Тепловые свойства диэлектриков

Температура - это понятие, введенное для характеристики энергии, которой обладают молекулы вещества. С другой стороны, это физическая характеристика, которая соответствует равновесию при приведении двух тел в контакт. Как и всякая физическая характеристика, она поддается измерению. Общепринятыми, в настоящее время, являются две температурные шкалы - Цельсия и Кельвина.

В условиях эксплуатации изоляционным материалам длительное время приходится работать при повышенных температурах. Наименее чувствительна к повышенным температурам воздушная изоляция. В жидких диэлектриках высокая температура вызывает процессы окисления и разложения органической изоляции. Для материалов вводят несколько характерных температурных точек, указывающих работоспособность и поведение материалов при изменении температуры.

В твердых диэлектриках при повышении температуры происходит изменение как электрических, так и механических свойств. Большинство электроизоляционных материалов размягчается и даже может расплавиться. Поэтому низкая температура плавления ограничивает применение тех или иных диэлектриков. Многие материалы не переносят резкого изменения температуры, так называемого “теплового удара”, который может вызвать растрескивание. Низкие температуры не опасны с точки зрения непосредственного воздействия на электрические характеристики, но снижают гибкость изоляции и повышают ее хрупкость.

Для многих твердых диэлектриков, в частности различных пластмасс, важно сохранять форму под влиянием механических нагрузок и повышенной температуры. Это свойство контролируется теплостойкостью или нагревостойкостью по Мартенсу.

Нагревостойкость - максимальная температура, при которой не уменьшается срок службы материала.

По этому параметру все материалы разделены на классы нагревостойкости.

Y	A	E	B	F	H	C
90°С	105°С	120°С	130°С	155°С	180°С	>180°С

Теплостойкость - температура, при которой происходит ухудшение характеристик при кратковременном ее достижении.Термостойкость - температура, при которой происходят химические изменения материала.

Морозостойкость - способность работать при пониженных температурах (этот параметр важен для резин).

Горючесть - способность к воспламенению, поддержанию огня, самовоспламенению. Это различные степени горючести.

Большинству материалов присущи точки плавления, кипения.

Точка плавления - температура, при которой происходит переход из твердого состояния в жидкое. Есть материалы, в основном это термопластичные полимеры, которые обладают точкой размягчения, но до плавления дело не доходит, т.к. начинается разрушение полимерных молекул при повышенных температурах. У термореактивных полимеров даже до размягчения дело не доходит, материал раньше начинает разлагаться.

Точка кипения - температура, при которой происходит переход из жидкого состояния в парообразное. Кипят практически все простые вещества, не кипят сложные органические соединения, они разлагаются при более низких температурах, не доходя до кипения.

Для жидких диэлектриков важной характеристикой являетсятемпература вспышки – это температура жидкости, при которой смесь её паров с воздухом вспыхивает при поднесении к ней пламени. Температура воспламенения– это температура, при которой испытуемая жидкость загорается.

Есть температуры специфичные для электротехнических материалов. Например для сегнетоэлектриков вводят т.н. точку Кюри. Оказывается, что сегнетоэлектрическое состояние вещества возникает только при пониженных температурах. Существует такая температура для каждого сегнетоэлектрика, выше которой домены не могут существовать и он превращается в параэлектрик. Такая температура называется точкой Кюри.

Теплоемкость - это способность накапливать тепловую энергию в материале при его нагревании. Численно удельная теплоемкость равна энергии, которую нужно ввести в единицу массы материала, чтобы нагреть его на один градус. Размерность удельной теплоемкости [Дж/(кг· К)].

Теплопроводность определяет способность передать тепловую энергию через материал. Это тоже важная характеристика, она характеризуется коэффициентом теплопроводности l. Численно он равен потоку q проходящему через площадку единичной площади, при перепаде на ее гранях температуры 1 °С.