Временные задержки и характеристики V-t
Формирующая временная задержка в SF6 и N2
Напряжение-время характеристики пробоя в SF6
Обсуждение
Статистическая задержка до искрового пробоя в элегазе высокого давления
Обсуждение
Статистические вольт-временные кривые коаксиальный цилиндрический зазор с элегазовой изоляцией
Обсуждение
Вольт-временные характеристики пробоя в газе SF6, инициированного частицами
Обсуждение
Глава 7: Воздействие частиц и материалов
Влияние твердых частиц на разрушение больших сферических зазоров
Ультразвуковое обнаружение движения частиц и частичных разрядов в аппаратах с газовой изоляцией
Обсуждение
Технико-экономические обоснования для улучшения газовой изоляции путем покрытия загрязняющих частиц
Обсуждение
Импульсный пробой изоляции SF6/N2. Влияние покрытия электродов. Эффекты полярности
Обсуждение
Ухудшение изоляции эпоксидной формы из-за выдерживаемости напряжения
Влияние природы материала электрода на образование коррозионных частиц в коронном разряде
Отрицательная полярность. Пробой постоянным током зазоров стержень/плоскость до 1 МВ, вызванный выступами из плоскости
Глава 8: Поверхностное перекрытие
Поверхностное перекрытие границ раздела газ/твердое тело Перекрытие поверхности изолятора
Обсуждение
Развитие поверхностных зарядов на прокладках из эпоксидной смолы, нагруженных прямыми приложенными напряжениями
Обсуждение
Накопление заряда на поверхности прокладки при постоянном напряжении в сжатом газе SF6
Обсуждение
Оценка электростатического поля методом электролитического резервуара
Поверхностный разряд в SF6
Глава 9: Разложение, старение и воздействие на биосреду
Исследования продуктов искрового разложения SF6 и смесей SF6/перфторуглерод
Обсуждение
Разложение SF6, вызванное коронным разрядом
Обсуждение
Термическое разложение SF6 и смесей SF6-воздух в среде подстанции
Обсуждение
Скрининг токсичности диэлектрических газов in vitro с использованием клеток млекопитающих
Обсуждение
О применении краткосрочных биотестов для анализа риска для здоровья от фторированных соединений
Исследование образования фторидных продуктов, вызванных электрической дугой в SF6
Глава 10: Стандарты и испытания
Широкополосный цифровой коррелятор для локализации частичных разрядов в ГИС
Обсуждение
Дистанционно управляемое переключение высоковольтных искровых разрядников с применением для испытаний переменным током с наложением импульсов
Быстрые переходные перенапряжения в ГИС, вызванные работой изоляторов
Обсуждение
Выбор высоковольтных испытаний систем с элегазовой изоляцией с физической и технической точки зрения
Обсуждение
Глава 11: Оборудование с газовой изоляцией
Опыт поддержания качества оборудования с элегазовой изоляцией в полевых условиях и его влияние на проектирование и производственные процессы
Обсуждение
Влияние повторного зажигания искры на диэлектрическую прочность по отношению к земле в модельном элегазовом разъединителе
Обсуждение
Элегазовое распределительное устройство нового типа «все в одном» 77 кВ
Обсуждение
Переходный пробой в конструкциях из полимерной пленки, пропитанной элегазом
Обсуждение
Точки росы газовых смесей SF6/N2
Обсуждение
Исследования частичного разряда и пробоя в обмотках модельного газового трансформатора
Влияние заземленного корпуса на распределение поля стержневой-плоскостной Gaps
Экспериментальное исследование полипропиленового кабеля внахлестку, находящегося под давлением газа SF6, для линии электропередачи сверхвысокого напряжения
Теплофизические свойства SF6: инженерный подход
Глава 12: Форумы
Форум I: Оборудование с газовой изоляцией
Форум II: Требования к изолирующим газам
Приложение: Итоги дискуссионных совещаний в малых группах
Список участников
Фотографии участников
Авторский указатель

Информация о продукте

Количество страниц: 598
Язык: английский
Опубликовано: 1 января 1982 г.
Выходные данные: Pergamon
ISBN электронной книги: 9781483279893

About the Editor

Loucas G. Christophorou

Ratings and Reviews

Write a review

There are currently no reviews for «Gaseous Dielectrics III»

Dielectric gas — Wikiwand

Introduction
References

Газовый диэлектрик или изоляционный газ представляет собой диэлектрический материал в газообразном состоянии. Его основная цель — предотвратить или быстро погасить электрические разряды. Диэлектрические газы используются в качестве электрических изоляторов в приложениях высокого напряжения, например. трансформаторы, автоматические выключатели (в частности, элегазовые выключатели), распределительные устройства (в частности, распределительные устройства высокого напряжения), радиолокационные волноводы и т. д.

Хороший диэлектрический газ должен иметь высокую диэлектрическую прочность, высокую термическую стабильность и химическую инертность по отношению к используемым конструкционным материалам, негорючесть и низкую токсичность, низкую температуру кипения, хорошие свойства теплопередачи и низкую стоимость. [1]

Наиболее распространенным газом-диэлектриком является воздух из-за его повсеместного распространения и низкой стоимости. Другим часто используемым газом является сухой азот.

В особых случаях, например, в высоковольтных выключателях, необходимы газы с хорошими диэлектрическими свойствами и очень высоким напряжением пробоя. Предпочтение отдается элементам с высокой электроотрицательностью, например галогенам, поскольку они быстро рекомбинируют с ионами, присутствующими в канале разряда. Галогенные газы обладают высокой коррозионной активностью. Следовательно, предпочтительны другие соединения, которые диссоциируют только на пути разряда; наиболее распространены гексафторид серы, фторорганические соединения (особенно перфторуглероды) и хлорфторуглероды.

Напряжение пробоя газов примерно пропорционально их плотности. Напряжение пробоя также увеличивается с давлением газа. Многие газы имеют ограниченное верхнее давление из-за их сжижения.

Продукты разложения галогенсодержащих соединений обладают высокой коррозионной активностью, поэтому следует предотвращать возникновение коронного разряда.

Накопление влаги может ухудшить диэлектрические свойства газа. Анализ влажности используется для раннего обнаружения этого.

Диэлектрические газы также могут служить теплоносителями.

Вакуум является альтернативой газу в некоторых случаях.

При необходимости могут использоваться смеси газов. Добавление гексафторида серы может значительно улучшить диэлектрические свойства более плохих изоляторов, т.е. гелий или азот.[2] Многокомпонентные газовые смеси обладают превосходными диэлектрическими свойствами; оптимальные смеси сочетают газы, присоединяющие электроны (гексафторид серы, октафторциклобутан), с молекулами, способными термализировать (замедлять) ускоренные электроны (например, тетрафторметан, фтороформ). Изоляционные свойства газа контролируются комбинацией прилипания электронов, рассеяния электронов и ионизации электронов.[3]

Атмосферное давление существенно влияет на изоляционные свойства воздуха. Высоковольтные приложения, например. ксеноновые лампы-вспышки, на больших высотах могут произойти электрические поломки.

4 9

**Относительные напряжения искрового пробоя изоляционных газов при 1 атм**
Газ	Формула	Напряжение пробоя относительно воздуха	Молекулярная масса (г/моль)	Плотность ^* (г/л)	ОРС	ПГП	Присоединение электронов	Свойства
Гексафторид серы	SF ^₆	3,0	146,06	6,164		22800		Самый популярный изоляционный газ. Он плотный и богат фтором, который хорошо гасит разряд. Хорошие охлаждающие свойства. Отличное гашение дуги. Коррозионно-активные продукты разложения. Хотя большинство продуктов разложения имеют тенденцию к быстрому повторному образованию SF ^{₆ , дуговой разряд или коронный разряд могут образовывать дисульфурдекафторид (S ^{₂ F ^{₁₀ ), высокотоксичный газ, по токсичности сходный с фосгеном. Гексафторид серы в электрической дуге может также вступать в реакцию с другими материалами и образовывать токсичные соединения, напр. фторид бериллия из оксидно-бериллиевой керамики. Часто используется в смесях, например, с азот или воздух.}}}
Азот	N ^₂	1,15	28	1,251	–	–	не	Часто используется при высоком давлении. Не способствует горению. Может использоваться с 10–20 % SF ₆ в качестве более дешевой альтернативы SF ₆ . Может использоваться отдельно или в сочетании с CO ₂ . Неприлипание электронов, эффективное замедление электронов.
Воздух	29/смесь	1		1,2	–	–		Напряжение пробоя 30 кВ/см при 1 атм. Очень хорошо изучен. При воздействии электрического разряда образует агрессивные оксиды азота и другие соединения, особенно в присутствии воды. Коррозионно-активные продукты разложения. Может способствовать горению, особенно при сжатии.
Аммиак	NH ^₃	1	17,031	0,86
Углекислый газ	СО ^₂	0,95	44,01	1,977	–	1	слабый
Монооксид углерода	CO	1,2[4]					слабый	Эффективен для замедления электронов. Токсичный.
Сероводород	H ^{₂ S}	0,9	34,082	1,363
Кислород	O ^₂	0,85	32,0	1,429	–	–		Очень эффективно способствует горению. Опасен, особенно при высокой концентрации или сжатии.
Хлор	Cl ^₂	0,85	70,9	3,2
Водород	Н ^₂	0,65	2,016	0,09			практически не	Низкое напряжение пробоя, но высокая теплоемкость и очень низкая вязкость. Используется для охлаждения, например. турбогенераторы с водородным охлаждением. Проблемы с управлением и безопасностью. Очень быстрое снятие возбуждения, может использоваться в искровых разрядниках с высокой частотой следования импульсов и быстрых тиратронах.
Диоксид серы	SO ^₂	0,30	64,07	2,551
Закись азота	N ^{₂ O}	~1,3					слабый	Слабое присоединение электронов. Эффективен в замедлении электронов.[4]
1,2-Дихлортетрафторэтан (R-114)	CF ^{₂ ClCF ^{₂ Cl}}	3,2	170,92	1,455	?		сильный	Давление насыщения при 23 °C составляет около 2 атм, что дает напряжение пробоя в 5,6 раз выше, чем у азота при 1 атм. Коррозионно-активные продукты разложения.
Дихлордифторметан (R-12)	CF ^{₂ Cl ^₂}	2,9	120,91	6	1	8100	сильный	Давление пара 90 фунтов на квадратный дюйм (6,1 атм) при 23 °C, что дает напряжение пробоя в 17 раз выше, чем у воздуха при 1 атм. Более высокие напряжения пробоя могут быть достигнуты за счет увеличения давления путем добавления азота. Коррозионно-активные продукты разложения.
Трифторметан	CF ^{₃ H}	0,8					слабый
1,1,1,3,3,3-Hexafluoropropane (R-236fa)	CF ^{₃ CH ^{₂ CF ^₃}}		152,05			6300	сильный	Коррозионно-активные продукты разложения.
Четырехфтористый углерод (R-14)	ЦФ ^₄	1,01[1]	88,0	3,72	–	6500		Плохой изолятор при использовании отдельно. В смеси с СФ ₆ несколько снижает диэлектрические свойства элегаза, но значительно снижает температуру кипения смеси и препятствует образованию конденсата при экстремально низких температурах. Снижает стоимость, токсичность и коррозионную активность чистого SF ₆ .[5]
Гексафторэтан (R-116)	С ^{₂ Ф ^₆}	2,02[1]	138	5,734	–	9200	сильный
1,1,1,2-тетрафторэтан (R-134a)	C ^{₂ H ^{₂ F ^₄}}						сильный	Возможная альтернатива SF ₆ . [6] Его дугогасительные свойства плохие, но диэлектрические свойства довольно хорошие.
Перфторпропан (R-218)	C ^{₃ F ^₈}	2,2[1]	188	8,17	–	?	сильный
Октафторциклобутан (R-C318)	C ^{₄ F ^₈}	3,6[1]	200	7,33	–	?	сильный	Возможная альтернатива SF ₆ .
Перфторбутан (R-3-1-10)	C ^{₄ F ^₁₀}	2,6[1]	238	11,21	–	?	сильный
30% SF ^{₆ /70% воздух}		2,0[1]
Гелий	He						Не	Не прилипает к электронам, не эффективно замедляет электроны. Навигация по записям Управление двигателем постоянного тока ардуино. Управление двигателем постоянного тока с помощью Arduino: полное руководство Uni t ut118b. Мультиметр UNI-T UT118B: характеристики, функции и применение Похожие записи 21.11.2024 0 Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании 19.11.2024 0 Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка 19.11.2024 0 Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Автолюбителям Датчик Лайфхаки Преобразователь Своими руками Схемы Усилитель Разное Карта сайта © M-Gen