Электроизоляционные материалы их свойства и область применения. Электроизоляционные материалы: свойства, виды и применение

Что такое электроизоляционные материалы. Какими свойствами они обладают. Как классифицируются диэлектрики. Где применяются изоляторы тока. Какие существуют современные виды электроизоляции.

Что такое электроизоляционные материалы

Электроизоляционные материалы (диэлектрики) — это вещества, которые плохо проводят электрический ток. Их основная функция — создание барьера для прохождения электричества между проводниками тока и другими объектами. Диэлектрики обладают высоким удельным электрическим сопротивлением и препятствуют свободному перемещению электрических зарядов.

Основные свойства электроизоляционных материалов:

• Высокое удельное сопротивление (109-1020 Ом·см)
• Низкая электропроводность
• Высокая электрическая прочность
• Малые диэлектрические потери
• Стабильность характеристик во времени и при изменении температуры

Классификация электроизоляционных материалов

Диэлектрики классифицируют по нескольким признакам:

По агрегатному состоянию:

• Твердые (пластмассы, керамика, стекло, резина)
• Жидкие (масла, лаки, компаунды)
• Газообразные (воздух, элегаз, азот)

По происхождению:

• Органические (синтетические и природные)
• Неорганические (природные и искусственные)

Основные характеристики электроизоляционных материалов

Ключевые параметры диэлектриков включают:

• Удельное объемное и поверхностное сопротивление
• Диэлектрическая проницаемость
• Тангенс угла диэлектрических потерь
• Электрическая прочность (напряжение пробоя)
• Влагостойкость
• Нагревостойкость

Какие факторы влияют на свойства электроизоляционных материалов? Основное воздействие оказывают:

• Температура
• Влажность
• Частота электрического поля
• Механические нагрузки
• Химически агрессивные среды

Виды электроизоляционных материалов

Твердые диэлектрики

К твердым электроизоляционным материалам относятся:

• Полимеры (полиэтилен, полистирол, фторопласт)
• Пластмассы
• Керамика
• Стекло
• Слюда
• Резина
• Бумага и картон

Твердые диэлектрики обладают высокой механической прочностью и стабильностью свойств. Они широко применяются для изоляции проводов, кабелей, электрических машин и аппаратов.

Жидкие диэлектрики

Основные виды жидких электроизоляторов:

• Трансформаторное масло
• Конденсаторное масло
• Кабельные масла
• Электроизоляционные лаки
• Компаунды

Жидкие диэлектрики используются для пропитки твердой изоляции, заполнения высоковольтного оборудования. Они обладают хорошими теплоотводящими свойствами.

Газообразные диэлектрики

К газообразным изоляторам относятся:

• Воздух
• Элегаз (SF6)
• Азот
• Фреоны

Газовая изоляция применяется в высоковольтных выключателях, трансформаторах, линиях электропередачи. Ее преимущества — малые диэлектрические потери и способность к самовосстановлению после пробоя.

Применение электроизоляционных материалов

Основные области применения диэлектриков:

• Изоляция проводов и кабелей
• Изоляция обмоток электрических машин
• Изоляторы для воздушных линий электропередачи
• Корпусная изоляция электрооборудования
• Изоляция конденсаторов
• Изоляция печатных плат
• Защитные покрытия

Как выбрать подходящий электроизоляционный материал? Необходимо учитывать следующие факторы:

• Рабочее напряжение
• Условия эксплуатации (температура, влажность, механические нагрузки)
• Требуемые электрические и механические характеристики
• Технологичность применения
• Стоимость материала

Современные электроизоляционные материалы

К перспективным видам электроизоляции относятся:

• Нанокомпозиты на основе полимеров
• Керамические материалы с улучшенными свойствами
• Полимерные пленки с высокой электрической прочностью
• Газовые смеси с повышенной электрической прочностью
• Биоразлагаемые электроизоляционные материалы

Современные диэлектрики отличаются улучшенными характеристиками, долговечностью и экологичностью. Их разработка направлена на повышение надежности и эффективности электрооборудования.

Заключение

Электроизоляционные материалы играют важнейшую роль в электротехнике и электронике. Они обеспечивают безопасность, надежность и эффективность работы электрооборудования. Правильный выбор диэлектриков с учетом условий эксплуатации позволяет создавать современные электротехнические устройства с высокими характеристиками.

Электроизоляционные материалы и их классификация. Волокнистые электроизоляционные материалы

Некоторые материалы, используемые в электрических приборах и схемах электроснабжения, обладают диэлектрическими свойствами, то есть имеют большое сопротивление току. Эта способность позволяет им не пропускать ток, а поэтому их используют для создания изоляции токоведущих частей. Электроизоляционные материалы предназначены не только для разделения токоведущих частей, но и для создания защиты от опасного воздействия электрического тока. Например, шнуры питания электрических приборов покрыты изоляцией.

Электроизоляционные материалы и их применение

Электроизоляционные материалы широко применяются в промышленности, радио- и приборостроении, развитии электрических сетей. Нормальная работа электрического прибора или безопасность схемы электроснабжения во многом зависит от используемых диэлектриков. Некоторые параметры материала, предназначенного для электрической изоляции, определяют его качество и возможности.

Применение изоляционных материалов обусловлено правилами безопасности. Целостность изоляции является залогом безопасной работы с электрическим током. Весьма опасно использовать приборы с поврежденной изоляцией. Даже незначительный электрический ток может оказать воздействие на организм человека.

Свойства диэлектриков

Электроизоляционные материалы должны иметь определенные свойства, чтобы выполнять свои функции. Главным отличием диэлектриков от проводников является большая величина удельного объемного сопротивления (109–1020 ом·см). Электрическая проводимость проводников в сравнении с диэлектриками раз в 15 раз больше. Это связано с тем, что изоляторы по своей природе имеют в несколько раз меньше свободных ионов и электронов, которые обеспечивают токопроводимость материала. Но при нагревании материала их становится больше, что способствует увеличению токопроводимости.

Различают активные и пассивные свойства диэлектриков. Для изоляционных материалов наиболее важны пассивные свойства.

Диэлектрическая проницаемость материала должна быть как можно меньшей. Это позволяет изолятору не вносить в схему паразитные емкости. Для материала, который используется в качестве диэлектрика конденсатора, диэлектрическая проницаемость должна быть, наоборот, как можно большей.

Параметры изоляции

К основным параметрам электроизоляции относят электрическую прочность, удельное электрическое сопротивление, относительную диэлектрическую проницаемость, угол диэлектрических потерь. При оценке электроизоляционных свойств материала учитывается также зависимость перечисленных характеристик от величин электрического тока и напряжения.

Электроизоляционные изделия и материалы обладают большей величиной электрической прочности в сравнении с проводниками и полупроводниками. Важна также для диэлектрика стабильность удельных величин при нагревании, повышении напряжении и других изменениях.

Классификация диэлектрических материалов

В зависимости от мощности тока, проходящего по проводнику, используют разные типы изоляции, которые отличаются своими возможностями.

По каким же параметрам делят электроизоляционные материалы? Классификация диэлектриков основана на их агрегатном состоянии (твердые, жидкие и газообразные) и происхождению (органические: естественные и синтетические, неорганические: природные и искусственные). Наиболее распространен тип твердых диэлектриков, которые можно увидеть на шнурах бытовой техники или любых других электрических приборов.

Твердые и жидкие диэлектрики, в свою очередь, делятся на подгруппы. К твердым диэлектрикам относятся лакоткани, слоистые пластики и различные виды слюды. Воски, масла и сжиженные газы представляют собой жидкие электроизоляционные материалы. Специальные газообразные диэлектрики используются намного реже. К этому типу также относится естественный электрический изолятор – воздух. Его использование обусловлено не только характеристиками воздуха, которые делают его прекрасным диэлектриком, но и его экономичностью. Применение воздуха в качестве изоляции не требует дополнительных материальных затрат.

Твердые диэлектрики

Твердые электроизоляционные материалы – наиболее широкий класс диэлектриков, которые применяются в разных областях. Они имеют различные химические свойства, а величина диэлектрической проницаемости колеблется от 1 до 50000.

Твердые диэлектрики делятся на неполярные, полярные и сегнетоэлектрики. Их главные отличия состоят в механизмах поляризации. Этот класс изоляции обладает такими свойствами, как химическая стойкость, трекингостойкость, дендритостойкость. Химическая стойкость выражается в способности противостоять влиянию различным агрессивным средам (кислота, щелочь и т.д.). Трегингостойкость определяет возможность противостоять воздействию электрической дуги, а дендритостойкость – образованию дендритов.

Твердые диэлектрики применяются в различных сферах энергетики. Например, керамические электроизоляционные материалы наиболее часто используются в качестве линейных и проходных изоляторов на подстанциях. В качестве изоляции электрических приборов используют бумагу, полимеры, стеклотекстолит. Для машин и аппаратов чаще всего применяют лаки, картон, компаунд.

Для применения в различных условиях эксплуатации изоляции придают некоторые особые свойства путем сочетания разных материалов: нагревостойкость, влагостойкость, радиационная стойкость и морозостойкость. Нагревостойкие изоляторы способны выдерживать температуры до 700 °С, к ним относятся стекла и материалы на их основе, органосилиты и некоторые полимеры. Влагостойким и тропикостойким материалом является фторопласт, который негигроскопичен и гидрофобен.

Изоляция, стойкая к радиации используется в приборах с атомными элементами. К ней относятся неорганические пленки, некоторые виды полимеров, стеклотекстолит и материалы на основе слюды. Морозостойкими считаются изоляции, которые не теряют своих свойств при температуре до -90 °С. Особые требования предъявляются к изоляции, предназначенной для приборов, работающих в космосе или условиях вакуума. Для этих целей применяются вакуумно-плотные материалы, к которым относится специальная керамика.

Жидкие диэлектрики

Жидкие электроизоляционные материалы часто применяются в электрических машинах и аппаратах. В трансформаторе роль изоляции играет масло. К жидким диэлектрикам также относят сжиженные газы, ненасыщенные вазелиновые и парафиновые масла, полиорганосилоксаны, дистиллированная вода (очищенная от солей и примесей).

Основными характеристиками жидких диэлектриков являются диэлектрическая проницаемость, электрическая прочность и электропроводность. Также электрические параметры диэлектриков во многом зависят от степени их очистки. Твердые примеси могут увеличивать электропроводность жидкостей за счет разрастания свободных ионов и электронов. Очистка жидкостей путем дистилляции, ионным обменом и т.д. приводит к возрастанию величины электрической прочности материала, тем самым снижая его электропроводность.

Жидкие диэлектрики разделяют на три группы:

• нефтяные масла;
• растительные масла;
• синтетические жидкости.

Наиболее часто используются нефтяные масла, такие как трансформаторное, кабельное и конденсаторное. Синтетические жидкости (кремнийорганические и фторорганические соединения) также используются в аппаратостроении. Например, кремнийорганические соединения морозоустойчивы и гигроскопичны, поэтому применяются в качестве изолятора в небольших трансформаторах, но их стоимость выше цены нефтяных масел.

Растительные масла практически не используются в качестве изоляционных материалов в электроизоляционной технике. К ним относятся касторовое, льняное, конопляное и тунговое масло. Эти материалы представляют собой слабополярные диэлектрики и используются в основном для пропитки бумажных конденсаторов и в качестве пленкообразующего вещества в электроизоляционных лаках, красках, эмалях.

Газообразные диэлектрики

Наиболее распространенными газообразными диэлектриками являются воздух, азот, водород и элегаз. Электроизоляционные газы делятся на естественные и искусственные. К естественным относится воздух, которые применяется в качестве изоляции между токоведущими частями линий электропередач и электрических машин. В качестве изолятора воздух имеет недостатки, которые делает невозможным его использование в герметичных устройствах. Из-за наличия высокой концентрации кислорода воздух является окислителем, и в неоднородных полях проявляется низкая электрическая прочность воздуха.

В силовых трансформаторах и высоковольтных кабелях в качестве изоляции используют азот. Водород, кроме электроизоляционного материала, также представляет собой принудительное охлаждение, поэтому часто используется в электрических машинах. В герметизированных установках чаще всего применяют элегаз. Заполнение элегазом делает устройство взрывобезопасным. Применяется в высоковольтных выключателях благодаря своим дугогасящим свойствам.

Органические диэлектрики

Органические диэлектрические материалы делятся на естественные и синтетические. Естественные органические диэлектрики в настоящее время используются крайне редко, так все больше расширяется производство синтетических, тем самым снижая их стоимость.

К естественным органическим диэлектрикам относят целлюлозу, каучук, парафин и растительные масла (касторовое масло). Большую часть синтетических органических диэлектриков представляют различные пластмассы и эластомеры, часто используемые в электрических бытовых приборах и другой технике.

Неорганические диэлектрики

Неорганические диэлектрические материалы делят на природные и искусственные. Наиболее распространенным из природных материалов является слюда, которая обладает химической и термической стойкостью. Также для электроизоляции используют флогопит и мусковит.

К искусственным неорганическим диэлектрикам относят стекло и материалы на его основе, а также фарфор и керамику. В зависимости от области применения искусственному диэлектрику можно придать особые свойства. Например, для проходных изоляторов используют полевошпатовую керамику, которая имеет высокий тангенс диэлектрических потерь.

Волокнистые электроизоляционные материалы

Волокнистые материалы часто применяются для изоляции в электрических аппаратах и машинах. К ним относят материалы растительного происхождения (каучук, целлюлозу, ткани), синтетический текстиль (нейлон, капрон), а также материалы из полистирола, полиамида и т. д.

Органические волокнистые материалы обладают высокой гигроскопичностью, поэтому редко используются без специальной пропитки.

В последнее время взамен органических материалов применяют синтетические волокнистые изоляции, которые обладают более высоким уровнем нагревостойкости. К ним относится стеклянное волокно и асбест. Стеклянное волокно пропитывают различными лаками и смолами для повышения его гидрофобных свойств. Асбестовое волокно обладает малой механичной прочностью, поэтому нередко в него добавляют хлопчатобумажное волокно.

Источник — fb.ru

виды, свойства, характеристики и области применения :: SYL.ru

Изоляционные материалы предназначены для ограничения конструкций и отдельных элементов от контакта с теми или иными средами. По этому принципу работают строительные водо-, паро- и теплоизоляционные материалы. В сферах, где используются электротехнические проводники, требуется изоляция другого рода – в виде диэлектриков. Их задача заключается в исключении контактов между активными эксплуатируемыми проводниками тока и материалами, которые не рассчитываются на обеспечение данной функции. В качестве целевых объектов могут выступать технические средства, прибора, строительные конструкции и даже декоративные покрытия. В свою очередь, электроизоляционные материалы создают барьер для прохождения электрического тока независимо от того, переменный он или постоянный.

Классификации изоляторов

Электроизоляторы различаются по своему происхождению и агрегатному состоянию. Что касается происхождения, то в качестве признаков выделяют принадлежность к органическим и неорганическим материалам, а также к натуральному и синтетическому сырью. К природным материалам можно отнести слюду, которая характеризуется прочностью, гибкостью и способностью к расщеплению. Это неорганический диэлектрик естественного происхождения. И напротив, в группе синтетических органических материалов можно отметить химические высокомолекулярные соединения. В готовом к использованию виде они предлагаются как пластмассы и эластомеры. Основные эксплуатационные различия определяет классификация электроизоляционных материалов по агрегатному состоянию. Выделяются твердые и жидкостные, а также газообразные диэлектрики.

Свойства изоляторов тока

Основная задача диэлектрика заключается в обеспечении изоляционной функции. Поэтому в качестве базовых эксплуатационных свойств можно отметить повышенное удельное сопротивление, небольшой тангенс потерь диэлектрика и высокое пробивное напряжение – уже упомянутый пробой. Сопротивление определяет, насколько материал сможет препятствовать проводимости тока при разных параметрах контактирующей электрической цепи. Потери диэлектрика, в свою очередь, указывают на влияние изолятора на показатели активного проводника – нормативно это значение должно стремиться к нулю, но чаще всего высокая сопротивляемость как раз приводит и к повышению потерь в основной цепи. Немаловажны и пробивные свойства электроизоляционных материалов, которые определяются напряжением. В данном случае можно говорить о непосредственной проницаемости целевого материала. При этом все перечисленные свойства фиксируются лишь в том случае, если была отмечена стабильность их «работы» во времени и при заданной температуре. Иногда в качестве параметра стабильности при испытаниях указывается и частота электрического поля.

Характеристики электроизоляторов

Одной из главных характеристик диэлектриков является поверхностное сопротивление. Это сопротивление, которое возникает в момент прохождения тока по поверхности материала. Следующей по значимости характеристикой можно назвать диэлектрическую проницаемость. Как уже говорилось, проницаемость напрямую связана с пробиваемостью целевого материала. И отдельного внимания заслуживают физико-химические характеристики. В их числе отмечают водопоглощаемость, вязкость и кислотность. Водопоглощаемость указывает на степень пористости материала и присутствие в нем водорастворимых элементов. Чем выше это значение, тем выше эффективность материала как диэлектрика. В свою очередь, вязкость характеризуется текучестью, что важно для определения взаимодействия материала с жидкостными или расплавленными диэлектриками. Кислотным числом обычно характеризуются жидкие диэлектрики. Например, основные особенности электроизоляционных материалов сводятся к способности нейтрализовать свободные кислоты, содержащиеся в 1 г материала. Присутствие свободных кислот понижает электроизоляционные качества электроизоляторов.

Газообразные изоляторы

Практически все газообразные электроизоляционные материалы обеспечивают диэлектрическую проницаемость, в коэффициенте равную 1. К плюсам таких изделий можно отнести небольшую долю диэлектрических потерь, хотя и степень пробоя тоже невелика. Как правило, основной газообразной средой с функцией электрического изолятора выступает воздух, дополненный специальными включениями. Но к сегодняшнему дню получил широкое распространение и элегаз, который применяется в качестве диэлектрической основы. Газообразные виды электроизоляционных материалов базируются на гексафториде серы, что обеспечивает более высокую защиту в показателе пробоя, а в некоторых случаях наблюдается и дугогасительная способность. Когда речь идет о сложных условиях эксплуатации целевого объекта защиты, газовая среда может дополняться органическими изоляторами.

Твердые диэлектрики

Традиционно под изоляторами данного типа понимаются такие материалы, как стекло, кварц, фарфор, пластики и резина. Их происхождение может быть натуральным и синтетическим. В тонких слоях изоляторов могут быть повышенные показатели удельного сопротивления и напряжения пробоя – эти значения зависят от диэлектрической проницаемости и электрической прочности структуры. Увеличение разности потенциалов по отношению к твердому или жидкому диэлектрику будет повышать ток, проходящий целевой объект. В итоге это явление способствует формированию вблизи катода положительного пространственного заряда на фоне отрыва электронов. Электрический пробой можно будет рассматривать как результат искажения заряженного поля в структуре самого изолятора. Твердотельные электроизоляционные материалы подвергаются поляризации, поэтому их диэлектрическая постоянная превышает единицу. Также в момент приложения переменных электрических полей поляризация способствует образованию диэлектрических потерь. В этом контексте стоит выделить материалы, которые даже в высокочастотных полях имеют минимальные диэлектрические потери. К таким можно отнести полиэтилен и кварц.

Жидкие диэлектрики

К жидким изоляторам относятся синтетические жидкости, масла, пасты, лаки и смолы. Особенно распространены минеральные масла, являющиеся продуктом нефтяной переработки и представляющие собой комбинацию жидких углеводородов. Они используются в масляных выключателях, небольших трансформаторах, конденсаторах и кабелях. Популярна и жидкая электроизоляция в виде пропитки. Ее часто применяют при подготовке кабелей и тех же конденсаторов к работе. Материал представляет собой бумажную изоляцию, в которой бумага является носителем, а пропитка – активной защитной средой.

Гильзовая электроизоляция

Это материал из группы механических защитных устройств, который обеспечивает внешнюю физическую защиту. Обычно используются гибкие гильзы, которыми защищаются проводники силовых агрегатов, трансформаторы и кабели. По этому же принципу работает традиционная изоляционная лента, задача которой заключается в создании физической преграды. Гильзы также выступают прослойкой, никак не взаимодействующей с источником тока на электрохимическом уровне. Однако среди недостатков этого материала отмечается быстрый износ.

Конденсаторы

Электрическая изоляция является важным условием полноценной работоспособности конденсаторов. В некоторых случая сам конденсатор выступает как диэлектрик в составе сложной электротехнической цепи. Такие приборы имеют разное применение, в том числе выделяется нейтрализация индукционных эффектов в линиях с переменным током, накопление заряда, а также получение токовых импульсов для всевозможных приложений. Для использования конденсатора в качестве изоляционной точки необходимо иметь представление о требуемой емкости. В приборах она рассчитывается исходя из характеристик системы или посредством вычисления размера заряда на обкладке. В самой конструкции для обеспечения защитной функции могут применяться электроизоляционные материалы в виде лаков и масел. В зависимости от типа конденсатора определяется и набор вторичных функций – например, учитывается горючесть, влагостойкость, износостойкость и т.д.

Вакуум как изолятор

Газовая среда при крайне низком давлении может создавать условия, когда газ просто не сможет образовывать заметный ток в межэлектродном зазоре. Такие условия называют изоляционным вакуумом. При столкновении с электронами или положительными ионами, которые вылетают из электродов, ионизация молекул газа под низким давлением происходит очень редко. Так называемый высокий вакуум при условии постоянного напряжения до 20 кВ на поверхности катода может обойтись без пробоя при напряженности поля порядка 5 МВ/см. Если речь идет об аноде, то напряженность должна быть в разы выше. И все же заметное увеличение напряжения способствует тому, что вакуумные электроизоляционные материалы утрачивают свой защитный потенциал. Пробой в данном случае может наступать в результате обмена заряженными частицами в связке катод-анод. Диэлектрики такого типа чаще используются в электронике. Их применяют и в целях ускорения электронов в обычных приборах, и в рентгеновских аппаратах для обеспечения высоковольтных приложений.

Компаунд как основной диэлектрик в радиотехнике

Довольно практичный в использовании и недорогой способ диэлектрической защиты. Компаунд наносится на рабочую зону, после чего застывает, в полной мере обретая свои основные функциональные качества. При этом нельзя сказать, что компаунды – это обязательно твердые электроизоляционные материалы, так как встречаются и разновидности жидкостного типа. Даже в рабочем состоянии они не отвердевают. Также существуют заливочные и пропиточные виды данного материала. Отличительной чертой всех компаундов является полное отсутствие растворителей в составе. Это дает возможность обеспечивать деликатную пропитку сложных электромеханических деталей и аппаратов.

Современные электроизоляционные материалы

К электроизоляторам нового поколения относится широкая группа полимерных материалов. В основном это пленочные изделия, которые обеспечивают эффект диэлектрика путем создания соответствующей оболочки. Пленка производится в формате рулонов, толщина которых варьируется от 5 до 250 мкм. Помимо основных электроизоляционных свойств, такие пленки характеризуются гибкостью, эластичностью, прочностью и стойкостью на разрыв. Удобна в применении и полимерная изоляционная лента, которая имеет толщину 0,2-0,3 мм. Такие материалы проигрывают многим традиционным диэлектрикам лишь в одном качестве – экологической безопасности. Это не самый безобидный материал в плане токсической угрозы, поэтому его используют по большей части в промышленности, хотя бывают и исключения.

Сферы применения электроизоляторов

Практически все сферы, в которых задействуется электропроводка, в том или ином виде применяют и диэлектрические средства. Базовым примером можно назвать кабели, которые получают несколько слоев изоляции – как электрической, так и механической. Приборостроение можно назвать второй по популярности сферой использования данной изоляции. От воздействия токов ограничивают как отдельные детали аппаратной части, так и технологические узлы в электротехнических машинах. В строительстве также востребованы средства изоляции от тока. Например, в прокладке домашней и уличной проводки тоже задействуются электроизоляционные материалы. Применение диэлектриков позволяет сохранить материалы, которые находятся рядом с токопроводящим контуром. В некоторых случаях подобная изоляция себя оправдывает и как средство понижения потерь в напряжении основной линии.

Заключение

Спектр вариантов электрической изоляции довольно широк, что дает возможность целенаправленно подобрать материал специально под конкретные нужды. Например, в быту распространены твердотельные виды электроизоляционных материалов, а также диэлектрики в форме деталей. В промышленности и строительстве могут применяться газовые и жидкостные среды. Коммунальная же сфера охватывает практически весь диапазон электрической изоляции, поскольку условия защиты могут быть очень разными.

Что такое электроизоляционный материал? Определение и свойства

Определение: Материал, который не пропускает электричество, известен как электроизоляционный материал. Заряд изоляционного материала не перемещается свободно, или, другими словами, он обеспечивает высокоомный путь для электрического тока, через который электрический ток практически невозможно пройти через него. Он используется в воздушной линии электропередачи между опорой и проводником для предотвращения протекания электрического тока от проводника к земле.

Изоляционный материал должен обладать следующими свойствами.

1. Материал должен иметь высокую механическую прочность, чтобы выдерживать натяжение и вес проводников.
2. Они должны иметь высокую диэлектрическую прочность.
3. Материал с высоким сопротивлением предотвращает протекание тока утечки из проводника на землю.
4. Материал непористый и не содержит примесей.
5. Температура не должна влиять на электрические и химические свойства материала.

Электрический изолятор изготавливается из закаленного стекла или высококачественного мокрого фарфора. Вся открытая поверхность фарфора обычно глазурована коричневым цветом, но иногда также используется изолятор с глазурью кремового цвета.

Предварительно напряженное или закаленное стекло используется при изготовлении линейных изоляторов. Поверхностный слой изолятора из закаленного стекла находится в состоянии сильного сжатия, за счет чего может противостоять высоким механическим и термическим нагрузкам. Изоляционный материал упрочняется путем нагрева материала выше его температуры деформации, и он охлаждается воздухом на своей поверхности.

Ниже приведены преимущества изоляторов из закаленного стекла по сравнению с фарфоровыми изоляторами.

1. Изолятор из закаленного стекла обладает повышенной прочностью на прокол.
2. Обладают большей механической прочностью и, следовательно, меньше ломаются при транспортировке и монтаже.
3. Обладают высоким тепловым запасом, стойкостью и, следовательно, снижен урон от перекрытия мощности.
4. Если изолятор поврежден электрическими и механическими причинами, внешний навес ломается и падает на землю. Колпачок и штифт остаются достаточно прочными, чтобы поддерживать проводник в нужном положении.
5. Долговечность изолятора из закаленного стекла.

Недостатком стеклянного изолятора является то, что на его поверхности быстро конденсируется влага. Но характеристики стеклянного изолятора практически аналогичны характеристикам фарфорового блока при испытании на прокол на воздухе импульсными волнами с крутым фронтом.

Полимерный изоляционный материал используется в качестве электроизоляционного материала. Он состоит из комбинации стекловолокна и эпоксидного полимера вместо фарфора. Полимерный изолятор на 70 процентов легче аналогичного фарфорового изделия.

Полимерный материал устойчив к проколам и обладает высокой механической прочностью. Он обладает высокой термической стойкостью, чтобы уменьшить повреждение от перекрытия, отличными характеристиками напряжения радиопомех, меньшей коррозией оборудования и лучшими характеристиками в загрязненной атмосфере.

Ключевые физические свойства изоляционных материалов — Red Seal Electric Company

Все, от промышленных печей до смартфонов, нуждается в защите для обеспечения безопасности людей. Однако работа с непредсказуемыми элементами и опасными материалами создает опасную среду, в которой люди могут серьезно пострадать. Вот где на помощь приходит изоляция. Вот основные физические свойства изоляционных материалов.

Изоляционные свойства

Первое, что вам нужно понять о свойствах изоляторов, это то, как именно они изолируют. Нужна ли вам защита от тепла или электричества, вы должны знать способность материала предотвращать поток этих элементов.

Теплопроводность

Теплопроводность, как следует из названия, измеряет, насколько хорошо предмет пропускает через себя тепло. Когда два объекта соприкасаются, тепло передается между ними, даже если это номинальное количество. Вспомните случай, когда вы прикоснулись к кубику льда. Первое, что вы почувствовали, был обжигающий холод льда на вашей коже — лед передал вам свою низкую температуру при контакте. Тем не менее, если вы продолжите держать лед, тепло вашего тела передастся ему и расплавит кубик в воду.

Теплопроводность работает одинаково во всех сценариях — тепло передается между твердыми, жидкими и газообразными объектами, находящимися в контакте. Разница только в том, насколько быстро. Некоторые теплоизоляторы обладают относительно высокой теплопроводностью и не могут долго удерживать тепло. Другие физические свойства изоляционных материалов могут позволить им долгое время сопротивляться теплопередаче, удерживая тепло в нужной области.

Температурные пределы

По определению, теплоизолятор должен взаимодействовать с высокими температурами. Тем не менее, у каждого предмета есть температура плавления, хотя она может быть невероятно высокой. При оценке свойств изоляторов необходимо учитывать пределы рабочей температуры материала. Если пенопласт продолжает плавиться при вашей текущей рабочей температуре, возможно, пришло время для более качественных изделий, которые могут удовлетворить ваши производственные потребности.

Электропроводность

Изоляция применяется не только для управления теплом; электричество тоже должно оставаться на своем месте. Электропроводность описывает способность электричества проходить через объект. Высокая электропроводность означает, что объект позволяет электричеству проходить через него. Такие предметы, как медные провода и сверхпроводники, должны пропускать электричество.

Однако электрическая проводимость электроизоляционных материалов должна быть достаточно низкой. Эти изоляторы должны удерживать электрический ток в установленных границах; в противном случае свободное электричество могло бы течь свободно. Электрическая изоляция снижает вероятность поражения электрическим током и электрических пожаров, повышая безопасность всех людей и машин, находящихся поблизости.

Диэлектрическая прочность

Электрическая изоляция может выдерживать сильные токи протекающего электричества. Однако у изоляторов есть точка пробоя, когда их электроны изгибаются по воле тока и становятся проводящими. Диэлектрическая прочность изолятора описывает это явление и то, какое напряжение может выдержать материал.

Диэлектрическая прочность имеет решающее значение для измерения для каждого материала, поскольку она напрямую влияет на область применения. Если вам нужен изолятор, выдерживающий десять киловольт на миллиметр, вы не можете использовать материал, который станет проводящим при восьми. Таким образом, диэлектрическая прочность — отличный способ сравнить материалы и найти то, что подходит для вашего промышленного использования.

Структурные особенности

Хотя каждый изолятор связан с тем, от чего он изолирует, существуют и другие свойства, определяющие его пригодность для использования. Эти дополнительные структурные особенности имеют решающее значение для оценки перед внедрением материала.

Плотность

Плотность материала определяет скорость движения электричества или тепла через него. Представьте себе источник тепла, пытающийся согреть вашу руку на другой стороне листа бумаги. Тепло будет проходить через этот тонкий объект с низкой плотностью довольно быстро, и вы почти сразу почувствуете тепло. Но замените бумагу куском полированного бетона высокой плотности, и вам понадобится некоторое время, чтобы что-то почувствовать. Это связано с тем, что количество вещества на единицу объема в предмете является определяющим фактором скорости диффузии.

Огнестойкость

В ситуациях, связанных с теплом или электричеством, пожар может начаться в любой момент. Молекулы, которые нагреваются, нуждаются только в малейшем толчке, чтобы создать полноценное пламя. Огнестойкость является важным показателем для инженеров. Класс огнестойкости материала определяет область применения.

Воспламеняемость материала является серьезной проблемой для безопасности рабочих на промышленном объекте. Поэтому одним из наиболее важных свойств изоляторов является огнестойкость, так как это помогает защитить вашу рабочую силу. Материалы с низкой температурой размягчения могут либо расплавиться, либо загореться при воздействии чрезвычайно высоких температур. Если легковоспламеняющийся материал изолирует от сильного тепла, это может привести к пожару, угрожающему жизни местного персонала.

Паропроницаемость

Во многих тепловых процессах участвует вода. По крайней мере, испарение воды в сырье. Когда твердые предметы нагреваются, любые внутренние газы и жидкости также нагреваются. Нередко водяной пар поднимается из сырья во время обработки продукта. Для того чтобы учесть это, утеплители должны обладать определенной паропроницаемостью.

Теплоизолятор по-прежнему будет удерживать тепло в своих пределах, но пары, циркулирующие внутри, — это совсем другое дело. Если свойства изоляторов включают материал с высокой паропроницаемостью, он позволит любой захваченной воде через его поры выйти во внутреннюю камеру. Это идеально подходит для процессов, требующих полностью сухого конечного продукта. Непроницаемый изолятор ничего не пропускает — тепло или жидкость. Инженеры должны учитывать это явление во время работы, чтобы избежать нежелательного накопления воды.