Загальні характеристики й застосування рідких діелектриків.

З електрофізичної точки зору найбільш важливими характеристиками рідин є діелектрична проникність, електропровідність і електрична міцність.

Діелектрична проникність є дійсною характеристикою рідин і характеризується дипольним моментом і поляризуємістю молекул. Як приклад - у неполярного діелектрика гексана дипольний момент відсутній, поляризація має чисто електронний характер і, внаслідок цього, діелектрична проникність мала e ~ 2. Трансформаторне масло, будучи сумішшю речовин, має у своєму составі невелика кількість полярних молекул, що володіють дипольним моментом. Тому e зростає до ~ 2, 2-2, 4. Касторове масло має більше полярних молекул, отже більше e ~4, 5. Етиловий спирт, гліцерин, вода є представниками полярних речовин, діелектрична проникність становить 24, 40, 81 відповідно.

Електропровідність рідин визначається іонізацією молекул, наявністю в рідині домішок особливого сорту: іонофорів і іоногенів, виникненням електрогідродинамічних течій, як уже розглядалося в другій лекції. Крім того, у рідинах виникають т.зв. подвійні електричні шари.

Подвійний електричний шар - утворення у рідині, на границі з іншими тілами (електродами, діелектриками), заряджених шарів з підвищеною електропровідністю, причому поверхню розділу і об'єм рідини набувають заряди різного знаку.

Утворення подвійних шарів актуально для технічних рідких діелектриків, наприклад для транспорту по трубах горючих діелектричних середовищ типу нафти, конденсату і т.д. Усунення подвійних шарів може бути здійснене тільки при ретельнім очищенні діелектричних рідин від, що іонізуються домішок.

Очищення діелектричних рідин може здійснюватися дистиляцією, в.т.ч. під вакуумом, частковою кристалізацією, адсорбцією, іонним обміном. При цьому, як правило, зменшується електропровідність, діелектричні втрати, зростає електрична міцність.

Основною домішкою, що дає провідність рідких діелектриків є вода, а основними домішками, що зменшують електричну міцність є мікрочастинки, мікропухирці й вода. Тому в практиці енергосистем для регенерації трансформаторного масла його фільтрують, дегазують вакуумуванням, осушують за допомогою пропущення через обсяг, заповнений адсорбентами (цеолітами, або силікагелем).

Цеоліти - тверді речовини природнього або штучного походження, що володіють великою питомою поверхнею за рахунок пор молекулярних розмірів і можливістю адсорбції домішок у цих порах. Силікагель - пористий адсорбент для поглинання вологи й полярних домішок. Він має меншу вибірковість стосовно різних домішок і меншою питомою поверхнею в порівнянні із цеолітами.

Електропровідність рідин найбільше радикально (до 6 порядків величини в порівнянні з даними з довідників) зростає після застосування нового способу очищення - електродіалізу.

Електродіаліз - спосіб видалення іонів із проміжку за рахунок пропущення постійного струму при використанні іонообмінних мембран, провідність яких здійснюється тільки одним видом іонів: у катіонообмінній носії заряду - катіони, її розташовують у катода, в аніонообмінній носії заряду - аніони, її розташовують в анода.

За рахунок різних способів очищення рідин у дослідженнях вдавалося одержати електропровідність не вище електропровідності кращих твердих діелектриків, а саме до 10^-19 См/м.

Електрична міцність - також, як і електропровідність, у значній мірі є технологічною характеристикою рідкого діелектрика й електродів, способів готування й експлуатації ізоляційного проміжку. На неї впливають не тільки ті домішки, які визначають електропровідність, але й форма й матеріал електродів, тривалість імпульсу, наявність пухирців. Є трохи найбільш загальних і очевидних приймань збільшення електричної міцності: дегазація рідини, пропущення через адсорбент, пропущення через фільтр із субмікронними розмірами пор. Деякі із цих способів використовуються в енергосистемах для осушки й регенерації масла.