Применение электроизоляционных материалов. Электроизоляционные материалы: классификация, свойства и применение в электротехнике

Какие бывают виды электроизоляционных материалов. Каковы основные свойства диэлектриков. Как классифицируются изоляторы по происхождению и агрегатному состоянию. Какие существуют классы нагревостойкости изоляционных материалов.

Виды и классификация электроизоляционных материалов

Электроизоляционные материалы играют важнейшую роль в электротехнике, обеспечивая безопасность и надежность работы электрооборудования. Их можно классифицировать по нескольким критериям:

По химическому составу:

• Органические (на основе углерода)
• Неорганические (без содержания углерода)

По способу получения:

• Естественные (природные)
• Синтетические (искусственно созданные)

По строению молекул:

• Полярные (имеют начальный электрический момент)
• Неполярные (электрически нейтральные молекулы)

По агрегатному состоянию:

• Газообразные (азот, гелий, воздух)
• Жидкие (масла, синтетические жидкости)
• Твердые (самая многочисленная группа)

Твердые диэлектрики в свою очередь подразделяются на органические, неорганические и элементоорганические. Они могут использоваться как в чистом виде, так и в виде производных материалов — пластмасс, лаков, слоистых пластиков и др.

Основные свойства и характеристики диэлектриков

Для обеспечения эффективной изоляции электроизоляционные материалы должны обладать определенным набором свойств:

Электрическая прочность

Это способность диэлектрика выдерживать воздействие электрического поля без пробоя. Измеряется максимальным напряжением, которое способен выдержать изолятор. Электрическую прочность проверяют с помощью специального прибора — мегаомметра.

Удельное сопротивление

Характеризует способность материала препятствовать прохождению электрического тока. Измеряется в Ом*см. Чем выше удельное сопротивление, тем лучше изолирующие свойства материала.

Диэлектрическая проницаемость

Показывает, насколько материал способен поляризоваться в электрическом поле. Влияет на емкость конденсаторов. Измеряется в фарадах на метр (Ф/м).

Угол диэлектрических потерь

Характеризует потери энергии в диэлектрике при воздействии переменного электрического поля. Чем меньше угол диэлектрических потерь, тем меньше энергии рассеивается в виде тепла.

Классы нагревостойкости изоляционных материалов

В зависимости от способности выдерживать длительное воздействие высоких температур, электроизоляционные материалы делятся на 7 классов нагревостойкости:

• Класс Y: до 90°C
• Класс A: до 105°C
• Класс E: до 120°C
• Класс B: до 130°C
• Класс F: до 155°C
• Класс H: до 180°C
• Класс C: выше 180°C

Каждый класс соответствует определенным типам материалов и их комбинациям. Например, класс Y включает непропитанные волокнистые материалы, а класс C — слюду, керамику и другие высокотемпературные материалы.

Применение электроизоляционных материалов в электротехнике

Электроизоляционные материалы находят широкое применение во многих областях электротехники:

• Изоляция проводов и кабелей
• Изготовление корпусов электроприборов
• Производство изоляторов для линий электропередач
• Создание диэлектрических прокладок в трансформаторах
• Изоляция обмоток электродвигателей
• Изготовление печатных плат

Выбор конкретного материала зависит от условий эксплуатации, требуемых электрических характеристик и экономических факторов.

Современные тенденции в разработке электроизоляционных материалов

Развитие электротехники ставит новые задачи перед производителями изоляционных материалов. Основные направления исследований включают:

• Создание нанокомпозитных материалов с улучшенными характеристиками
• Разработка экологически чистых изоляторов
• Повышение термостойкости и электрической прочности
• Улучшение влагостойкости и химической стойкости
• Снижение массы и габаритов изоляционных конструкций

Эти инновации позволяют создавать более эффективное и надежное электрооборудование, отвечающее современным требованиям энергоэффективности и экологической безопасности.

Особенности выбора электроизоляционных материалов для различных применений

При выборе изоляционных материалов для конкретного применения необходимо учитывать ряд факторов:

• Рабочее напряжение и частота тока
• Температурный режим работы
• Механические нагрузки
• Влажность и агрессивность окружающей среды
• Требования к габаритам и весу конструкции
• Экономические аспекты (стоимость материала и его долговечность)

Правильный выбор изоляционного материала обеспечивает надежную работу электрооборудования в течение всего срока эксплуатации.

Методы испытаний и контроля качества электроизоляционных материалов

Для обеспечения надежности электрооборудования проводятся различные испытания изоляционных материалов:

• Измерение электрической прочности
• Определение удельного объемного и поверхностного сопротивления
• Испытания на нагревостойкость
• Проверка влагостойкости
• Тесты на механическую прочность
• Анализ химической стойкости

Эти испытания позволяют оценить соответствие материалов заявленным характеристикам и выявить возможные дефекты.

Экологические аспекты использования электроизоляционных материалов

В современном мире все большее внимание уделяется экологической безопасности материалов. В области электроизоляции это выражается в следующих тенденциях:

• Отказ от использования токсичных компонентов (например, свинца)
• Разработка биоразлагаемых изоляционных материалов
• Внедрение технологий переработки и утилизации отработавших изоляторов
• Использование возобновляемых ресурсов для производства изоляции
• Снижение энергозатрат при производстве изоляционных материалов

Эти меры способствуют уменьшению негативного воздействия электротехнической промышленности на окружающую среду.

Электроизоляционные материалы: виды, марки, свойства, применение

В настоящее время электрохимическая промышленность выпускает огромное количество электроизоляционных материалов. Материалы на основе стекловолокна с добавлением синтетических смол прочно вошли в нашу жизнь. Эти материалы обладают такими свойствами, как влагостойкость и нагревостойкость, высокая электрическая и механическая и прочность. 
Наряду с природными электроизоляционными материалами (электрокартон, хлопчатобумажные ленты, асбест, слюда) распространены материалы на основе стекловолокна в сочетании с синтетическими смолами, обладающие, хорошими диэлектрическими свойствами. Например, стекловолокно, применяемое для многих видов изоляции (стеклолакоткань, стеклолента, стекломиканит, стеклотекстолит), имеет высокую влагостойкость, нагревостойкость, прочность на разрыв, химическую стойкость и высокую теплопроводность. Широкое распространение получили синтетические пленки, такие, как лавсан, мелинекс и др.
Синтетические изоляционные материалы позволяют повысить мощность электротехнического оборудования при сохранении их внешних физических размеров (двигателей, агрегатов, трансформаторов) и обеспечить наиболее продолжительный их срок службы.
Представляем наиболее распространенные и применяемые изоляционные материалы.

Содержание

• 1 Непропитанные волокнистые и изоляционные материалы
  • 1.1 Электрокартон
  • 1.2 Изоляционные бумаги
  • 1.3 Фибра
  • 1.4 Летероид
• 2 Хлопчатобумажные ленты
• 3 Асбестовые материалы
• 4 Электроизоляционные лакированные ткани
• 5 Пленочные материалы
• 6 Слоистые изоляционные материалы
  • 6.1 Текстолит
  • 6.2 Стеклотекстолит
  • 6.3 Гетинакс
• 7 Слюдяные изоляционные материалы
• 8 Керамические изоляционные материалы
  • 8.1 Фарфор
  • 8.2 Стеатит

Непропитанные волокнистые и изоляционные материалы

 

Электрокартон

Выпускается в нескольких видах. Электрокартон для работы в воздушной среде (марки ЭВТ и ЭВ) толщина (0,1мм—3 мм). Электрокартон для работы в масле (марки ЭМТ и ЭМЦ), толщина (1мм—3 мм). Выпускается как в листах (листовой), так и в рулонах (рольный).
Если электрокартон выпущен в непропитанном виде, то является невлагостойким материалом, и хранят его надо в сухом помещении. Диэлектрическая прочность сухого электрокартона марки ЭВ, который имеет влажность около 8%, равна 8—11 кВ/мм, а марки ЭМТ уже 20—30 кВ/мм.

Изоляционные бумаги

Изготовляется из измельченной древесины хвойных пород и обрабатывается щелочью.
Имеется несколько видов изоляционной бумаги. Это телефонная бумага, кабельная бумага и конденсаторная бумага.
Телефонная бумага. Марка бумаги КТ-05 выпускается толщиной 0,04 — 0,05 мм. Кабельная бумага марки К-120. Ее толщина 0,12 ми она пропитана трансформаторным маслом, имеющим хорошие диэлектрические свойства. Такими же свойствами обладает конденсаторная бумага, только толщина ее гораздо меньше.

Фибра

Изготовляется из бумаги и обрабатывается раствором хлористого цинка. Имеет малую механическую прочность по этому хорошо обрабатывается. Диэлектрическая прочность фибры составляет 5 – 11 кВ/мм. Не стойкая к щелочам и кислотам. Выпускается в виде листов и имеет толщину 0,6— 12 мм. Так же выпускается в виде трубок и круглых стержней. Из фибры делают каркасы катушек, прокладки.

Летероид

Электроизоляционный материал, который представляет собой одну из разновидностей фибры, имеющей малую толщину. Летероид выпускается в виде рулонов и листов и имеет толщину 0,1—0,5 мм.

Хлопчатобумажные ленты

Промышленность выпускает хлопчатобумажные ленты следующих разновидностей: киперную, тафтяную, батистовую и миткалевую. Ленты производятся следующих видов и размеров:

• Киперная лента ЛЭ изготавливается по ГОСТ4514-78 из х/б нити и имеет ширину 10—60 мм, а толщину 0,45 мм, используется в электромонтажных работах, для стягивания кабелей и проводов, для обвязки катушек, обмоток двигателей и трансформаторов;
  
• Тафтяная лента ЛЭ изготавливается по ГОСТ4514-78 из х/б или шелковой нити и имеет ширину 10-50 мм с шагом 5мм, а толщину 0,25 мм, используется при проведении электромонтажных работ.
  Похожа на киперную ленту, отличается только плетением нити. По прочностным характеристикам уступает киперной ленте.
  
• Батистовая лента ЛЭ изготавливается по ГОСТ4514-78 из х/б нити полотняного плетения, имеет ширину 10—20 мм и толщину 0,12-0,16-0,18 мм. Самая тонкая из лент. Может быть заменена тафтяной.
  
• Миткалевая лента ЛЭ изготавливаются по ГОСТ4514-78, имеет ширину 12—35 мм и толщину 0,22 мм. По физическим свойствам менее прочная, чем киперная, но прочней тафтяной, хотя тоньше их.
  

Асбестовые материалы

Асбест — природный минерал, который имеет волокнистое строение. Качественным показателем асбеста является его высокая нагревостойкость (300 – 400°С) и низкая теплопроводность. Из асбеста изготавливают материалы в виде листов разной толщины в виде веревок разного диаметра и асбестовых тканей. У асбеста плохие электроизоляционные свойства (диэлектрическая прочность 0,6 – 1,2 кВ/мм). Чаще всего асбест применяют в качестве теплоизолятора. В качестве электроизолятора используется только в низковольтных установках.

Электроизоляционные лакированные ткани

Лакоткани и стеклоткани представляют собой гибкий материал и изготовляют из х/б, стеклянной или шелковой ткани. После этого ткань пропитывают масляно-битумным или масляным лаком или другим изоляционным составом. Они выпускаются рулонами толщиной 0,1—0,3 мм и шириной от 700 до 1000 мм. Марки лакоткани, выпускаемые промышленностью ЛХС, ЛХСМ, ЛХСС, ЛХЧ, ЛШС. Марки стеклоткани ЛСБ, ЛСМ, ЛСЭ, ЛСММ, ЛСК, ЛСКР, ЛСКЛ. Лакоткань шелковую марки ЛШС выпускают также и толщиной 0,08 мм, а ЛШСС может иметь толщину 0,04 мм.

Лакоткань

У марок лакотканей и стеклотканей аббревиатура в названии расшифровывается следующим образом:
Л — лакоткань;
X — хлопчатобумажная;
С — на втором месте — стеклянная;
К — на втором месте — капроновая;
С — на третьем месте — светлая;
К — на третьем месте — кремнийорганическая;
С — на четвертом месте — специальная;
Л — на четвертом месте — липкая;
Ч — черная;
Ш — шелковая;
Б — битумно-маслянноалкидная;
М — маслостойкая;
Р — резиновая;
Э — эскапоновая.
Стеклоткань имеет высокую нагревостойкостью. Марки ЛСКЛ и ЛСК — около 180°С, а марка ЛБС доходит до 130° С. Их электрическая прочность составляет 35 – 40 кВ/мм.

Стеклоткань

Лакоткань и стеклоткань используются в качестве электро и тепло изоляционных материалов. Чаще всего ими изолируют слои обмоток катушек.

Пленочные материалы

К этим материалам относятся лавсановая пленка, фторопластовая пленка, пленкоэлектрокартон (электрокартон, оклеенный изоляционной пленкой, например триацетатной), терфан, мелинекс (полиэтилентерефталатные пленки). Данные изоляционные материалы имеют диэлектрическую прочность до 200 кВ/мм, прочность на разрыв равную 30 кг при толщине пленки 0,05 мм.
Их нагревостойкость достигает, а иногда и превосходит 120° С.

Фторопластовая пленка

Слоистые изоляционные материалы

К слоистым изоляционным материалам относятся текстолит, стеклотекстолит, и гетинакс.

Текстолит

Текстолит представляет собой слоистый изоляционный материал. Изготовлен методом прессованния при 150°С многослойной х/б ткани, пропитанную резольной смолой. По сравнению с другим изоляционным материалом, гетинаксом имеет более высокую механическую прочность, но худшие некоторые характеристики, такие, как влагостойкость и цена. Выпускается в форме цилиндров, стержней, трубок и листов. Имеет две основные марки: А — которая обладает высокой электрической прочностью, и Б — с лучшими механическими свойствами и хорошей влагостойкостью. Текстолит хорошо механически обрабатывается. Из него изготавливаются каркасы катушек, диэлектрические щиты, платы, штанги, прокладки. Благодаря хорошим износостойким свойствам из него делают шестеренки, вкладыши для подшипников.

Стеклотекстолит

Стеклотекстолит изготовляют та же, как и текстолит, только из стеклоткани, пропитанной теплостойкой смолой. Характеристики стеклотекстолита выше, чем у текстолита и гетинакса. Стеклотекстолит имеет высокую электрическую прочность (20 кВ/мм), большую механическую прочность, нагревостойкость (от 180 до 225° С) и влагостойкостью. Но имеет себестоимость выше текстолита.

Гетинакс

Гетинакс изготовляют из прессованной бумаги, пропитанной бакелитовой смолой. Современная промышленность выпускает в виде листов толщиной от 0,4 до 50 мм. Так же гетинакс выпускается в виде стержней различного диаметра. Гетинакс маркируется А, Б, В, Вс. Диэлектрическая прочность гетинакса составляет 20 – 25 кВ/мм и может работать как на воздухе, так и в масле. Гетинакс превосходно обрабатывается как ручным инструментом, так и станками. Из гетинакса могут изготовляться диэлектрические щиты, штанги, прокладки, платы, каркасы катушек и трансформаторов. К недостаткам можно отнести низкую нагревостойкость. При нагреве поверхность гетинакса обугливается и начинает проводить электрический ток.

Слюдяные изоляционные материалы

Слюдяные изоляционные материалы изготавливаются из слюды — минерала кристаллического строения. Слюду расщепляют на отдельные пластинки и склеивают с помощью лака или смолы. Промышленность выпускает несколько видов слюдяных изоляционных материалов. Это мусковит, миканит, флогопит. Мусковит обладает самыми лучшими характеристиками и применяется при изготовлении конденсаторов, прокладок электроприборов. Миканиты бывают гибкие (марки ГФС, ГМС), твердые (марки ПМГ, ПФГ), чаще используются для прокладок и формовочные (мари ФФГ и ФМГ). Миканиты применяются для изготовление каркасов и используются в качестве прокладок и для загильзовки в обмотках электрических машин. Слюдяные изоляционные материалы имеют высокую нагревостойкость порядка 130—180° С, диэлектрическую прочность в пределах 15—20 кВ/мм и отличную влагостойкость.

Из щипаной слюды, наклеенной на ткань или бумагу изготовляют микаленту. Микалента имеет ширину 12—35 мм и толщину 0,08—0,17 мм. Микалента выпускается марками ЛФЧ, ЛМЧ, ЛМС, ЛФС. В конце марки ставят римские цифры I или II. Миколента с цифрой I имеет повышенную электрическую прочность, а с цифрой II -нормальную электрическую прочность.
В настоящее время из за дефицита слюды как сырья и ее дороговизны, часто стали использовать отходы слюды. Из отходов стали изготавливать слюдяную бумагу, слюдиниты, стеклослюдиниты и другие электроизоляционные материалы.

Керамические изоляционные материалы

Фарфор

Фарфор или, так называемая, электротехническая керамика. Обладает такими свойствами, как нагревостойкость ( 150—170°С), диэлектрическая прочность (20—28 кВ/мм), высокая механическая прочность, устойчивость к проникновению воды ( воду не поглощает), устойчив к агрессивным средам, радиационным излучениям. Электротехническая керамика используется в таких отраслях, как электрика, электроника, автоматика и телемеханика, вычислительная техника. Из электротехнического фарфора делают различные изоляторы, изоляционные тяги.

Стеатит

Стеатит это керамический материал. Обладает высокой диэлектрической прочностью (30—50 кВ/мм). Благодаря хорошим диэлектрическим свойствам стеатит применяется для изготовления особо ответственных изоляторов и изоляционных узлов.

классификация, применение, свойства и характеристики

Содержание:

Вступление

Электроизоляционные материалы равноценная составляющая электротехнической продукции, наряду с токопроводящими материалами. Более того, применение токопроводящих материалов, без электроизоляционных материалов практически невозможно.

Электроизоляционные материалы и сферы их применения

К основным областям применения электроизоляционных материалов можно отнести различные промышленные ветви, радиотехнику, приборостроение и монтаж электрических сетей. Диэлектрики – это основные элементы, от которых зависит безопасность и стабильность работы любого электроприбора. На качество и функциональность изоляции влияют различные параметры.

Таким образом, главная причина применения электроизоляции – соблюдение правил безопасности. В соответствии с ними строго запрещено эксплуатировать оборудование с частично или полностью отсутствующей изоляцией, поврежденной оболочкой, поскольку даже малые токи могут нанести вред человеческому организму.

Свойства диэлектриков

Для того чтобы гарантировать выполнение важных функций, электроизоляционные изделия должны обладать необходимыми свойствами. Основное отличие диэлектрика от проводника – намного большее удельное сопротивление (100-1100 Ом*см). С другой стороны, их электрическая проводимость в 14-15 раз ниже токоведущих жил. Связано это с природным происхождением изоляционных материалов, в составе которых намного меньше свободных отрицательных электронов и положительно заряженных ионов, влияющих на токопроводимость.

Важно! Несмотря на последнее высказывание, при нагревании любого диэлектрика количество ионов и электронов существенно возрастает, из-за чего повышается электрическая проводимость и возникает риск пробоя током.

Все свойства диэлектриков можно разделить на две основные группы – активные и пассивные, при этом вторая является наиболее важной. К пассивным относится диэлектрическая проницаемость: чем меньше ее значение, тем более надежным и качественным является изолятор, поскольку он не оказывает негативного влияния на электрическую схему и не добавляет паразитные емкости. С другой стороны, если изделие эксплуатируется в роли диэлектрического конденсатора, то проницаемость должна быть максимально высокой (паразитные емкости в данном случае важны).

Характеристики электроизоляторов

Ко всем без исключения электроизоляторам предъявляются общие требования.

Электрическая прочность

Способы огнезащиты электрических коммуникаций

Главная задача диэлектрика – обеспечить требуемый уровень значения величины электрической прочности на пробой. Данная величина находится в прямой зависимости от того, насколько толстая фарфоровая стенка изолятора. Нарушение прочности происходит при пробое твердого диэлектрика или в результате разряда по поверхности изолятора. Прочность характеризуется напряжением промышленной частоты, которое способен выдержать изолятор при сухой и мокрой поверхности, а также импульсным напряжением при испытании.   Эту величину проверяют специальным прибором – мегаомметром.

Удельное сопротивление

Изоляционный материал пропускает небольшую часть электрического тока. Эта величина является несоизмеримо малой, в сравнении с теми токами, которые протекают постоянно по жилам. Электрический ток может идти через два пути: сквозь сам изоляционный материал или по его поверхности. Удельным сопротивлением называется величина сопротивления единицы объема материала. Она равна отношению произведений величин сопротивлений тока, идущего по изолятору и сквозь него, к их же сумме.

В качестве единицы измерения данной величины взято значение сопротивления изоляционного материала, выполненного в форме куба с гранью 1 см, где направление тока совпадает с вектором направления двух наружных противоположных граней. Величина удельного сопротивления зависит от агрегатного состояния материала и других важных величин.

Диэлектрическая проницаемость

После помещения изолятора в электромагнитное поле происходит изменение направления в пространстве частиц с плюсовыми зарядами: они выстраиваются по силовым линиям электромагнитного поля. Электронные оболочки меняют свою ориентацию в противоположную сторону. Молекулы поляризуются. При поляризации диэлектриков происходит образование собственного поля у молекул, которое действует в сторону, противоположную направлению общего поля. Эта способность определяется диэлектрической проницаемостью.

Важно! Диэлектрическая проницаемость характеризует степень поляризации диэлектрика. Она оказывает влияние на емкость таких элементов, как конденсаторы. При их изготовлении следует применять изоляцию с большой величиной диэлектрической проницаемости. Измерение величины производят в фарадах на метр погонный (Ф/м). Единица измерения получила свое название в честь великого английского ученого Майкла Фарадея, внесшего весомый вклад в науку в области электромагнетизма.

Угол диэлектрических потерь

Диэлектрические потери – энергия электрического поля, рассеивающаяся в изоляционном материале за определенную единицу времени. Энергия никуда не исчезает, а переходит из одного состояния в другое (тепло). Чем выше величина потерь, тем больше риск теплового разрушения диэлектрика. Эта характеристика электроизолирующего материала измеряется тангенсом угла диэлектрических потерь. Зависимость тангенса угла от значения диэлектрических потерь линейная.

Параметры изоляции

К числу основных относятся:

• электропрочность;
• удельное электрическое сопротивление;
• относительная проницаемость;
• угол диэлектрических потерь.

Оценивая качество и эффективность диэлектриков, и сравнивая их свойства, нужно выявить зависимость перечисленных параметров от значений тока и напряжения. По сравнению с проводниками электроизоляционные компоненты имеют повышенную электрическую прочность. Учитывая сказанное выше, не менее важным является то, насколько хорошо изоляторы сохраняют свои полезные свойства и удельные величины при нагревании, увеличении напряжения и других воздействиях.

Какие существуют виды электроизоляционных материалов

В зависимости от химического состава существуют следующие основные виды электроизоляционных материалов:

• Органического состава;
• Неорганического состава.

В молекулах органических диэлектриков основной составляющей является углерод, соответственно в неорганических материалах его нет. Неорганические диэлектрики, такие как слюда и керамика, обладают наибольшей нагревостойкостью.

В зависимости от способа получения диэлектрики делятся на естественные и синтетические. Синтетические используются более часто, потому что создаются с необходимыми физико-химическими свойствами, которые можно менять в зависимости от потребности.

Еще одним фактором, который делит виды электроизоляционных материалов на неполярные и полярные, является строение молекул. Материалы с электрически нейтральными атомами и молекулами, до воздействия на них электрического поля не обладают никакими подобными свойствами. К таким относится фторопласт-4 и полиэтилен. В пределах нейтральных электроизоляционных материалов выделяют ионные кристаллические диэлектрики, такие как кварц и слюда, в составе которых каждая пара ионов представляет собой электрически нейтральную частицу. Полярные диэлектрики имеют начальный электрический элемент до начала воздействия на него электричества и по сравнению с нейтральными у них повышенная проводимость и большое значение диэлектрической проницаемости. К ним относится поливинилхлорид и бакелит.

Классификация видов электроизоляционных материалов по происхождению

Агрегатное состояние, в котором находится электроизоляционный материал, делит его на следующие основные виды:

• Газообразные;
• Жидкие;
• Твердые.

Газообразные материи имеют естественное происхождение, и к ним относится:

• Азот;
• Атмосферный воздух;
• Углекислый газ;
• Гелий;
• Неон;
• Аргон;
• Криптон.

Используют такие вещества крайне редко, даже в взрывозащищенном электрооборудовании.

Жидкие электроизоляционные материалы обладают высокими электрофизическими свойствами. Они делятся на невысыхающие растительные масла, нефтяные масла и синтетические жидкие диэлектрики. Главным недостатком является то, что все нефтяные масла пожароопасные, а синтетические жидкости очень токсичные. Поэтому, как диэлектрики, их практически не используют.

Количество твердых диэлектриков — самое большое, и они наиболее часто используются по назначению. Твердые электроизоляционные материалы делятся на следующие группы:

• Органические;
• Неорганические;
• Элементоорганические.

Органические твердые диэлектрики представлены природными (шеллак, янтарь, канифоль), искусственными (этилцеллюлоза, шелк, бетоилцеллюлоза) и синтетическими (полиамиды, эпоксидные смолы) материалами. Все перечисленные твердые материалы могут использоваться для производства электроизоляционных деталей и конструкций не только в чистом виде, но и как производные. К производным материалам принадлежат слоистые пластики, пластмассы, лаки, слоистые пластики, микалекс и другие.

Важно заметить, что в производстве качественных продуктов используется одновременно несколько видов электроизоляционных материалов для достижения максимального эффекта. Единственной или классической формулы для сочетания пропорций разных материалов не существует, чтобы создать новый продукт проводят эксперименты.

Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов

Электроизоляционные материалы, применяемые в электрических машинах, аппаратах и трансформаторах, разделяются по их нагревостойкости на семь классов.

Таблица 1. Нагревостойкость электроизоляционных материалов

Класс нагревостойкости	Температура, °C	Характеристика основных групп электроизоляционных материалов, соответствующих данному классу нагревостойкости
Y	90	Непропитанные и не погруженные в жидкий электроизоляционный материал волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка и шелка, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов
A	105	Пропитанные или погруженные в жидкий электроизоляционный материал волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка или шелка, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов
E	120	Некоторые синтетические органические пленки, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов
B	130	Материалы на основе слюды (в том числе на органических подложках), асбеста и стекловолокна, применяемые с органическими связывающими и пропитывающими составами, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов
F	155	Материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые с синтетическими связывающими и пропитывающими составами, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов
H	180	Материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые в сочетании с кремнийорганическими связывающими и пропитывающими составами, кремнийорганические эластомеры, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов
C	Более 180	Слюда, керамические материалы, стекло, кварц, применяемые без связывающих составов или с неорганическими или элементоорганическими связывающими составами, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов

Нагревостойкость — способность электроизоляционного материала выполнять свои функции при воздействии рабочей температуры в течение времени, сравнимого с расчетным сроком нормальной эксплуатации электрооборудования, в котором применяется данный электроизоляционный материал.

Указанные в таблице температуры являются предельно допустимыми для электроизоляционных материалов при их длительном использовании (в течение ряда лет) в электрических машинах, трансформаторах и аппаратах, работающих в нормальных эксплуатационных условиях.

Температуры в наиболее нагретом месте изоляции не должны превышать указанных предельно допустимых величин температуры при работе электрооборудования в нормальном режиме при предусмотренной для этого режима максимальной температуре охлаждающей среды.

С электроизоляционными материалами соответствующего класса допускается совместное применение материалов предшествующего класса при условии, что под действием температуры, допускаемой для материалов более высокого класса, электрические и механические свойства комплексной изоляции не должны претерпевать изменений, могущих сделать изоляцию непригодной для длительной работы.

Таблица 2. Ориентировочное распределение электроизоляционных материалов по классам нагревостойкости

Класс нагревостойкости	Электроизоляционные материалы	Связывающие, пропитывающие и покровные составы, применяемые при производстве указанных материалов	Связывающие, пропитывающие и покровные составы, применяемые при производстве электрических машин, трансформаторов и аппаратов с применением указанных материалов
Y	Текстильные материалы на основе хлопка, натурального шелка, регенерированной целлюлозы, ацетилцеллюлозы и полиамидов	Не применяются	Не применяются
Целлюлозные электроизоляционные бумаги, картоны и фибра	Не применяются	Не применяются
Древесина	Не применяются	Не применяются
Пластические массы с органическими наполнителями	Мочевиноформальдегидные смолы	Не применяются
A	Материалы класса Y, если они пропитаны изоляционным составом или погружены в жидкие диэлектрики (масло и др. )	—	Лаки на основе натуральных смол (шеллак, копалы и др.), эфироцеллюлозные лаки, соответствующие данному классу нагревостойкости; термопластичные компаунды (битумные и др.) с температурой размягчения, обеспечивающей отсутствие вытекания при рабочих температурах только в неподвижных обмотках. Нефтяные и синтетические жидкости, соответствующие данному классу нагревостойкости
Ацетатобутиратцеллю-лозные, ацетилцеллюлозные, диацетатные пленки	—
Пленкоэлектрокартон на основе ацетилцеллюлозной пленки	Клеящие составы, соответствующие данному классу нагревостойкости
Лакоткани, лакобумаги и лакочулки на основе хлопчатобумажной пряжи, натурального шелка, регенерированной целлюлозы, ацетатцеллюлозы или полиамидных волокон	Масляные, смоляные, масляно-смоляные лаки
Изоляция эмалированных проводов	Масляно-смоляные лаки, соответствующие данному классу нагревостойкости	Не требуются
Слоистые пластики на основе целлюлозных бумаг и тканей	Термореактивные смолы фенолформальдегидного типа
Полиамидные пленки	—
Полиамидные литьевые смолы	—
Асбоцемент, пропитанный органическим составом, не вытекающим при 110 °С	Битум, каменноугольный пек и др.
Древеснослоистые пластики	Фенолформальдегидные смолы
Термореактивные компаунды на основе акриловых и метакриловых эфиров (без наполнителей)	—
E	Пленки и волокна из полиэтилентерефталата	—	Термопластичные компаунды с температурой размягчения, обеспечивающей отсутствие вытекания их при рабочих температурах только в неподвижных обмотках. Составы применяемые для изоляции класса В
Материалы на основе электрокартона и полиэтилентерефталовой пленки	Клеящие и пропитывающие составы соответствующей нагревостойкости
Стеклолакоткани и лакоткани на основе полиэтилентерефталовых волокон	—
Термореактивные синтетические смолы и компаунды (эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые)	—	Не требуются
Термореактивные компаунды на основе акриловых и метакриловых эфиров с неорганическими наполнителями	—	Не требуются
B	Материалы на основе щипаной слюды, слюдопластов и слюдинитов, в том числе с бумажной или тканевой органической подложкой	Битумно-масляные лаки: природные и синтетические смолы, не модифицированные и модифицированные растительными маслами, и лаки на их основе	Битумно-масляно-смоляные лаки (на тунговом масле), лаки на основе природных и синтетических смол, модифицированных растительными маслами, соответствующие данному классу по нагревостойкости
Стеклоткани и стеклолакочулки	Лаки: битумно-масляно-смоляные, экскапоновые, эпоксидные, полиуретановые, а также на основе алкидных смол, модифицированных маслом
Асбестовые волокнистые материалы, в том числе с органическими волокнами	Шеллак, бакелитоглифталиевые и эпоксидные лаки, а также синтетический каучук
Изоляция эмалированных проводов	Лаки на основе полиэтилентерефталатных смол и другие синтетические лаки
Пластмассы с неорганическим наполнителем	Термореактивные смолы фенолформальдегидного типа, меламиноформальдегидные, фенолофуррольные, эпоксидные и полиэфирные	Не требуются
Слоистые пластики на основе стекловолокнистых и асбестовых материалов
Термореактивные синтетические компаунды (эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые) с минеральным наполнителем и отвердителем, соответствующие данному классу нагревостойкости
Асбестоцемент, пропитанный органическим составом, не вытекающим при температуре 135 °C	Битум, каменноугольный пек и другие составы с последующей термообработкой
F	Материалы на основе щипаной слюды, слюдинитов и слюдопластов без подложки или с неорганической подложкой	Соответствующие данному классу нагревостойкости смолы и лаки: модифицированные и немодифицированные алкидные, эпоксидные, полиуретановые, кремнийорганические и др.	Соответствующие данному классу нагревостойкости смолы и лаки: модифицированные и немодифицированные алкидные, эпоксидные, полиэфирные полиуретановые, кремнийорганические и др.
Стекловолокнистая и асбестовая изоляция провода
Стеклоткани и стеклолакочулки
Слоистые пластики на основе стекловолокнистых и асбестовых материалов	Не требуются
Стекловолокнистая и асбестовая изоляция провода	Кремнийорганические, эпоксидные и другие лаки, соответствующие по нагревостойкости	Соответствующие данному классу по нагревостойкости смолы и лаки: алкидные, эпоксидные, полиуретановые и кремнийорганические
H	Материалы на основе щипаной слюды без подложки или с неорганической подложкой	Соответствующие данному классу нагревостойкости кремнийорганические и другие лаки и смолы	Соответствующие данному классу по нагревостойкости кремнийорганические лаки
Стекловолокнистая изоляция проводов
Стеклоткани и стеклолакочулки
Слоистые пластики на основе стекловолокнистых и асбестовых материалов	Не требуются
Пластические массы с неорганическим наполнителем
Асбестоцемент
Кремнийорганические эластомеры без подложек и с неорганическими подложками
Асбестовые материалы (пряжа, ткани, бумаги)	Не применяются	Соответствующие данному классу по нагревостойкости кремнийорганические лаки
C	Слюда	Не применяются	Не требуются
Стекло бесщелочное и стекловолокнистые материалы	Не применяются
Электротехническая керамика	Не применяются
Кварц	Не применяются
Асбестоцемент непропитанный	Не применяются
Шифер электротехнический	Не применяются
Материалы на основе щипаной слюды без подложки или со стекловолокнистой подложкой	Неорганические составы и элементоорганические смолы с повышенной нагревостойкостью
Микалекс	Не применяются
Политетрафторэтилен	Не применяются
Полиамиды	Не применяются

 

Допустимые температуры нагрева токоведущих частей

Таблица 3. Максимально допустимые температуры токоведущих частей аппаратов и оборудования распределительных устройств напряжением свыше 1000 В

Части аппаратов	Нагрев, °C	Перегрев, °C
В воздухе	В масле	В воздухе	В масле
Токоведущие (за исключением контактных соединений) и нетоковедущие металлические части, неизолированные и не соприкасающиеся с изоляционными материалами	120	90	85	55
Металлические части изолированные или соприкасающиеся с изоляционными материалами, а также детали из изоляционных материалов классов:	Y	80	—	45	—
A	95	90	60	55
E	105	90	70	55
B, F,HиC	120	90	85	55
Масло трансформаторное в верхнем слое:	при использовании в качестве дугогасящей среды	—	80	—	45
при использовании в качестве только изолирующей среды	—	90	—	55
Контактные соединения из меди, алюминия или их сплавов с нажатием, осуществляемым болтами, винтами, заклепками и другими способами, обеспечивающими жесткость соединения:	без покрытия	80	80	45	45
с покрытием оловом	90	90	55	55
с гальваническим покрытием серебром	105	90	70	55
с уплотненным гальваническим покрытием серебром толщиной не менее 50 мк, а также с накладными пластинами из серебра	120	90	80	55
Контактные соединения из меди или ее сплавов с нажатием, осуществляемым пружинами:	без покрытия	75	75	40	40
с гальваническим покрытием серебром	105	90	70	55
с накладными пластинами из серебра или из композиций СОК-15, СОМ-10	120	90	70	55
Выводы аппаратов, предназначенные для соединений с подводящими проводами, с нажатием, осуществляемым болтами, винтами или другими способами, обеспечивающими жесткость соединения:	без покрытия	80	—	45	—
с покрытием оловом	90	—	55	—
с гальваническим покрытием серебром	105	—	70	—
с уплотненным гальваническим покрытием серебром толщиной не менее 50 мк	120	—	85	—
с накладными пластинами из серебра	120	—	85	—
Металлические части, используемые как пружины:	из меди	75	75	40	40
из фосфористой бронзы и аналогичных ей сплавов	105	90	70	55
из стали	120	90	85	55

Установившаяся температура нагрева контактных соединений и цельнометаллических соединений зажимов с внешними проводниками из меди, алюминия и их сплавов при номинальных режимах не должна быть выше 80 °C.

Таблица 4. Максимально допустимые температуры токоведущих частей аппаратов и оборудования распределительных устройств напряжением до 500 В включительно

Части устройств и аппаратов	Предельная температура нагрева, °C	Перегрев, °C, при температуре окружающей среды +35 °C
Медные шины, имеющие болтовые контактные соединения или не защищенные от коррозии в местах контактов	90	55
То же, но защищенное в местах контактов слоем полуды или кадмия	100	65
То же, но защищенное в местах контактов слоем серебра	120	85
Медные шины с контактными соединениями, выполненными с помощью пайки или сварки	120	85
Щеточные контакты аппаратов, клиновые контакты штепселей из меди и ее сплавов	70	35
Клиновые контакты рубильников из меди и ее сплавов	90	55
Скользящие и стыковые массивные контакты из меди и ее сплавов	110	75
Скользящие и стыковые массивные контакты со впаянными или приваренными контактными пластинами из серебра	120	85
Контакты предохранителей	120	85

 

Установившаяся температура нагрева контактных и цельнометаллических соединений зажимов с внешними проводами из меди, алюминия и их сплавов при номинальном режиме не должна быть выше 95 °C.

Где используется изоляция проводов и кабелей

Изолированные провода и кабели используются повсеместно как в быту, так и в производстве. Провода наиболее часто применяются в подключении приборов и систем. Примером могут стать любые соединяемые технические средства: от игровой приставки до сложных компьютеров и бытовых приборов. Кабеля же служат для проведения электричества от станции к жилым домам, производственным организациям и иным учреждениям.

Применение изолированных кабелей осуществляется в разных сферах

Кабеля прокладываются воздушным, подземным и подводным способами. Вне зависимости от цели использования проводов и кабельных трасс необходима изоляция от проникновения электрического тока во внешнюю среду.

Обратите внимание! Диэлектрические материалы служат для обеспечения безопасности окружающего мира и живых существ, сохранения и экономичности использования напряжений различного вида. Также назначением изоляции признано сохранение долгой службы кабелей и проводов.

Как правильно использовать изоляцию проводов

Производственная изоляция проводов и кабеля сертифицирована, следовательно, соответствует качеству и прошла контрольные испытания. Однако со временем могут появиться прорехи в покрытии. В такие моменты, если нет возможности заменить полностью, настает черед ремонта изоляции. Для этого используют изоленту, термотрубки и жидкие диэлектрики. Подбирают способ изолирования в зависимости от вида повреждения:

• потертость основного покрытия устраняется с помощью термоусадки;
• изломы, удлинение и замена вилки изолируются при помощи жидких и термических диэлектриков;
• механические повреждения в больших количествах требуют полной замены провода.

Важно! изоляция проводов применяется и в случае самостоятельной спайки и скрутки сердцевин, однако следует соблюдать меры предосторожности и технику безопасности.

Поврежденная изоляция поддается ремонту

Причины повреждений провода:

• перетирание при частом использовании;
• воздействие внешних факторов;
• порча домашними питомцами;
• скачки напряжения;
• несоответствие правилам эксплуатации;
• использование некачественных материалов.

Основные требования к безопасному использованию изоляции:

• провода и кабели должны быть обесточены;
• качество изоляционных материалов высокое и соответствует стандартам;
• сердцевина обесточенного провода обезжиривается и очищается непосредственно перед процедурой изоляции;
• способ изолирования соответствует его месту проведения;
• ремонтник должен иметь достаточный опыт и навыки изоляции.

Важно! Не стоит проводить данную процедуру самостоятельно без опыта. Во избежание несчастных и чрезвычайных ситуаций электроизоляцию необходимо доверить профессионалу.

Изоляция электрического кабеля — важнейшая составляющая работоспособности энергетических сетей. Правильная защита провода от воздействия внешних факторов вкупе с особенностями монтажа и применения гарантирует долгую и бесперебойную поставку тока. Своевременный ремонт и замена диэлектрических материалов невозможны без знания характеристик, преимуществ и недостатков изолятора вне зависимости от бытового или производственного использования.

Предыдущая

РазноеЧто такое однолинейная схема электроснабжения и какие требования для её проектирования?

Следующая

РазноеОтносительная диэлектрическая проницаемость

Электрический изолятор – материалы, использование, применение и типы

Случалось ли когда-нибудь, чтобы такие предметы, как стекло, воздух и дерево, могли играть жизненно важную роль в электрических целях? Это может стать для вас большим сюрпризом, но стекло, пластик, бумага, картон, дерево и даже сухой воздух являются обычными материалами для электроизоляции. Давайте начнем с определения электрического изолятора, прежде чем обсуждать свойства изоляторов и их использование.

Что такое электрический изолятор?

Технически вам необходимо понять концепцию электрического проводника, чтобы освоить тему электрического изолятора и применение изолятора. Материалы электрического проводника позволяют протекать электрическому току или зарядам в одном или нескольких направлениях. Другими словами, проводниками электрических материалов могут быть металлы, такие как медь, и неметаллические материалы, такие как графит, поскольку они имеют свободные электроны. Например, если вы хотите зарядить свой мобильный телефон, вы включаете его в розетку. Электроны, присутствующие в электрическом проводнике, позволяют вашему телефону быть полностью заряженным.

Напротив, электрические изоляционные материалы не допускают свободного протекания электрических токов или зарядов. Электроизоляционные материалы дают очень мало свободы для дрейфа электронов от атома к атому. Таким образом, электрические изоляторы являются плохим проводником электричества. Вы можете получить лучшее понимание с помощью примера электрического проводника. Вы, должно быть, заметили, что внешнее покрытие вилки зарядного устройства вашего телефона сделано из пластика, чтобы электрические заряды не передавались на кожу человека. Ниже приведен список примеров электрических изоляторов.

• Styrofoam

• Plastic

• Wax

• Rubber

• Dry air

• Glass

• Ceramics

• Rubber

• Teflon

• MICA

• Кварц

• ФАРФОН

• Асфальт

Использование инсуляторов

Вы должны задаться вопросом, почему электрические изоляторы важны для нас, когда электрические столбцы не могут передаваться через это? Как правило, электрические изоляторы очень полезны дома, в офисах, на улицах и т. д. Они используются в электроприборах и оборудовании. К сожалению, кожа человека является одним из лучших проводников электрических зарядов. Кроме того, наличие электроизоляционных материалов предотвращает и защищает электрические устройства от генерации высокого напряжения. Существует бесчисленное множество применений изоляторов. Они перечислены ниже.

• Предотвращает попадание высокого напряжения в электрическую цепь.

• Помогает снизить стоимость энергии.

• Помогает сохранить окружающую среду, контролируя выброс загрязняющих веществ.

• Повышает производительность процесса.

• Защищает от поражения электрическим током.

• Обеспечивает звукоизоляцию приборов.

Применение изолятора

Поскольку материалы электрического изолятора прочно связывают электроны, они не позволяют электронам плавать от атома к атому. Таким образом, они предотвращают проведение электрических зарядов. Учитывая преимущества электрического изолятора, он имеет множество применений. Применяются:

• Монтажные платы

• Покрытие электрических проводов

• Высоковольтные приборы

• Покрытие кабелей

• Покрытие для электрических столбов на улицах

Типы электрической изоляции воздушных линий

Электрические изоляторы могут выдерживать заряды от электричества. Их можно разделить на три типа электрической изоляции в зависимости от уровня рабочего напряжения и области применения.

Штыревой электрический изолятор

Штыревой изолятор лучше всего подходит для поддержки проводников низковольтных линий. Одинарный штыревой изолятор используется для напряжения 11 кВ, а двойной — для напряжения 25 кВ. Выше 44 кВ можно использовать три или четыре штыревых изолятора. Электрический изолятор имеет фарфоровую оболочку. Таким образом, даже если внешняя поверхность электроприбора намокнет, внутренняя поверхность останется сухой, что предотвратит утечку.

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

Электрический изолятор подвесного типа

Подвесной электрический изолятор лучше всего подходит для работы с высоковольтными линиями электропередачи. Этот тип электрического изолятора имеет внутри фарфоровые диски, расположенные последовательно через металлические звенья, так что они имеют вид струны. Расположение изоляторов сильно зависит от погодных условий, напряжения, размера изолятора и т. д.

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

Электрический изолятор деформационного типа

Другое название деформационного изолятора — изолятор натяжения. Они лучше всего подходят для высокого напряжения, когда электрическая линия может изменить направление линии, а также в местах с более высоким напряжением на крутых поворотах, пересечениях рек и т. д. Это полезно для минимизации чрезмерного напряжения в линии. Деформационные электрические изоляторы обладают диэлектрическими свойствами. Дополнительные струны могут быть добавлены, когда напряжение начинает усугубляться.

Интересные факты

1. Вы были бы удивлены, узнав, что бриллиантовое колье, которое вы носите по особому случаю, является превосходным электроизоляционным материалом.

2. Зона высокого напряжения, представляющая опасность, ограждается стекловолокном или стеклом для предотвращения прохождения зарядов проводимостью.

3. Ваш электрик использует специальную отвертку с пластиковым покрытием, чтобы проверить прохождение электрических зарядов, не получая при этом удара током.

Разница между проводником и изолятором

Conductor	Insulator
These substances help to flow the Electric current	These substances prevent the flow of Electric current
The Electrical сопротивление Проводника очень низкое	Электрическое сопротивление изоляторов высокое
Они содержат большое количество свободных электронов	Изоляторы не имеют свободных электронов
Теплопроводности высока по сравнению с изоляторами	9000 2 9000 40166 401616661666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666ERINGINWARY. присутствует только на поверхности, а не внутри материала	Электрическое поле отсутствует в изоляторах
Большинство металлов являются проводниками	В основном неметаллы являются изоляторами
Примерами проводников являются медь, алюминий, железо и т.д.	и т. д.

Краткий обзор

Вот краткий обзор темы электрических изоляторов и их примеров.

Type of the material	Insulator
Some examples	are wood, plastic, rubber, etc.
Conductivity	Conductivity is low in Insulators
Электрическое сопротивление	Высокое электрическое сопротивление изоляторов.
Материалы, обладающие свойством	Mostly non-metals
Electric field	Absent
Free electrons	No free electrons present
Types of Insulators In overhead lines	Тип штифта, тип подвески и тип деформации

Это все об электрических изоляторах, свойствах и их типах. Для получения дополнительной информации воспользуйтесь бесплатными ресурсами, доступными на веб-сайте Vedantu, полезными для совета штата, CBSE, ICSE и конкурсных экзаменов. Все решения NCERT по всем предметам доступны на веб-сайте Vedantu.

Применение изоляционных материалов | Электротехника

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

В этой статье мы поговорим об изоляционных материалах и их применении в электротехнике.

1. Твердые изоляторы:

Ниже приведены различные материалы, которые можно использовать в качестве твердых изоляторов:

я. Асбест:

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

(a) Химически это гидратированный силикат магния. Это очень полезный неорганический материал. Хризотил 3MgO, 2SiO ₂ , 2H ₂ O принадлежит к группе волокон в природе.

(b) Волокнистая структура асбеста в сочетании с его негорючестью делает его особенно подходящим для тепловой и электрической изоляции.

(c) При правильной пропитке и придании подходящей формы он используется для многих структурных целей.

(d) Он имеет относительно низкое значение диэлектрической прочности и обеспечивает хорошую изоляцию при низком напряжении, но его свойство теплостойкости делает его очень полезным в высокотемпературных обмотках, например, в двигателях железных дорог, кранов, мельниц или компрессоров, работающих в широком диапазоне температур. могут встречаться изменения. Применяется в виде ленты, листа или пульпы. Обычно асбест содержится в сварочных аппаратах, электрических печах, электрических бутылках и других настольных приборах.

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

ii. Бакелит:

(а) Это синтетическая смола, полученная путем конденсации формальдегида с фенолом или крезолом.

(b) Термостойкий, кислотоупорный и механически прочный.

(c) Обычно используется для изготовления всех видов мелкой электротехнической арматуры — патронов, выключателей, вилок и т. д.

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

iii. Хлопок или шелк:

(а) Хлопок гигроскопичен и имеет низкую электрическую прочность, поэтому после намотки его необходимо пропитать лаком или воском.

(b) Проволока с хлопчатобумажным покрытием широко используется для намотки небольших магнитных катушек, обмотки якоря машин малого и среднего размера, дросселей и небольших трансформаторных катушек и т. д.

(c) Шелк дороже хлопка, но занимает меньше места и поэтому используется для намотки в машинах с дробной мощностью.

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

(d) Шелк менее гигроскопичен и имеет более высокую диэлектрическую прочность, чем хлопок, но, как и хлопок, требует пропитки.

(e) Рабочая температура хлопка и шелка составляет 100°C, выше этой температуры материал обугливается.

iv. Слюда:

(а) Это минерал, состоящий из силиката алюминия с силикатами калийной соды и магнезии. Встречается в виде кристаллов, которые легко расщепляются на пластинки.

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

(b) На него воздействуют масла.

(c) Его диэлектрическая прочность варьируется от 40 до 150 кВ/мм.

(d) На него меньше всего влияет тепло, но он дегидратируется при высокой температуре.

(e) Обладает высокой диэлектрической прочностью и низкими потерями мощности.

(f) Он жесткий, жесткий и прочный.

(g) Его электрические свойства ухудшаются из-за присутствия кварца и полевого шпата.

(h) Листы слюды используются для изоляционных листов между сегментами коллектора. Однако они не доступны в большой толщине.

(i) Толстая слюдяная лента в основном используется для обвязки якоря и катушек возбуждения тяговых двигателей (в случае, если стеклолента не используется) и для обвязки катушек стартера высоковольтных электродвигателей. генераторы.

v. Миканит:

(а) Образуется из фрагментов слюды, скрепленных шеллак-лаком в большие листы.

(b) Его диэлектрическая прочность составляет 30 кВ/мм

(c) Механически слаб при высоких температурах.

(d) Поскольку листы слюды не доступны в больших размерах для использования в коммутаторах значительных размеров. Для этой цели был разработан «Миканит». Это достигается путем нарезки слюды на листы бумаги с помощью высыхающего лака, например шеллака. Эти листы прессуются между нагретыми пластинами, а затем охлаждаются.

(e) Используется для футеровки пазов H.V. машины.

Он также используется для изготовления втулок (втулка — это изолятор, позволяющий проводнику под напряжением проходить через заземленную стену или резервуар)

vi. Бумага:

(а) Изготавливается из древесной массы и манильских волокон, измельченных и свернутых в листы.

(b) Его диэлектрическая прочность составляет от 4 до 10 кВ/мм.

(c) Он гигроскопичен и хорошо впитывает влагу, поэтому особенно подходит для пропитки.

(d) Электрические свойства достаточно хорошие.

(e) Он редко используется в непропитанном состоянии, но может успешно использоваться под маслом.

(f) Он обугливается при 125°C, так что температура любого устройства с бумажной изоляцией ограничивается примерно 100°C.

(ж) Бумага применяется для изоляции жил обмоток и кабелей, первичных диэлектриков в конденсаторах, подложки под слюдяную изоляцию, изоляции пазов электрических машин, изоляции трансформаторов.

(h) Бумага низкой плотности (0,7–0,8 г/см ³ ) предпочтительнее для высокочастотных конденсаторов и кабелей, так как электрические потери и разрядный ток будут ниже. Бумага средней плотности (1–1,25 г/см ³ ) используется в силовых конденсаторах.

Бумага высокой плотности предпочтительнее в конденсаторах постоянного тока и энергии, а также в другой изоляции постоянного тока.

vii. Воски:

Благодаря своему высокому электрическому сопротивлению и исключительным водоотталкивающим свойствам воски используются в качестве пропитки конденсаторов и радиокатушек, используемых в тропиках. Обычно используется парафиновый воск.

Изоляционный воск используется в качестве пропиточного материала для бумажной и тканевой изоляции, в качестве среды для окунания и в качестве покрытия, наносимого непосредственно на проводники.

viii. Резина :

В изоляции кабелей используются следующие материалы: (i) чистая резина, (ii) пропитанная бумага и (iii) вулканизированный битум. Необработанный каучук нельзя использовать непосредственно в качестве изоляционного материала, потому что он хрупкий и твердый в холодном состоянии, но мягкий и жесткий в горячем. Кроме того, он гибнет под действием масла и воздуха. Добавление серы делает продукт более твердым. При добавлении серы до 30% получают вулканит или эбонит, которые представляют собой твердый материал с превосходными изоляционными свойствами. Рабочая температура резины 50°С.

ix. Керамика :

(a) Керамические материалы содержат фазы, представляющие собой соединения металлических и неметаллических элементов. Керамика механически тверда, обладает хорошими электрическими свойствами. Керамика, используемая в качестве диэлектрика, может быть широко описана как фарфор, содержащий глину, глиноземная керамика, тальк, содержащий стеатиты и титанаты (в основном титанат бария, который имеет высокую диэлектрическую проницаемость).

(b) Керамика с диэлектрической проницаемостью ниже 12 более предпочтительно используется в больших количествах в качестве изолятора, втулки, корпуса и т.п. Материалы с _r < 12 – это фарфор, стеатит, торстерит, волластонит, глиноземная керамика и т. д. Другие области применения керамики с низкой диэлектрической проницаемостью включают подвесные изоляторы для линий высокого напряжения и штыревые изоляторы для линий низкого напряжения, станционные изоляторы и вводы для трансформаторов, масляные выключатели, разъединители. переключатели. При высоких температурах они используются для поддержки нагревателей и печных обмоток, проволочных силовых резисторов, изоляторов для термопар, катодных нагревателей, изоляции в клапанах и свечах зажигания.

(c) Материалы с высокой диэлектрической проницаемостью (т.е. ԑ _r > 12) в основном основаны на минеральном рутиле (TiO ₂ ) и титанатах. Титанатная керамика (BaTiO ₃ , SrTiO ₃ и CaTiO ₃ ) имеет высокую диэлектрическую проницаемость около 3000-7000, что делает их особенно полезными для некоторых применений конденсаторов.

х. Смолы или полимеры :

(a) Смолы представляют собой органические вещества с очень высокой молекулярной массой. Они существуют как в природе, так и в искусственно созданном виде. Синтетические смолы представляют собой синтетические полимеры, известные как пластмассы, и составляют важную группу изоляционных материалов.

(b) Они являются плохими проводниками электричества и непригодны для эксплуатации при высоких температурах.

(c) Обладают высокой диэлектрической прочностью.

xi. Стекло :

(а) Обычное стекло является хорошим изолятором, но оно слишком хрупкое, чтобы его можно было использовать для чего-либо; детали научных приборов, контейнеры и т. д.

(b) Закаленное стекло используется для изоляции в сверхвысоких напряжениях. линии напряжением выше 100 кВ. Его производят путем обработки обычного стекла до нужной формы при температуре около 100°C и последующего быстрого охлаждения в потоке сжатого воздуха.

(в) Электрическая прочность закаленного стекла в условиях освещения в 3-4 раза выше, чем у фарфора.

(d) Стекло используется в производстве форматных лент из стекловолокна, подобных хлопковым или шелковым лентам.

(e) Он широко используется в качестве изоляционного материала для изготовления оболочки и внутренних опор электрических лампочек, электронных клапанов, рентгеновских трубок и т. д.

(f) Стекло с высокой диэлектрической проницаемостью и очень низким температурным коэффициентом используется в качестве диэлектрического материала в конденсаторах.

(g) Поташ, калий, пирекс натрия и кварцевое стекло используются для изготовления изоляционных опор, таких как антенны, линейные изоляторы и вводы.

2. Жидкие изоляторы :

Жидкие изоляторы используются в трансформаторах, регуляторах и масляных выключателях, где они помогают рассеивать тепло, выделяемое конвекцией. Они также используются для пропитки твердых изоляторов, таких как бумага (в кабелях).

Для легкой текучести требуется масло с низкой вязкостью. Диэлектрическая прочность, которая важна во всех случаях, сильно зависит от присутствия влаги и других примесей, таких как растворенные газы. Это минеральные масла, состоящие из сложных рядов углеводородов, полученных в результате переработки сырой нефти.

Поскольку в основном они использовались в трансформаторах на ранней стадии разработки, им дали название трансформаторное масло. Масло перед использованием очищают от влаги и фильтруют для удаления шлама и т. д.

Синтетические жидкие диэлектрики, например, пиранол, инертин и т. д. заменили минеральные масла, поскольку они, помимо изолирующих свойств, обладают свойством негорючести и не эмульгируют воду.

3. Газовые изоляторы :

Газовые изоляторы используются как в качестве изоляторов, так и в качестве теплоносителя. Основными проблемами, связанными с ними, являются аномалии диэлектрических свойств при высоком давлении, нестабильность температуры и пожароопасность.

Хотя все известные газы в чистом виде являются диэлектрическими газами, с инженерной точки зрения, принимая во внимание диэлектрическую прочность, диэлектрические потери, химическую стабильность, коррозию и т. д., они могут быть классифицированы как:

я. Простые газы:

В эту группу входят воздух, азот, неон, водород, гелий, аргон и т. д.

ii. Оксидные газы:

Двуокись углерода, двуокись серы и т. д.

iii. Электроотрицательные газы:

Гексафторид серы (SF ₆ ), CH ₂ Cl ₂ и т.