1. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Под действием постоянного напряжения через технический диэлектрик протекает ток утечки

,

(1.1)

где I_ск и I_аб – соответственно сквозной и абсорбционный токи, А.

Абсорбционные токи возникают в диэлектриках в результате поляризационных процессов смещения связанных зарядов. По окончании поляризации абсорбционный ток спадает до нуля, а ток утечки становится равным сквозному току (рис. 1).

i_ут

i_аб

i_ск

t

Рис. 1. Зависимость тока утечки диэлектрика от времени

Сквозной ток возникает в диэлектриках за счёт наличия небольшого числа свободных ионов, электронов или коллоидных частиц.

Для твёрдых диэлектриков как абсорбционный, так и сквозной токи имеют две составляющие. Так, например, для сквозного тока

,

(1.2)

где и – соответственно объёмный и поверхностный токи, А.

Если объёмный ток обусловлен наличием свободных зарядов в объёме диэлектрика, то поверхностный ток – наличием водорастворимых загрязнений и плёнки влаги на поверхности диэлектрика (рис. 3).

Плотность объёмного тока в однородном и изотропном диэлектрике определяется из выражения

,

(1.3)

где γ_V – удельная объёмная проводимость диэлектрика, См/м; ρ_V – удельное объёмное сопротивление диэлектрика, Ом⋅м; Е – напряжённость электрического поля, В/м.

Объёмное и поверхностное сопротивления диэлектриков, как правило, весьма высоки, поэтому для их определения используются чувствительные гальванометры, электрометры и тераомметры, позволяющие измерять токи до 10^-17 …10^-15 А. На практике для раздельного измерения объёмного I_V и поверхностного I_S токов применяется, в соответствии с ГОСТ 6433.2-80, трёхэлектродная система (рис. 2, а).

3

R_изм

2

1

I_S

I_V

I_S

а)

I_S

б)

U

l

b

Рис. 2. Электродные системы

а) – трёхэлектродная система для измерения объёмного и поверхностного сопротивлений; б) – двухэлектродная система для измерения поверхностного сопротивления.

В случае плоского образца на обе его стороны наносятся напылённые или прижимные электроды. С одной стороны расположены кольцевой 2 и измерительный 1 электроды, с другой – дисковый электрод 3 (рис. 2, а).

При измерении объёмного сопротивления потенциал измерительного электрода 1 оказывается чуть выше потенциала кольцевого электрода 2, поэтому поверхностный ток I_S полностью отводится на кольцевой электрод. На измерительный электрод, таким образом, попадает только объёмный ток I_V.

Удельное объёмное сопротивление диэлектрика

,

(1.4)

где R_V – объёмное сопротивление, Ом; S – площадь измерительного электрода, м²; t – толщина образца диэлектрика, м.

I_S

I_S

I_V

Рис. 3. Протекание объёмного I_V и поверхностного I_S токов через диэлектрик

При измерении поверхностного сопротивления также применяется система из двух электродов, нанесённых на одну сторону плоского образца (рис. 2, б). Электроды имеют форму двух параллельных полос, расположенных на расстоянии b.

Удельное поверхностное сопротивление

,

(1.5)

где l – длина электрода, м, b – расстояние между электродами, м.

Если допустить, что приложенные к диэлектрику электроды обладают достаточно малым сопротивлением и диэлектрик является однородным, то без учёта поверхностной проводимости для тела любой формы и размеров можно ввести понятие приведённой длины Λ.

Приведённая длина диэлектрика Λ имеет размерность длины и однозначно определяет соотношение параметров тела (электрической проводимости G, См, электрического сопротивления, R, Ом, и электрической ёмкости C, Ф) между электродами и характеристик материала.

Так, электрическая проводимость тела равна

G = γ⋅Λ,

(1.6)

электрическое сопротивление

R = ρ/Λ,

(1.7)

ёмкость

С = ε0⋅εr⋅Λ.

(1.8)

Для тела длиной h, м, и сечением S, м², произвольной конфигурации, но постоянным по всей длине тела (например, проволока или жила кабеля, диэлектрик плоского конденсатора), электрическое сопротивление

R = ρ⋅h/S,

(1.9)

следовательно, приведённая длина этого тела определятся по выражению

Λ = S/h.

(1.10)

Весьма важен случай, когда тело имеет форму трубы, на внешнюю и внутреннюю стороны которой нанесены электроды (например, диэлектрик цилиндрического конденсатора, изоляция одножильного коаксиального кабеля). Обозначив осевую длину электрода через l, а внутренний и внешний радиусы трубы соответственно через r₁ и r₂, можем найти сопротивление между электродами, рассмотрев его как результирующее сопротивление последовательно соединенных сопротивлений dR бесконечно тонких слоёв, имеющих толщину dx и радиус х. Сопротивление такого слоя составляет:

dR = ρ⋅dx/(2π⋅x).

(1.11)

Интегрируя в пределах от x = r₁ до x = r₂ , получаем сопротивление

.

(1.12)

Следовательно, в этом случае приведённая длина

.

(1.13)

2. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ

В диэлектрике, помещённом в электрическое поле, происходит процесс поляризации. Явление поляризации диэлектрика вызывается смещением электрических зарядов на ограниченные расстояния под действием сил внешнего и внутреннего электрических полей. Поляризация бывает безынерционная (электронная, ионная), не сопровождающаяся потерями энергии, и инерционная (релаксационная), вызванная такими перемещениями электронов, ионов и дипольных молекул, которые сопровождаются значительными потерями энергии в диэлектрике.

На переменном напряжении с угловой частотой ω ток I через конденсатор с идеальным диэлектриком (т.е. без потерь) опережает по фазе напряжение U на угол 90°. Наличие диэлектрических потерь в конденсаторе с реальным диэлектриком приводит к тому, что ток I опережает напряжение U на угол ϕ < 90° (рис. 4).

 

б)

а)

г)

в)

 

Рис. 4. Последовательная и параллельная схемы замещения диэлектрика с потерями и их векторные диаграммы

Угол δ, дополняющий угол сдвига фаз ϕ между током и напряжением до 90°, называется углом диэлектрических потерь.

Рассмотрим наиболее распространённые эквивалентные схемы замещения диэлектрика с потерями: последовательную (рис. 4, а) и параллельную (рис. 4, б). В последовательной схеме замещения сумма активной U_R и реактивной U_C составляющих напряжения даёт приложенное напряжение U. Здесь

,

(2.1)

а мощность диэлектрических потерь

.

(2.2)

В параллельной схеме замещения сумма активной I_R и реактивной I_C составляющих тока даёт ток через диэлектрик I. Здесь

,

(2.3)

а мощность диэлектрических потерь

.

(2.4)

Поскольку C_p ≈ C_s ≈ C, а tgδ << 1, то для обеих схем замещения

.

(2.5)

Если потери в конденсаторе с диэлектриком обусловлены главным образом сопротивлением подводящих проводов с сопротивлением самих электродов, то для анализа используется последовательная схема замещения. В этом случае диэлектрические потери

(2.6)

возрастают пропорционально квадрату частоты.

Если потери в диэлектрике обусловлены высокой сквозной проводимостью, то используют параллельную схему замещения. В этом случае диэлектрические потери

(2.7)

не зависят от частоты.

3. Электрическая прочность

Пробой диэлектриков происходит в сильных электрических полях и связан с образованием проводящего канала в диэлектрике. Напряжённость поля, при которой диэлектрик теряет свои электроизоляционные свойства, называется пробивной напряжённостью, или электрической прочностью Е_пр. Различают пробой в однородном и неоднородном поле. Приблизительно однородное поле обеспечивается для сферических электродов, если радиус сферы много больше длины зарядного промежутка (толщины диэлектрика).

В случае однородного электрического поля электрическая прочность диэлектрика рассчитывается по формуле

Eпр = Uпр/d,

(3.1)

где U_np – пробивное напряжение, d – толщина диэлектрика.

В условиях эксплуатации важно знать, какое напряжение способно выдержать то или иное электрическое изделие. Напряжение, приложенное к электрической изоляции изделия, должно быть значительно ниже той величины, при которой наступает электрический пробой. Минимальное напряжение, при котором происходит пробой, называется пробивным напряжением U_np. Основной же характеристикой материала служит пробивная напряжённость (или электрическая прочность) Е_пр, определяемая из соотношения (3.1).

Величина электрической прочности характеризует качество диэлектрика и зависит от его свойств. Однако Е_пр значительно зависит от условий испытания, от толщины диэлектрика, рода тока, скорости подъёма напряжения, формы электродов, температуры и атмосферного давления и т.д. Для того чтобы при испытаниях получались воспроизводимые величины Е_пр для каждого материала, необходимо проводить опыты с соблюдением ряда требований, которые регламентируются ГОСТ 6433.3-80.

На электрическую прочность изоляционных материалов значительное влияние оказывает их неоднородность. Неоднородность диэлектрика вызывает искажение электрического поля, в котором расположен данный диэлектрик.

Предположим сначала, что макроскопически неоднородный диэлектрик находится в переменном электрическом поле и что проводимостью и диэлектрическими потерями его можно пренебречь, то есть ρ = ∞ и tgδ = 0.

При этих допущениях единственным параметром диэлектрического материала, который может оказывать влияние на распределение напряжённости электрического поля по его объёму, является диэлектрическая проницаемость ε_r.

При макроскопически однородном по всему объёму диэлектрике напряжённость электрического поля в каждой точке диэлектрика вообще не зависит от ε_r диэлектрического материала. Так, в случае плоского конденсатора напряжённость поля определяется (3.2) для всех точек диэлектрика между обкладками, и поле является равномерным.

E = U/d,

(3.2)

где U – напряжение между обкладками, В; d – толщина диэлектрика, м.

Цилиндрический конденсатор даёт нам простейший пример неравномерного электрического поля. Согласно (3.3) максимальная напряжённость имеет место в точках, расположенных в непосредственной близости от внутренней обкладки (при х = r₁), а минимальная – в непосредственной близости от внешней (при х = r₂).

,

(3.3)

где U – напряжение между обкладками, В; r₁ и r₂ – соответственно радиусы внутренней и внешней обкладок, м; x – расстояние от оси цилиндрического конденсатора, м.

В плоском конденсаторе, содержащем два (или более) различных диэлектрика, соединенных параллельно, поле равномерно, и его напряжённость также определяется формулой (3.2).

Рассмотрим теперь конденсатор с различными диэлектрическими материалами, слои которых соединены последовательно друг с другом (слоистый диэлектрик). Напряжённость поля в каждом из последовательно соединенных слоёв уже неодинакова. Она будет обратно пропорциональна диэлектрической проницаемости материала данного слоя. Электрическое смещение D в плоском конденсаторе постоянно во всем объёме диэлектрика; обозначая для двухслойного плоского конденсатора Е₁ и E₂ – напряжённости в слоях 1 и 2 и ε_r1 и ε_r2 – относительные диэлектрические проницаемости материала этих слоев, имеем

, откуда

(3.4)

Рассчитаем значения напряжённости поля в слоях двухслойного плоского конденсатора. Обозначим h₁ и h₂ – толщины слоёв и U₁ и U₂ – напряжения на них, получим при последовательном соединении слоёв

U = U1 + U2 = Elh1 + E2h2,

(3.5)

где U – полное напряжение на конденсаторе, В.

Решение системы уравнений (3.4) и (3.5) даёт значения напряжённости поля в обоих слоях

; .

(3.6)

В общем случае плоского многослойного (m слоёв) конденсатора

.

(3.7)

Для многослойного цилиндрического конденсатора (общий случай m слоёв) напряжённость на расстоянии x от оси (в j-м слое)

.

(3.8)

где r_2i и r_1i – соответственно внешний и внутренний радиусы i-гo слоя, м.

Как видно из (3.7) и (3.8), в отличие от случая многослойного плоского конденсатора порядок расположения материалов в слоях цилиндрического конденсатора существенно влияет на напряжённость поля в отдельных слоях. Для того чтобы получить наиболее выгодное распределение (получение более низких максимальных значений напряжённостей), нужно стремиться во внутренние слои многослойного цилиндрического конденсатора помещать диэлектрики с большей ε_r («градирование изоляции», применяемое, например, в технике силовых кабелей высокого напряжения).

Вышеприведённые формулы для расчёта E_i справедливы для работы многокомпонентной изоляции при переменном напряжении. Для расчёта установившихся (через достаточно большое время после включения напряжения) напряжённостей электрического поля в многокомпонентной изоляции, работающей при постоянном напряжении, в эти формулы вместо значений ε_ri компонентов нужно подставить значения удельной объёмной проводимости γ_Vi = 1/ρ_Vi соответствующих компонентов. Это объясняется тем, что вместо условия непрерывности вектора электрического смещения D = ε₀ε_riE_i в основу расчёта для случая постоянного напряжения должно быть положено условие непрерывности вектора плотности тока сквозной проводимости j_скв = E_iγ_Vi.

Следует иметь ввиду, что в многослойном диэлектрике отношение диэлектрических проницаемостей слоёв, как правило, не соответствует отношению их удельных проводимостей, в связи с чем распределение напряжённости электрического поля по толщине изоляции при напряжении постоянного и переменного тока будет различным. Кроме того, распределение напряжённости в изоляции при напряжении переменного тока значительно меньше зависит от перепада температур в изоляции, чем при напряжении постоянного тока, так как ε_r значительно меньше зависит от температуры, чем γ (ρ) диэлектрика.

Расчётно-графическая работа:

Задание 1

Исследование электропроводности твёрдых диэлектриков

Медная шина прямоугольного сечения отделена от корпуса опорным изолятором (см. рис. 5). Материал, размеры (см. рис. 6) и количество N (шт) звеньев опорного изолятора принять в соответствии с вариантом по таблицам 1.1 и 1.2. Определить объёмное R_V и поверхностное R_S сопротивления изолятора, объемный I_V и поверхностный I_S токи при напряжении U ( В) постоянного тока. Технические параметры диэлектриков принять по приложению 1.

Рис. 5. Четырёхзвенный опорный изолятор

Рис. 6. Обозначение размеров звена опорного изолятора

Таблица 1.1
Величина	Ед. изм.	Последняя цифра номера зачётной книжки
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
D	мм	100	80	90	70	120	110	50	60	40	150
H	мм	70	50	60	45	80	75	30	40	25	100
h	мм	20	16	18	14	24	22	10	12	8	30
a	мм	25	20	22	18	30	28	16	21	12	40

Таблица 1.2
Величина	Ед. изм.	Предпоследняя цифра номера зачётной книжки
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
U	В	1500	1000	800	2500	4000	1200	400	500	600	2000
N	шт.	7	5	4	10	15	6	2	3	4	8
Фарфор	—	Х					Х
Ситалл	—		Х					Х
Стекло	—			Х					Х
Винипласт	—				Х					Х
Тефлон	—					Х					Х

Задание 2

Исследование диэлектрических потерь

Три одножильных кабеля длиной L (км) напряжением U (кВ) питают нагрузку общей мощностью P (кВт) при cos ϕ = 1. Сечение жилы кабеля выбрать по току нагрузки. Параметры нагрузки см. таблицу 2.1 в соответствии с вариантом. Материал жилы и изоляции принять в соответствии с вариантом по таблице 2.2.

По условию электрического пробоя рассчитать минимальное значение толщины изоляции d_min и, приняв её за расчётную толщину, определить величину потерь мощности в жилах P_Ж (Вт) и потери мощности в изоляции P_ИЗ (Вт) всех трёх кабелей, а также годовые потери электроэнергии в жилах кабелей и их изоляции, если считать, что нагрузка в течение года была неизменна.

Расчёт провести дважды: сначала считая напряжение переменным частотой f = 50 Гц, затем постоянным.

Технические параметры диэлектриков принять по приложению 1, проводников – по приложению 2, допустимые токи кабелей с различными видами изоляции – по приложению 3.

Таблица 2.1
Величина	Ед. изм.	Последняя цифра номера зачётной книжки
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
L	км	10	8	9	7	12	11	5	6	4	15
U*	кВ	10,5	6,3	10,5	6,3	10,5	6,3	10,5	6,3	10,5	6,3
P	кВт	600	360	380	340	640	620	300	320	380	900

* Примечание: при материале изоляции кремнийорганической резине и ПВХ вместо напряжения 10,5 кВ принять 3 кВ.

Таблица 2.2
Величина	Предпоследняя цифра номера зачётной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Жила
Медь	Х		Х		Х	Х	Х		Х
Алюминий		Х		Х				Х		Х
Изоляция
Кабельная бумага КВУ	Х	Х
Кабельная бумага КВ									Х	Х
Сшитый полиэтилен			Х	Х
Кремнийорганическая резина*					Х	Х
Поливинилхлорид*							Х	Х

* Примечание: при материале изоляции кремнийорганической резине и ПВХ вместо напряжения 10,5 кВ принять 3 кВ.

Задание 3

Исследование влияния неоднородности электрических полей на электрический пробой диэлектриков

Две токоведущие части разделены двухслойной изоляцией. Толщина первого слоя – d₁, второго слоя – d₂.

Необходимо:

• Указать материал, который при повышении напряжения первым потеряет свои изоляционные свойства;
• Определить пробивное напряжение U_пр (кВ) – минимальное напряжение, при котором хотя бы один из материалов потеряет свои изоляционные свойства;
• построить график распределения напряжённости электрического поля Е (кВ/мм) в функции расстояния от одной из токоведущих частей.

Решить задачу для случаев:

а) токоведущие части – две обкладки плоского конденсатора площадью сечения F (мм²) и приложено переменное напряжение 50 Гц;

б) токоведущие части – две обкладки плоского конденсатора площадью сечения F (мм²) и приложено постоянное напряжение;

в) токоведущие части – жила и экран коаксиального кабеля площадью сечения жилы S (мм²) и приложено переменное напряжение 50 Гц;

г) токоведущие части – жила и экран коаксиального кабеля площадью сечения жилы S (мм²) и приложено постоянное напряжение.

Материал первого диэлектрика и размеры токоведущих частей принять по табл. 3.1 согласно последней цифре номера зачётной книжки. Второй диэлектрик – по предпоследней цифре номера зачётной книжки; если цифры одинаковы, то для цифр 0, 1, 2 принять вторым диэлектриком трансформаторное масло; 3, 4 – перфторуглеродная жидкость; 5, 6 – воздух; 7, 8, 9 – элегаз.

Технические параметры диэлектриков принять по приложению 1.

		Таблица 3.1
Заданный параметр	Ед. измер.	Вариант
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Диэлектрик	–	Ситалл	Гетинакс	Фторопласт-3	Плексиглас	Асботекстолит	Парафин	Стеклотекстолит	Поливинилхлорид	Миканит ФФГ	Полистирол
F	мм2	250	750	360	1550	400	450	1900	600	650	200
S	мм2	16	25	35	50	70	95	120	150	185	240
d1	мм	0,7	0,9	0,9	1	1,1	1,1	1,2	1,4	1,6	1,7
d2	мм	1,5	1,5	1,5	1,7	1,7	1,9	1,9	1,9	2,1	2,1

Экзаменационные вопросы

1. Общие сведения о строении вещества. Виды химической связи.
2. Классификация веществ по электрическим свойствам.
3. Классификация веществ по магнитным свойствам.
4. Диэлектрическая проницаемость. Схема замещения реального диэлектрика.
5. Основные виды поляризации диэлектриков.
6. Поляризация газов, жидкостей, твёрдых диэлектриков.
7. Зависимость диэлектрической проницаемости от различных факторов.
8. Электропроводность диэлектриков. Понятие о сквозном и абсорбционном токах.
9. Электропроводность газообразных диэлектриков.
10. Электропроводность жидких диэлектриков.
11. Электропроводность твёрдых диэлектриков.
12. Поверхностная электропроводность. Зависимость поверхностной проводимости от структурного строения диэлектриков.
13. Объёмный и поверхностный ток. Объемное и поверхностное сопротивление диэлектрика, системы измерения.
14. Диэлектрические потери и причины их возникновения.
15. Схемы замещения диэлектриков и соответствующие им векторные диаграммы.
16. Диэлектрические потери в газах. Зависимость tgδ от напряжения для изоляции с воздушными включениями.
17. Диэлектрические потери в полярных и неполярных жидких диэлектриках.
18. Причины возникновения диэлектрических потерь в твёрдых диэлектриках различной структуры.
19. Зависимость диэлектрических потерь неполярных твёрдых диэлектриков от различных факторов.
20. Зависимость диэлектрических потерь полярных твёрдых диэлектриков от различных факторов.
21. Механизм пробоя газов. Процесс развития отрицательного и положительного стримера при пробое газа.
22. Зависимость электрической прочности газа от расстояния между электродами, давления, температуры.
23. Ионизация газообразных диэлектриков. Условие ударной ионизации.
24. Пробой жидких диэлектриков. Механизм пробоя.
25. Влияние примесей на электрическую прочность жидких диэлектриков.
26. Электрический пробой твёрдых диэлектриков. Условие возникновения.
27. Механизм процесса теплового пробоя в твёрдых диэлектриках. Условие возникновения.
28. Механизм и условия электрохимического пробоя диэлектриков.
29. Тепловые свойства диэлектриков. Классификация диэлектриков по нагревостойкости.
30. Химические и лучевые свойства диэлектриков.
31. Классификация электроизоляционных материалов.
32. Классификация проводниковых материалов. Электропроводность металлов.
33. Основные свойства проводниковых материалов.
34. Достоинства, недостатки и область применения наиболее распространённых в энергетике материалов высокой проводимости.
35. Сверхпроводники и криопроводники. Определение. Факторы, влияющие на переход в сверхпроводящее состояние.
36. Неметаллические проводники. Основные характеристики. Область применения.
37. Техническое применение полупроводниковых материалов.
38. Собственные и примесные полупроводники. Донорная и акцепторная примеси.
39. Влияние на электропроводимость полупроводников различных внешних факторов.
40. Особенность полупроводников по сравнению с проводниками и диэлектриками. Диапазон удельных сопротивлений полупроводников.
41. Магнитные свойства материалов. Зависимость магнитной проницаемости от различных факторов. Понятие угла магнитных потерь.
42. Магнитомягкие материалы. Основные характеристики. Техническое применение.
43. Магнитотвёрдые материалы. Общие сведения. Классификация. Применение.

Приложение 1
Усреднённые технические характеристики некоторых диэлектриков
Диэлектрик	ρV,	ρS,	εr	tgδ	Eпр,
	Ом⋅м	Ом	–	–	кВ/мм
Полиэтилен (ПЭВД)	5⋅1014	1015	2,3	0,0002	45
Полистирол	1015	1013	2,4	0,0002	30
Политетрафторэтилен (фторопласт–4, тефлон)	1016	1015	2,0	0,00015	35
Политрифторхлорэтилен (фторопласт –3)	5⋅1014	1013	3,3	0,015	20
Поливинилхлорид	1011	1012	3,4	0,055	17
Полиметилметакрилат (оргстекло, плексиглас)	1012	1012	4	0,04	30
Кремнийорганическая резина	5⋅1012	1013	3,3	0,002	22
Электротехнический фарфор	8⋅1011	1010	6,3	0,025	28
Электротехническое стекло	1012	1014	7	0,024	48
Ситалл (стеклокерамика)	1011	5⋅1012	6	0,003	50
Стеклотекстолит (СТЭФ–1)	1012	1013	7,5	0,035	26
Текстолит А	107	1010	5	0,12	15
Асботекстолит	5⋅106	109	7,5	0,35	1,5
Миканит ФМГ (М — мусковит)	1015	1011	7	0,015	30
Миканит ФФГ (Ф — флогопит)	1012	1010	6	0,05	25
Микалекс	1012	1011	6,8	0,007	15
Винипласт	5⋅1011	1014	4	0,03	20
Гетинакс	5⋅108	109	6,5	0,21	30
Кабельная бумага КВУ	5⋅109	1010	4,3	0,0026	6,5
Кабельная бумага КВ	109	1010	3,5	0,0019	5,5
Парафин	1016	1015	2,2	0,0005	23
Воздух	1017	–	1	4⋅10–8	3,0
Элегаз	5⋅1017	–	1	4⋅10–8	7,8
Трансформаторное масло	5⋅1012	–	2,3	0,001	20
Фторорганическая (перфторуглеродная) жидкость	5⋅1013	–	1,9	0,0001	50

Приложение 2
Электрические свойства металлов и их сплавов
Вещество	Удельное сопротивление,	Температурный коэффициент сопротивления,	Температурный коэффициент линейного расширения,	Коэффициент тепло– проводности,	Удельная теплоёмкость,	Плотность,
	мкОм∙м	1/К	1/К			кг/м3
Алюминий	0,028	4,210–3	2,410–5	209	922	2700
Вольфрам	0,055	4,610–3	4,410–6	168	218	19300
Железо	0,098	610–3	1,110–5	73	452	7870
Золото	0,024	3,810–3	1,410–5	293	126	19300
Латунь	0,07	10–3	1,810–5	109	…	8500
Манганин	0,445	2,510–5	1,810–5	…	…	8400
Медь	0,017	4,310–3	1,610–5	390	385	8940
Никель	0,073	6,510–3	1,310–5	95	444	8900
Константан	0,49	–210–5	1,4410–5	…	…	8900
Нихром	0,11	1,710–4	1,810–5	16,8	504	8400
Олово	0,12	4,410–3	2,310–5	65	226	7310
Платина	0,105	3,810–3	910–6	71	134	21400
Свинец	0,21	3,710–3	2,910–5	35	130	11400
Серебро	0,016	410–3	1,910–5	415	234	10500
Цинк	0,059	3,710–3	3,110–5	111	390	7140
Кобальт	0,062	610–3	1,210–5	79	435	8710
Титан	0,48	3,310–3	8,110–6	15	577	4500
Хром	0,21	…	6,510–6	…	…	7100
Молибден	0,057	4,610–3	5,110–6	151	264	10200
Магний	0,045	4,210–3	2,610–5	167	1040	1740
Кадмий	0,076	4,210–3	310–5	93	230	8650

Приложение 3

Номинальное сечение жилы, мм2	Допустимые токовые нагрузки кабелей с изоляцией из ПВХ на напряжение, кВ, А
	с алюминиевой жилой				с медной жилой
	в воздухе		в земле		в воздухе		в земле
	3 кВ	6 кВ	3 кВ	6 кВ	3 кВ	6 кВ	3 кВ	6 кВ
10	69	50	68	55	91	65	89	70
16	93	65	83	70	121	85	116	92
25	122	85	113	90	160	110	148	122
35	151	105	136	110	197	135	178	147
50	189	125	166	130	247	165	217	175
70	233	155	200	160	318	210	265	215
95	284	190	237	195	386	255	314	260
120	330	220	269	220	450	300	358	295
150	380	250	305	250	521	335	406	335
185	436	290	343	285	594	385	455	380
240	515	345	396	335	704	460	525	445

Токовая нагрузка на шланговые кабели с медными жилами в резиновой изоляции для передвижных установок на напряжение 3 и 6 кВ
S, мм2	Допустимый ток, А, при напряжении
	3 кВ	6 кВ
16	85	90
25	115	120
35	140	145
50	175	180
70	215	220
95	260	265
120	305	310
150	345	350

Приложение 3 (продолжение)

Номинальное сечение жилы, мм2	Длительнодопустимый ток нагрузки для одножильных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6 кВ, А
	при прокладке в земле				при прокладке в воздухе
	Кабель с медной жилой при расположении		Кабель с алюминиевой жилой при расположении		Кабель с медной жилой при расположении		Кабель с алюминиевой жилой при расположении
	В плоскости	Треугольником	В плоскости	Треугольником	В плоскости	Треугольником	В плоскости	Треугольником
35	221	193	172	147	250	203	188	155
50	250	225	195	170	290	240	225	185
70	310	275	240	210	360	300	280	230
95	336	326	263	253	448	387	349	300
120	380	370	298	288	515	445	403	346
150	416	413	329	322	574	503	452	392
185	466	466	371	364	654	577	518	450
240	531	537	426	422	762	677	607	531
300	590	604	477	476	865	776	693	609
400	633	677	525	541	959	891	787	710
500	697	759	587	614	1081	1025	900	822
630	792	848	653	695	1213	1166	1026	954
800	825	933	719	780	1349	1319	1161	1094

Приложение 3 (продолжение)

Номинальное сечение жи-лы, мм2	Длительнодопустимый ток нагрузки для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10 кВ, А
	при прокладке в земле				при прокладке в воздухе
	Кабель с медной жилой при расположении		Кабель с алюминиевой жилой при расположении		Кабель с медной жилой при расположении		Кабель с алюминиевой жилой при расположении
	В плоскости	треугольником	В плоскости	Треугольником	В плоскости	Треугольником	В плоскости	Треугольником
50	250	225	195	170	290	240	225	185
70	310	275	240	210	360	300	280	230
95	336	326	263	253	448	387	349	300
120	380	370	298	288	515	445	403	346
150	416	413	329	322	574	503	452	392
185	466	466	371	364	654	577	518	450
240	531	537	426	422	762	677	607	531
300	590	604	477	476	865	776	693	609
400	633	677	525	541	959	891	787	710
500	697	759	587	614	1081	1025	900	822
630	762	848	653	695	1213	1166	1026	954
800	825	933	719	780	1349	1319	1161	1094

Приложение 3 (окончание)

Допустимый длительный ток для кабелей с медными жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой оболочке
Сечение токопроводящей жилы, мм2	Ток, А, для кабелей трёхжильных напряжением, кВ, при прокладке
	6		10
	в земле	в воздухе	в земле	в воздухе
10	80	55	—	—
16	105	65	95	60
25	135	90	120	85
35	160	110	150	105
50	200	145	180	135
70	245	175	215	165
95	295	215	265	200
120	340	250	310	240
150	390	290	355	270
185	440	325	400	305
240	510	375	460	350

Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке
Сечение токопроводящей жилы, мм2	Ток, А, для кабелей трёхжильных напряжением, кВ, при прокладке
	6		10
	в земле	в воздухе	в земле	в воздухе
10	60	42	—	—
16	80	50	75	46
25	105	70	90	65
35	125	85	115	80
50	155	110	140	105
70	190	135	165	130
95	225	165	205	155
120	260	190	240	185
150	300	225	275	210
185	340	250	310	235
240	390	290	355	270

Библиографический список

1. Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы. – М.; Л.: Энергоатомиздат, 1985. – 352 с.
2. Тареев Б. М. Физика электрических материалов. – М.: Энергоиздат, 1982. – 320 с.
3. Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 1. Общие вопросы. Электротехнические материалы /Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. – 9-е изд., стер. – М.: Издательство МЭИ, 2003. – 440 с.

Содержание

Общие методические рекомендации по выполнению расчётно-графического задания	3
Электропроводность диэлектриков	3
Диэлектрические потери	7
Электрическая прочность	9
Расчётно-графическая работа	12
Задание 1. Исследование электропроводности твёрдых диэлектриков	12
Задание 2. Исследование диэлектрических потерь	13
Задание 3. Исследование влияния неоднородности электрических полей на электрический пробой диэлектриков	14
Экзаменационные вопросы	16
Приложение 1. Усреднённые технические характеристики некоторых диэлектриков	18
Приложение 2. Электрические свойства металлов и их сплавов	19
Приложение 3. Допустимые токовые нагрузки кабелей	20
Библиографический список	24