Полярность и диэлектрические потери

Под действием электрического поля происходит нагрев изоляционного масла. Затраты энергии на нагрев диэлектрика называются диэлектрическими потерями. В нейтральных маслах диэлектрические потери связаны с электропроводностью, а в маслах с примесью полярных компонентов — и с поляризацией молекул в переменном электрическом поле. Диэлектрические потери, возникающие вследствие поляризации молекул, характеризуются тангенсом угла диэлектрических потерь (tg б). Эти потери достигают максимума при определенной вязкости масла и возрастают с повышением температуры. Нанример, для кабельных масел tg б при 100° С должен быть не более 0,003. [c.95]

По данным работы [655], диэлектрическая изотерма сорбции воды на торфе также является ломаной линией. На основе калориметрических сорбционных опытов было высказано предположение, что первым двум участкам изотермы отвечает различная энергия связи молекул с центрами сорбции, а третьему, с наибольшей производной е7 а, — образование в процессе сорбции водородных связей между сорбированными молекулами. Существенно, что при критической величине сорбции ао обнаруживается резкое увеличение коэффициента диэлектрических потерь е", обусловленное, по-видимому, значительным возрастанием электропроводности материала вследствие образования цепочек из сорбированных молекул и функциональных групп сорбента — карбоксильных (СООН), гидроксильных (ОН) и других полярных групп. При этом предполагалась возможность эстафетного механизма переноса протона вдоль цепочек, что обусловливает значительное возрастание е и е". Наличие протонной проводимости и протонной поляризации позволяет объяснить не только большие величины с1г /<1а, но и частотную зависимость критической гидратации Со, обнаруженную для ряда сорбентов [646, 648]. Здесь необходимо отметить, что при измерении диэлектрических характеристик применяются слабые электрические поля, которые не могут повлиять на про- [c.245]

Удельные сопротивления полимеров и их электрическая прочность (сопротивление пробою) еще недостаточно изучены связь их с другими физическими и химическими свойствами полимеров, а также с особенностями их внутреннего строения еще недостаточно выяснена. Наоборот, по диэлектрической проницаемости и диэлектрическим потерям полимеров имеется теоретический и экспериментальный материал, который дает возможность уже в настоящее время изучать связь этих свойств с другими свойствами полимеров. Измерение диэлектрической проницаемости является основным методом определения дипольного момента молекул и изучения их полярной структуры (см. 23). В связи с этим из пяти названных выше технических характеристик диэлектрических свойств остановимся на первых двух. [c.594]

При наличии в масле полярных веществ в присутствии воды могут повыситься диэлектрические потери вследствие образования ассоциатов воды н полярных веществ (табл. 10. 14). [c.540]

Значения е и tg б кристаллизующихся полимеров возрастают при повышении полярности полимеров значения е и tg б релаксационных диэлектрических потерь при кристаллизации полимеров уменьшаются tg б в 2—4 раза а е в 0,2—0,3 раза. Это связано, с одной стороны, с переходом полярных участков макромолекул в кристаллиты и, с другой стороны, с увеличением ширины релаксационного спектра полярных групп, оставшихся в аморфной фазе. [c.248]

Диэлектрический метод оказывается пригодным как для полярных (поливинилхлорида, политетрафторэтилена), так и для неполярных полимеров (полиэтилена, полистирола и т. д.), поскольку полимеров, абсолютно лишенных полярных групп или примесей, практически не существует. Для всех полимеров установлены два типа диэлектрических потерь дипольно-сегментальные, связанные с подвижностью звеньев или большой совокупности их (кинетических сегментов) в электрическом поле, и дипольно-групповые, обусловленные движением, например, боковых полярных групп. Если в боковой цепи полимера содержатся полярные группы, способные ориентироваться в электрическом поле независимо друг от друга и имеющие разные времена релаксации, то наблюдается сложный пик дипольно-групповых потерь. Сегментальное движение в полимерах при температурах выше 7 с кооперативно, так как движения [c.183]

Большинство ненаполненных полимеров являются диэлектриками, поэтому их электрические свойства в основном характеризуют диэлектрическими потерями и проницаемостью, удельным объемным и поверхностным сопротивлением, а также значением пробивного напряжения. Кроме того, для ряда полярных полимеров имеет место проявление электретного эффекта и термодеполяризации. [c.209]

Диэлектрический метод. При помещении образца полярного полимера в электромагнитное поле диполи полимера начинают следовать за изменением поля как раз в момент расстеклования, что приводит к появлению максимума на кривой зависимости тангенса диэлектрических потерь от температуры. Зависимость Гс от частоты поля здесь существует так же, как в термомеханическом методе. [c.145]

Связи атома фтора с углеродом сильно полярные. Так как их дипольные моменты друг друга полностью компенсируют, суммарный дипольный момент макромолекулы политетрафторэтилена равен нулю. Это обусловливает очень хорошие диэлектрические свойства политетрафторэтилена и весьма малую зависимость их от частоты и температуры. Удельное объемное электрическое сопротивление политетрафторэтилена выше 10 ом см ло 10 ° ом-см). Диэлектрическая проницаемость при 60 гц и 10 ° гц 2,0—2,1. Тангенс угла диэлектрических потерь при 60 гц 0,0002—0,00025, при 10 ° гц 0,0002. Исключительной особенностью политетрафторэтилена является его способность длительно работать в чрезвычайно широком диапазоне температур — от —269 до +250° С. [c.144]

На рис. 57 показана зависимость тангенса угла диэлектрических потерь вулканизованного каучука от количества связанной серы. При увеличении содержания серы сначала диэлектрические свойства полимера ухудшаются, что вызывается повышением его полярности. Последняя отрицательно сказывается до тех пор, пока сохраняется подвижность отдельных участков макромолекул. Но после того как подвижность их утрачивается или становится ничтожно малой из-за образования значительного количества поперечных связей, дальнейшее присоединение серы не вызывает ухудшения диэлектрических свойств вулканизованного каучука. [c.190]

Полярные гидроксильные группы, вращаясь вокруг ординарной связи, могут ориентироваться в электрическом поле. В связи с этим проявляется эффект поляризации, и целлюлоза имеет высокую диэлектрическую проницаемость (е = 6,5—7) и большой тангенс угла диэлектрических потерь (0,005—0,010). Связывание гидроксильных групп в сложные и простые эфиры понижает гигроскопичность материалов и улучшает электроизоляционные свойства. [c.281]

Диэлектрические потери в изоляционных маслах. Вода существенно ухудшает эксплуатационные свойства изоляционных масел, в частности их диэлектрические свойства. Последние ухудшаются только в присутствии эмульгированной воды. Растворенная вода практически не влияет на тангенс угла диэлектрических потерь (табл. 61). Эмульгированная вода повышает б за счет увеличения проводимости. С переходом эмульсионной воды в растворенную и ее испарением тангенс угла диэлектрических потерь уменьшается, пока не достигнет минимума. Существует предельное содержание воды, после которого тангенс угла диэлектрических потерь сильно возрастает. Неизменность диэлектрических свойств масел в присутствии растворенной воды объясняется тем, что воДа в маслах находится в молекулярном состоянии и при воздействии поля не подвергается электролизу. В присутствии полярных веществ и воды диэлектрические потери возрастают вследствие образования ассоциатов воды и полярных веществ (табл. 61). Наибольшее влияние оказывают соли карбоновых кислот. [c.148]

Тангенс угла диэлектрических потерь при 25° С в частотном диапазоне 50—10 гц у атактического полипропилена значительно выше, чем у изотактического [28]. Некоторые исследователи [29] объясняют это наличием в атактическом полимере полярных примесей (например, групп СО, образовавшихся ири окислении). Последние присутствуют, разумеется, и в изотактическом полимере, но возможность их ориентации сильно ограничена вследствие присущей изотактическому полимеру кристаллической структуры. [c.109]

Диэлектрические потери. В переменном электрич поле ориентация по полю полярных молекул (или полярных звеньев макромолекул) отстает по фазе от вектора напряженности приложенного поля на угол 8 В зависимости от соотношения между т и циклич частотой поля ш диэлектрич проницаемость меняется от е (при сот 1) до (при сот 1) При (ВТ я 1 значение г заметно зависит от частоты и т-ры и наблюдается значит поглощение энергии поля, к-рая превращается в тепло Диэлектрич проницаемость в этом случае характеризуется комплексной величиной е = е — (1-мнимая единица) Действительная часть соответствует диэлектрич проницаемости Д, мнимая часть е -коэф диэлектрич потерь Отношение г /г = tg5 наз тангенсом угла диэлектрич потерь, оно численно [c.108]

Диэлектрические потери ПЭВД — неполярного диэлектрика — очень низкие. Значение тангенса угла диэлектрических потерь ПЭВД лежит обычно в пределах 2 10 -3 10 . Эти потери обусловлены наличием небольшого числа полярных групп и в меньшей мере СН3-группами и связями -С=С-, имеющими небольшие значения дипольных моментов. Снизить диэлектрические потери до минимума можно путем тщательной очистки полиэтилена от посторонних примесей и от низкомолекулярной части, обычно имеющей повышенное содержание окисленных групп, СНз-групп и связей -С=С-. Рост диэлектрических потерь предотвращают введением в полиэтилен антиоксидантов. Уменьшение содержания СНз-групп и связей —С=С— может быть достигнуто путем синтеза полимера при более низкой температуре и более высоком давлении (см. раздел 7.5). [c.155]

Каждый тип полярных групп, имеющихся в ПЭВД, вносит свой вклад в диэлектрические потери, которые поэтому являются суммарными. В результате такого сложения слабовыраженных широких максимумов получается картина потерь, относительно мало зависящая от частоты приложенного напряжения. [c.155]

Высокая температура перехода второго рода Высокая температура плавления и резкий переход из твердого в расплавленное состояние Высокая деформационная теплостойкость Высокое удельное сопротивление Невысокие диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь Стойкость к электрическому пробою Стойкость к разбавленным минеральным кислотам и щелочам с pH = 4—14 Превосходная стойкость к большинству органических растворителей, кроме нескольких полярных соединений, таких как фенол, хлороформ [c.217]

Рис. 14.3. Температурные зависимости для полярных полимеров а - тангенса угла диэлектрических потерь

Возбуждение сегментов электрическим полем происходит труднее, так как электрические силы действуют только на полярные участки сегмента. Б этом основная причина, что а-максимум механических потерь находится ниже а-максимума диэлектрических потерь. В тех случаях, когда полярность сегмента на всех участках одинакова (как для полярных, так и для слабополярных полимеров), температуры в механических и диэлектрических полях совпадают, а высота а-максимумов в электрических полях различна в зависимости от степени полярности полимеров. [c.245]

Анализ экспериментальных результатов (рис. 1) показывает, что для безводных сырых нефтей диэлектрическая проницаемость зависит от частоты. Эта зависимость обнаруживается в области частот 50кГЦ-100 МГц, в которой диэлектрическая проницаемость нефтей уменьшается, а затем с частоты 100 МГц остается постоянной, причем для различных нефтей она несколько отличается. Таким образом, в диапазоне частот 50 кГц-100 МГц для нефтей обнаруживается область дисперсии диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь. Значения tg5 для нефтей с ростом частоты сначала уменьшаются, а затем эта зависимость приобретает характер размытой резонансной кривой (рис. 1). Максимальные значения для различных исследованных нефтей находятся вблизи частоты 10 Гц. Такая зависимость диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь обусловливается до частот 10 Гц наличием сквозной проводимости, а в мегагерцовом диапазоне (10 -10 ) Гц — явлениями ориентационной поляризации. Поэтому мы считаем, что такая зависимость 1 5 от частоты вблизи 10 Гц объясняется наличием в нефти тяжелых полярных компонентов, которые имеют область аномальной дисперсии в этом диапазоне. [c.143]

Исследование диэлектрических свойств полимеров — один из наиболее эффективных способов установления особенностей их строения. Диэлектрический метод оказывается пригодным как для полярных, так и неполярных полимеров (полиэтилен, полистирол, политетрафторэтилен и т. д.), поскольку полимеров, абсолютно лишенных полярных групп, практически не существует. В соответствии с корреляциями, рассмотренными в гл. I и И, для всех полимеров установлено два типа диэлектрических потерь ди-польно-сегментальные, связанные с подвижностью звеньев или большой совокупности их (кинетических сегментов) в электрическом поле, и дипольно-групповые, обусловленные движением, например, боковых полярных групп. Если в боковой цепи полимера содержатся полярные группы, способные ориентироваться в электрическом поле независимо друг от друга и имеющие разные времена релаксации, то наблюдается сложный пик дипольно-групповых потерь. Сегментальное движение в полимерах при температурах выше температуры стеклования кооперативно, так как подвижности сегментов данной цепи и сегментов соседних макромолекул взаимосвязаны. По этой причине в процесс ориентации вовлекаются области довольно больших размеров, чем и объясняются высокие значения кажущейся энергии активации сегментального движения. Ниже температуры стеклования Тс переход сегмента из одного равновесного положения в другое требует практически беС конечно большого времени, превышающего доступную продолжительность наблюдения. [c.243]

Как в высокоэластическом, так и в стеклообразном состояниях величина диэлектрических потерь зависит от внутри- и межмоле-жулярных взаимодействий. Последние существенно могут зависеть -от полярности входящих в макромолекулу групп и от размера бокового радикала. Увеличение длины углеводородных (алкильных) радикалов однозначно сказывается на смещении максимума дипольно-сегментальных потерь в область низких температур. Это было показано на примере гомологического ряда по-лиалкилметакрилатов и других полимеров. [c.246]

Дипольная поляризация диэлектриков сопровождается превращением части электроэнергии в тепло из-за трения, возника-ющего между молекулами или звеньями высокомолекулярных цепей. При постоянном напряжении молекулы и отдельные звенья Ориентируются в направлении поля один раз после приложения напряжения, тогда как в переменных полях они ориентируются непрерывно дважды за один период. Поэтому потери энергии, называемые диэлектрическими, в переменных полях ощутимы они тем больше, чем больше частота. Способность того или иного диэлектрика рассеивать электроэнергию характеризуется определенным для каждого материала показателем углом диэлектрических потерь б или его тангенсом (tg й). Этот показатель, как и диэлектрическая проница-чемость е, тесно связан с полярностью молекул и структурой аещества. [c.66]

Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от температуры более сложная, чем та же зависимость удельного объемного сопротивления. Кривые tgб = /(i) полярных диэлектри- [c.68]

Углеводороды давно известны как хорошие диэлектрики. Например, у парафина высокое удельное объемное сопротивление— порядка 10 —10 ом-см и низкие диэлектрические потери. В качестве жидких диэлектриков широко применяются нефтяные масла (трансформаторное, конденсаторное и др.), представляющие собой смеси углеводородов различного строения. Как было показано выше (стр. 56), высокомолекулярные углеводороды, полученные синтетическим путем, должны такясе обладать хорошими электроизоляционными характеристиками ввиду отсутствия в структуре молекул полярных групп. Вместе с тем большие молекулярные веса синтетических полимеров и особенности их структуры обусловливают появленце свойств, которыми природные углеводороды не обладают. Например, полиэтилен, а также полученный за последнее время полипропилен по сравнению с парафином имеют значительно более высокую температуру плавления, большую твердость и обнаруживают такие новые свойства, как гибкость, прочность на разрыв, способность подвергаться экструзии и др. [c.92]

Удельное объемное сопротивление резольных смол в стадии С при нормальной температуре колеблется в пределах 10 —10 ом-см, тангенс угла диэлектрических потерь при 50 гц 0,05—0,10, диэлектрическая проницаемость 5—6, электрическая прочность 10—14 кв мм. Диэлектрические свойства изменяются в зависимости от частоты, что характерно для полярных диэлектриков, и ухуд- [c.205]

Поливинилхлорид (—СН 2—СНС1—) — жесткий, негибкий продукт полимеризации винилхлорида. Жесткость его обусловлена сильным межмолекулярным взаимодействием (водородным и ориентационным), возникающим из-за наличия в цепных макромолекулах атомов электроотрицательного хлора. Полярный диэлектрик, эксплуатируемый в области низких частот. Характеризуется высокими диэлектрическими потерями (tgS = 0,15—0,05) и меньшим по сравнению с полиэтиленом удельным объемным сопротивлением Ш oм см). Диэлектрическая Проницаемость 3,2—3,6. Используется в производстве. монтажных и телефонных проводов. Д,ля придания полимеру [c.383]

Поливинилхлорид (—СНг—СНС1—) — жесткий, негибкий продукт полимеризации винилхлорида. Жесткость его обусловлена сильным межмолекулярным взаимодействием (водородным и ориентационным), возникающим из-за наличия в цепных макромолекулах атомов электроотрицательного хлора. Полярный диэлектрик, эксплуатируемый в области низких частот, характеризуется высокими диэлектрическими потерями (1 6 = 0,15— 0,05) и меньшим по сравнению с полиэтиленом удельньгм объемным сопротивлением (10 Ом-м). Диэлектрическая проницаемость 3,2—3,6. Используют его в производстве монтажных и телефонных проводов. Для придания полимеру эластичности его пластифицируют, т. е. вводят специальные добавки, чаще всего сложные эфиры и полиэфиры с низкой степенью полимеризации. Однако при этом ухудшаются электроизоляционные свойства материала. [c.478]

Если полимер, содержа-щий полярные группы, поместить в электрическое поле, При определенных соотношениях времен релаксации и частоты поля наблюдается ориентация сегментов и более мелких кинетических сди-ниц, что обусловливает определенные значения диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь. В интервале частот и температур, от вечающих условию шт=1, Кривые зависимости tg6 = (7) проходят через максимум, а на кривых е =1(Т) появляется перегиб (рис. 122). [c.276]

Первый тип диэлектрических потерь, называемых дипольно-сегментальными , связан с ориеитационными поворотами полярных звеньев макромолекулы в условиях, когда возможно сегментальное движение, т. е. в высокоэластическом состоянии (выше Тс полимера). Второй тип—дипольно-групповые - потери —обу- [c.276]

В полиэтилене при звуковых и более высоких частотах на блюдаются три вида диэлектрических потерь, связанных с релак сацней полярных кинетических единиц, содержащих карбонияьны группы которые всегда присутствуют в Промышленном нолиэти J[eнe [c.286]

Основной причиной диэлектрических потерь в полиэтилене являются полярные кислородсодержащие группы. В ПЭВД, по данным ИК-спект-роскопии, имеются полярные группы различного характера. Так, группы С=0 могут быть кетонными, альдегидными, сложноэфирными, карбоксильными и другими, - например, они могут входить в перкиспотные, перэфирные, перангидридные группы. Они могут находиться в сопряжении с ненасыщенными связями. Могут находиться в ПЭВД также группы -0-Н, -0-0-Н, -С-0-С-, -С-0-0-С-. Метод ИК-спектроскопии позволяет обнаружить эти группы и оценить их содержание. [c.155]

Значения тангенса угла диэлектрических потерь были определены во многих работах. Различие данных, полученных разными авторами, объясняется тем, что в исспедованных образцах различного происхождения соотношение разного типа полярных групп и их общее содержание различно. [c.155]

Тангенс угла диэлектрических потерь неокисленного ПЭВД проявляет небольшую зависимость от частоты (кривая 2 на рис. 7.32) [157, с. 126] в весьма широком интервале частот - от 10 до 10 ° Гц tgS изменяется незначительно. Низкие значения tg6 объясняются, очевидно, высокой чистотой образца. Таким образом, ПЭВД является высококачественным диэлектриком с низкими потерями в широком диапазоне частот. Диэлектрические потери в области высоких частот связаны с полярными группами. В области средних частот потери связывают с дефектами кристаллической структуры в местах разветвлений цепи. Следует отметить, что в ПЭВД в небольшом количестве может присутствовать [c.155]

Пластификаторы влияют и на диэлектрические свойства по-тимеров. Как правило, введение пластификаторов ухудшает диэлектрические характеристики. Изменение диэлектрической проницаемости и максимума тангенса у1ла диэлектрических потерь tg6 зависит от полЯ[)НОСти пластификатора и его термодинамической совместимости с полимером. Ьсли пластификатор истинно растворим в полимере, то tg6нaк смещается в область более низких те-миератур При этом абсолютные значения 1 6 и днэлектрнческой проницаемости е зависят от полярности пластификатора, т. е, от сто собственной диэлектрической проницаемости. При введении неполярных пластификаторов, диэлектрическая проницаемость которых мала, е и пластифицированного полимера уменьшаются, а введение полярных пластификаторов может привести к возрастанию этих показателей. [c.420]

Значение тангенса дельта (определенного с помощью моста переменного тока типа Р-525) для сырья оказалось выше 100%, что указывает на высокое содержание в нем полярных соединений. Однако после неглубокой ацсор ципчной очистки (0—16) величина диэлектрических потерь становится более чем в 2 раза ниже нормы. Дальнейшее углубление очистки незначительно улучшает показатель /й" о. [c.159]

Известно [64], что на практике растворяют целлюлозу в гидратах оксидов третичных аминов, т.е. в присутствии некоторого небольшого количества воды. По существу, вода является обязательным компонентом растворяющей системы, и от ее содержанри зависит концентрация целлюлозы в смешанном растворителе. Рассмотрим вкратце основные факторы, характеризующие взаимодействие воды с самой целлюлозой и с аминоксидным растворителем. Неоднозначность механизма взаимодействия целлюлозы с водой обусловлена сложностью строенрм целлюлозы и самой воды. Вода сопровождает целлюлозу как в процессе роста растений, так и после ее выделения из них. В многочисленных литературных источниках утверждается, что вода взаимодействует только с аморфной частью целлюлозы. Небольшие (до 6-7 масс.%) количества связанной с целлюлозой через образование водородных связей (адсорбированной) воды приводят к значительным изменениям как физических свойств целлюлозы (например, тангенс угла диэлектрических потерь, плотность, температура стеклования), так и свойств самой адсорбированной воды (76, 77]. Кластерная структура воды у поверхности целлюлозы переходит в структуру типа "частокола" из полярных молекул (толщина слоя 1,75-2,25 мкм). Анализ показал [78], что соседние диполи воды (при содержании ее в целлюлозе до 7%) направлены преимущественно параллельно, а при содержании более 10% - антипараллельно. Параллельная ориентация [c.378]

На температурных зависимостях тангенса угла диэлектрических потерь (tg S) наблюдаются [19] максимумы, обусловленные ди-польной ориентационной поляризацией (рис. 14.3 а). При этом у полимеров, содержащих в основной или боковой цепи полярные группы, обладающие различной подвижностью, может наблюдаться несколько областей максимумов дипольно-групповых потерь (Д у и т.д.) в области температур ниже Тс. Кроме того, для кристаллизующихся полимеров на зависимостях tg ЗогтТ может наблюдаться максимум в области температуры плавления Тпл, обусловленный плавлением кристаллической фазы. Однако этот максимум не всегда можно вьщелить на фоне -процесса, особенно если интервал температур от Тс до Тщ, невелик, а значения tg S определяются на сравнительно высоких частотах. [c.380]

Электрическая энергия, затрачиваемая на нагрев окружающего диэлектрика (изоляции), называется диэлектрическими потерями. Эти потери зависят от электропроводных свойств масел и в частности от наличия в них полярных веществ, на поляризацию молекул которых в основном идут потери электроэнергии. Чем глубже очищено масло от полярных соединений (смол, асфальтенов, высокомолекулярных ароматических гетероатомных веществ), тем меньше диэлектрические потери в масле. Мерой этих потерь является величина ТУДЭП, нормируемая для электроизоляционных масел и зависящая от температуры она возрастает с ростом последней. Для трансформаторных масел ТУДЭП при 90 °С должен составлять не более 0,5, а для кабельных масел (разных марок) при 100 °С - от 0,01 до 0,003. [c.149]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология