Značilnosti elektroizolacijskih materialov

Električni izolacijski materiali so materiali, s katerimi so izolirane žice. Imajo: visoko odpornost, električno trdnost - sposobnost materiala, da se upre razpadu zaradi svoje električne napetosti in električnih izgub, označen s tangensom izgubnega kota, toplotno odpornost, označen s temperaturo, ki je največja dovoljena za dani dielektrik med njegova dolgotrajna uporaba v električni opremi.

Električni izolacijski materiali - Dielektriki so lahko trdni, tekoči in plinasti.

Namen električnih izolacijskih materialov v elektriki je ustvariti med deli, ki imajo različne električne potenciale, takšno okolje, ki preprečuje prehod toka med temi deli.

Razlikovati električne, mehanske, fizikalno-kemijske in toplotne lastnosti dielektrikov.

Električne lastnosti dielektrikov

Masivni upor - upor dielektrika, ko skozi njega teče enosmerni tok. Za ploščat dielektrik je enako:

Rv = ρv (d / S), ohm

kjer je ρv — specifična prostorninska upornost dielektrika, ki je upor kocke z robom 1 cm, ko enosmerni tok teče skozi dve nasprotni strani dielektrika, Ohm-cm, S je površina prečnega prereza ​​dielektrik, skozi katerega teče tok (površina elektrod), cm2, e - debelina dielektrika (razdalja med elektrodama), glej

Dielektrična površinska upornost

Površinski upor - upor dielektrika, ko skozi njegovo površino teče tok. Ta odpornost je:

Rs = ρs (l / S), Ohm

kjer je ps - specifični površinski upor dielektrika, ki je upor kvadrata (katere koli velikosti), ko enosmerni tok prehaja z ene strani na nasprotno, Ohm, l - dolžina površine dielektrika (v smeri toka toka). ), cm, C - širina dielektrične površine (v smeri, ki je pravokotna na tok), glej

Dielektrična konstanta.

Kot veste, je kapaciteta kondenzatorja - dielektrika, zaprtega med dvema vzporednima in nasprotnima kovinskima ploščama (elektrodama):

C = (ε S) / (4π l), cm,

kjer je ε relativna dielektrična konstanta materiala, ki je enaka razmerju med kapaciteto kondenzatorja z danim dielektrikom in kapaciteto kondenzatorja z enakimi geometrijskimi dimenzijami, vendar katerega dielektrik je zrak (ali bolje rečeno vakuum); C - površina elektrode kondenzatorja, cm2, l - debelina dielektrika, zaprtega med elektrodama, glej

Dielektrični izgubni kot

Izguba moči v dielektriku, ko nanj deluje izmenični tok, je:

Pa = U NS Ia, W

kjer je U uporabljena napetost, Ia aktivna komponenta toka, ki teče skozi dielektrik, A.

Kot je znano: Ia = AzR / tgφ = AzRNS tgδ, A, Azr = U2πfC

kjer je Azp reaktivna komponenta toka, ki teče skozi dielektrik, A, C je kapacitivnost kondenzatorja, cm, f je frekvenca toka, Hz, φ - kot, pod katerim je vektor toka, ki teče skozi dielektrik, pred uporabljenim vektorjem napetosti na ta dielektrik, stopinje, δ — kot, ki je komplementaren φ do 90 ° (kot izgube dielektrika, stopinje).

Na ta način se določi količina izgube moči:

Pa = U22πfCtgδ, W

Zelo praktičnega pomena je vprašanje odvisnosti tgδ od velikosti uporabljene napetosti (ionizacijska krivulja).

Pri homogeni izolaciji, brez delaminacije in razpok, je tgδ skoraj neodvisen od velikosti uporabljene napetosti; v prisotnosti delaminacije in razpok, z naraščajočo uporabljeno napetostjo, se tgδ močno poveča zaradi ionizacije praznin v izolaciji.

Periodično merjenje dielektričnih izgub (tgδ) in primerjava z rezultati prejšnjih meritev označujeta stanje izolacije, stopnjo in intenzivnost njenega staranja.

Dielektrična trdnost

V električnih inštalacijah morajo dielektriki, ki tvorijo izolacijo tuljave, vzdržati delovanje električnega polja. Intenziteta (napetost) tila narašča z večanjem napetosti, ki ustvarja to polje, in ko poljska jakost doseže kritično vrednost, dielektrik izgubi svoje električne izolacijske lastnosti, t.i. dielektrični preboj.

Napetost, pri kateri pride do preboja, se imenuje prebojna napetost, pripadajoča poljska jakost pa je dielektrična trdnost.

Številčna vrednost dielektrične trdnosti je enaka razmerju med prebojno napetostjo in debelino dielektrika na mestu preboja:

Epr = UNHC / l, kV / mm,

kjer Upr - prebojna napetost, kV, l - debelina izolacije na mestu razpada, mm.

Električni izolacijski materiali

Fizikalno-kemijske lastnosti dielektrikov

Poleg električnih ločimo naslednje fizikalno-kemijske lastnosti dielektrikov.

Kislinsko število — določa količino (mg) kalijevega hidroksida (KOH), potrebno za nevtralizacijo prostih kislin v tekočem dielektriku in poslabšanje njegovih električnih izolacijskih lastnosti.

Viskoznost - določa stopnjo fluidnosti tekočega dielektrika, ki določa prodorno sposobnost lakov pri impregniranju žic za navijanje, kot tudi konvekcijo olja v transformatorjih itd.

Razlikujejo kinematično viskoznost, merjeno s kapilarnimi viskozimetri (steklene cevi v obliki črke U), in tako imenovano pogojno viskoznost, določeno s hitrostjo toka tekočine iz kalibrirane odprtine v posebnem lijaku. Enota kinematične viskoznosti je Stokes (st).

Pogojna viskoznost, merjena v Englerjevih stopinjah.

Toplotna odpornost - sposobnost materiala, da opravlja svoje funkcije, ko je izpostavljen delovni temperaturi za čas, ki je primerljiv z ocenjenim obdobjem normalnega delovanja električne opreme.

Pod vplivom segrevanja pride do toplotnega staranja elektroizolacijskih materialov, zaradi česar izolacija ne izpolnjuje več zahtev, ki so ji naložene.

Razredi toplotne odpornosti elektroizolacijskih materialov (GOST 8865-70).Črka označuje razred toplotne odpornosti, številke v oklepajih pa temperaturo, ° C

Y (90) Vlakneni materiali iz celuloze, bombaža in naravne svile, neimpregnirani ali potopljeni v tekoči električni izolacijski material A (105) Vlakneni materiali iz celuloze, bombaža ali naravne, viskoze in sintetične svile, impregnirani ali potopljeni v tekoči električni izolacijski material D (120) Sintetični materiali (filmi, vlakna, smole, spojine) B (130) Sljuda, azbest in materiali iz steklenih vlaken, uporabljeni z organskimi vezivi in ​​impregnati F (155) Sljuda, azbest in materiali iz steklenih vlaken v kombinaciji s sintetičnimi vezivi in ​​impregnati H (180) ) Materiali na osnovi sljude, azbesta in steklenih vlaken v kombinaciji s silicijevim silicijevim vezivom in impregnacijskimi spojinami C (nad 180) Sljuda, keramični materiali, steklo, kremen ali njihove kombinacije brez veziv ali z anorganskimi vezivi

Točka mehčanja, pri kateri se trdni dielektriki, ki imajo v hladnem amorfnem stanju (smole, bitumen), začnejo mehčati. Zmehčišče se določi, ko segreto izolacijo iztisnemo iz obroča ali cevi z jekleno kroglico ali živim srebrom.

Točka kapljanja, pri kateri se prva kapljica loči in pade iz čaše (z odprtino premera 3 mm na dnu), v kateri se segreva preskusni material.

Plamenišče hlapov, pri katerem se zmes izolacijske tekočine, pare in zraka vžge s prikazanim plamenom gorilnika. Nižje kot je plamenišče tekočine, večja je njena hlapnost.

Odpornost proti vlagi, kemična odpornost, odpornost proti zmrzovanju in tropska odpornost dielektriki - stabilnost električnih in fizikalno-kemijskih lastnosti električnih izolacijskih materialov, kadar so izpostavljeni vlagi, kislinam ali bazam pri nizkih temperaturah v območju od -45 ° do -60 ° C, kot tudi tropsko podnebje, za katerega so značilne visoke in močno spreminjajoče se temperature zraka čez dan, visoka vlažnost in onesnaženost, prisotnost plesni, žuželk in glodalcev.

Odpornost na obločne in koronske dielektrike - odpornost električnih izolacijskih materialov na učinke ozona in dušika, ki se sproščata med tihim praznjenjem - korona, kot tudi odpornost na delovanje električnih isker in stabilnega obloka.

Termoplastične in termoreaktivne lastnosti dielektrikov

Termoplastični električni izolacijski materiali so tisti, ki so sprva v mrzlem stanju trdni, se pri segrevanju zmehčajo in raztopijo v ustreznih topilih. Po ohlajanju se ti materiali ponovno strdijo. Pri večkratnem segrevanju ostane njihova sposobnost mehčanja in raztapljanja v topilih. Tako segrevanje takih materialov ne povzroči sprememb v njihovi molekularni strukturi.

V nasprotju z njimi se tako imenovani duroplasti po toplotni obdelavi v ustreznem načinu strdijo (pečejo). Pri večkratnem segrevanju se ne zmehčajo in ne raztopijo v topilih, kar kaže na nepopravljive spremembe v njihovi molekularni strukturi, do katerih je prišlo med segrevanjem.

Mehanske lastnosti izolacijskih materialov so: največja natezna trdnost, tlačna, statični in dinamični upogib ter togost.