К основным тепловым свойствам диэлектрика относят нагрево-стойкость, теплопроводность, тепловое расширение и холодостойкость (морозостойкость).
Нагревостойкость - это способность диэлектрика функционировать при повышенных температурах или при резкой смене температур без недопустимого ухудшения его свойств.
В зависимости от вида материала и условий его эксплуатации длительное или кратковременное воздействие повышенной температуры вызывает в диэлектрике различные изменения. Например: у лаковых покрытий, резко снижается эластичность, У трансформаторного масла старение проявляется в образовании продуктов окисления.
Нагревостойкость определяется той температурой, при которой происходит недопустимое изменение эксплуатационных характеристик диэлектрика.
Одним из наиболее применяемых методов оценки нагревостойкости электроизоляционных материалов является определение теплостойкости по Мартенсу. Испытываемые образцы, к которым приложено изгибающее усилие 5 МПа, помещают в термостат и нагревают со скоростью 1 К/с. Температура, при которой образец прогнется на 6 мм от первоначального положения или сломается, представляет собой теплостойкость по Мартенсу.
Для электроизоляционных материалов установлено семь классов нагревостойкости и соответствующая им максимальная рабочая температура.
У диэлектриков кристаллического строения (слюда, парафин и др.) переход из твердого в жидкое состояние происходит при четко выраженной температуре плавления Тпл. У аморфных диэлектриков (смолы, битум и др.) переход из твердого состояния в жидкое происходит постепенно (в широком интервале температур) и характеризуется температурой размягчения Траз.
При определенной концентрации пары некоторых электроизоляционных жидкостей воспламеняются. Температура, при которой смесь паров жидкости с воздухом вспыхивает от внесенного пламени горелки, называется температурой вспышки паров.
Теплопроводность - это способность диэлектрика проводить теплоту.
Теплота, возникающая при прохождении электрического тока в проводниках, окруженных диэлектрическим изолятором, передается изолятору. Вследствие диэлектрических потерь теплота выделяется в самом изоляторе. Суммарные тепловые потери проводника и изолятора передаются в окружающую среду. От способности изоляции проводить теплоту зависят нагревание проводника и электрическая прочность
Таблица 5.1 Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов
| Класс нагрево-стойкости | Предельно допустимая рабочая температура Траб , °С | Диэлектрики |
| Y | Органические диэлектрики; непропитан-ные волокнистые материалы на основе целлюлозы и шелка (древесина, бумага, картон, фибра, пряжа); полистирол, полиэтилен | |
| A | Те же волокнистые материалы, но пропитанные полиамидными смолами, масляно-смоляными и поливинилацетатными лаками | |
| E | Слоистые пластики (гетинакс, текстолит), пластмассы с органическим наполнителем | |
| B | Материалы с большим содержанием неорганических компонентов (стекло, ткань, стеклотекстолит) | |
| F | Материалы на основе слюды, стекловолокна, асбеста в сочетании со связующими с повышенной нагревостойкостью (кремнийор-ганических, эпоксидных смол) | |
| H | Кремнийорганические лаки, резины, композиционные материалы из слюды, асбеста, склеенных с помощью нагревостойких крем-нийорганических смол | |
| G | Выше 180 | Неорганические материалы без склеивающих или пропитывающих органических составов (слюда, стекло, кварц, асбест); из органических - только фторопласт-4 и полиамиды |
изоляции. Особое значение имеет теплопроводность сравнительно толстой изоляции в устройствах высокого напряжения.
Количественно теплопроводность оценивается коэффициентом теплопроводности γт, который определяется количеством теплоты, прошедшей через единицу площади в единицу времени при градиенте температуры 1 К/м.
Таблица 5.2 Ориентировочные значения коэфициента теплопроводности некоторых материалов
| Материал | γт, Вт/(м*К) |
| Воздух (в малых зазорах) | 0,05 |
| Полистирол | 0,08...0,16 |
| Бумага | 0,10 |
| Лакоткань | 0,13 |
| Гетинакс | 0,35 |
| Фарфор | 1,6 |
| Графит | |
| Оксид алюминия А12О3 | 25...30 |
| Железо | |
| Медь Cu |
Наименьшим значением коэффициента теплопроводности обладают пористые диэлектрики с газовыми включениями. Для повышения их теплопроводности применяют пропитку или уплотнение материала под давлением.
Тепловое расширение - это свойство диэлектрика изменять свои линейные размеры под действием температуры. Тепловое расширение оценивается температурным коэффициентом линейного расширения ТК.
Холодостойкость - это способность электрической изоляции работать при низких температурах без недопустимого ухудшения эксплуатационных характеристик.
При понижении температуры электроизоляционные свойства диэлектриков, как правило, повышаются. Однако ряд механических свойств может ухудшаться. Органические диэлектрики в области низких температур растрескиваются, теряют гибкость.
Ориентировочные значения предельно допустимых низких рабочих температур некоторых диэлектриков следующие: -269 °С для фторопласта-4, -(5О...6О)°С для лавсана, -(40...70)°С для полиэтилена; -40°С для полистирола, -20°С для капрона, -(5...15)°С для полипропилена.
Таблица 5.3. Температурный коэффициент линейного расширения диэлектриков
| Материал | ТК*10-6K-1 | Материал | ТК*10-6K-1 |
| Органические материалы: | Неорганические материалы: | ||
| поливинилхлорид | слюда мусковит (вдоль слоев спайности) | 13 - 14 | |
| полиэтилен | |||
| фторопласт-4 | стекло | ||
| органическое стекло | фарфор | 3,5 | |
| полистирол | кварцевое стекло | 0,55 |