Ранее широко применялись синтетические жидкости на основе хлорированных углеводородов, обладающих высокой термоокислительной и электрической стабильностью, особенно при переменном напряжении, негорючестью, относительно невысокой стоимостью при вполне удовлетворительных эксплуатационных свойствах. Сейчас из-за токсичности хлорированных углеводородов их применение при проектировании новых электроустановок почти повсеместно запрещено, хотя в эксплуатации еще имеются значительные их количества.
Для пропитки силовых конденсаторов применяют трихлордифенил (ТХД), для заполнения силовых трансформаторов применяют совтол-10, представляющий собой смесь 90 % пентахлордифенила, 10 % трихлортензола, и гексол (смесь 20 % пентахлордифенила и 80 % гексахлорбутадиена. Совтол-10 по своим вязкостно-температурным свойствам значительно уступает гексолу, что несколько ограничивает область его применения в трансформаторах.
Жидкие диэлектрики на основе полиорганосилоксановых (кремний-органических) соединений (ПОСЖ) используют в импульсных трансформаторах, специальных конденсаторах, блоках радио- и электронной аппаратуры, волноводах, преобразовательных устройствах, магнетронах и в других устройствах. Опыт применения жидких ПОСЖ подтвердил их высокое качество, термоокислительную стабильность и эксплуатационную надежность.
Жидкие диэлектрики на основе фторорганических (ФОСЖ) и хлор-фторорганических (ХФОСЖ) соединений могут длительно работать при температуре 220°С и выше. Характерными свойствами этих жидкостей являются малая вязкость, низкое поверхностное натяжение, высокий температурный коэффициент объемного расширения, сравнительно высокая летучесть. Они способны обеспечивать более интенсивный отвод тепловых потерь от охлаждаемых ими обмоток и магнитопроводов, чем нефтяные масла или кремнийорганические жидкости.
Некоторые хлорфторуглеводороды, которые по своим термодинамическим свойствам нашли применение в качестве хладоагентов, получили название хладонов (раньше их называли фреонами). Ряд хладонов применяется в качестве жидких диэлектриков для заполнения небольших трансформаторов, блоков электронного оборудования и других электротехнических изделий в тех случаях, когда другие виды жидких диэлектриков не выдерживают высоких рабочих температур.
Электроизоляционные смолы
Применяемые в электроизоляционной технике смолы большей частью нерастворимы в воде и малогигроскопичны, но растворимы органических растворителях. Обычно смолы обладают клейкостью и при переходе из жидкого состояния в твердое (при охлаждении расплава или при испарении летучего растворителя из раствора) прочно прилипают к соприкасающимся с ними твердым телам. При низких температурах смолы - аморфные, стеклообразные массы, более или менее хрупкие. При нагреве смолы (если они ранее не претерпевают химических изменений) размягчаются, становясь пластичными, а затем жидкими.
Наибольшее значение в электрической изоляции имеют синтетические смолы - полимеризационные и конденсационные. Общим недостатком конденсационных смол является то, что при их отверждении происходит выделение воды или других веществ, остатки которых могут ухудшить электроизоляционные свойства смолы. Кроме того, молекулы конденсационных смол, как правило, содержат полярные группы, что повышает тангенс угла их диэлектрических потерь и гигроскопичность. Полимеризационныесмолы могут быть и неполярными (полимеры углеводородного состава, политетрафторэтилен и др.).
К органическим электроизоляционным смолам относятся: полиэтилен, полистирол, политетрафторэтилен, поливинилхлорид, полиметилметакрилат, полиамиды, эпоксидные, фенолформальдегидные, полиэфирные смолы.
Полиэтилен различных видов (типов) широко используется в изоляции кабелей (как радиочастотных и кабелей телефонной связи, так и силовых). Выпускается он в виде пленок, лент и других изделий.
Полипропилен применяется как диэлектрик намотанных (пленочных, а также комбинированных - бумажнопленочных) силовых конденсаторов.
Полистирол обладает хрупкостью при пониженных температурах, склонностью к постепенному образованию поверхностных трещин, малой стойкостью к действию растворителей (в частности, жидких углеводородов) и невысокой нагревостойкостью.
Поливинилхлорид стоек к действию воды, щелочей, разбавленных кислот, масел, бензина и спирта. Он используется в технике и в быту для изготовления пластических масс и резиноподобных продуктов, для изоляции проводов, защитных оболочек кабелей и т.п.
Полиметилметакрилат (органическое стекло или плексиглас) применяется в разрядниках высокого напряжения, где требуется быстрое гашение возникающей дуги.
Политетрафторэтилен (фторопласт-4 или фторлон-4), обладает высокой нагревостойкостью (около +250°С), химически стоек, совершенно негорюч, негигроскопичен, не смачивается водой и другими жидкостями. По электроизоляционным свойствам фторопласт-4 принадлежит к лучшим из известных диэлектриков, и его применяют в особо ответственных случаях: при попеременном воздействии на изоляцию высоких и низких температур, химически активных сред, влаги и т.п. Внедрению фторопласта-4 препятствуют лишь его высокая стоимость и сложность технологии.
Эпоксидные смолы имеют малую усадку при отверждении (0,5-2%), позволяющую получить монолитную изоляцию, и высокую адгезию к различным пластическим массам, стеклам, керамике, металлам и другим материалам. Применение эпоксидной смолы в кабельных соединительных и концевых муфтах вместо чугунных муфт, заливаемых битумными или маслоканифолевыми компацидами, значительно уменьшает размеры муфт и дает значительный экономический эффект.
К элементоорганическим электроизоляционным смолам относятся кремнийорганические смолы, в состав которых входит кремний. Электроизоляционные свойства кремнийорганических соединений высоки даже при повышенных температурах. Кроме того, кремнийорганические соединения обладают малой гигроскопичностью и практически не смачиваются водой.
Из природных смол наибольшее применение в электротехнике получили канифоль, шеллак, битумы.
Канифоль (составляющая смолистых веществ хвойных деревьев) применяется в электрической изоляции при изготовлении лаков и компаундов; она добавляется к нефтяному маслу при пропитке бумажной изоляции силовых кабелей. Кроме того, в большом количестве канифоль применяется как составная часть многих электроизоляционных смол, в частности, фенолформальдегидных и полиэфирных, как сырье для изготовления резинатов-сиккативов («сплавы» канифоли с Pb, Co, Mn и другими металлами). Канифоль находит большое применение в качестве флюса при пайке медных проводов.
В электротехнике шеллак (природное смоляное вещество, выделяемое насекомыми) применяется, главным образом, для изготовления клеящих лаков, в частности, для слюдяной изоляции. Содержание шеллака в электроизоляционных лаках колеблется в пределах 30-45 %.
Битумы широко используются для изготовления электроизоляционных заливочных и пропиточных составов - компаундов и масляно-битумных электроизоляционных лаков различного назначения.
Би́ту́мы природные и искусственные— твёрдые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных.