Электраізаляцыйныя матэрыялы і іх класіфікацыя. Кудзелістыя электраізаляцыйныя матэрыялы

Некаторыя матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў электрычных прыборах і схемах электразабеспячэння, валодаюць дыэлектрычнымі ўласцівасцямі, гэта значыць маюць вялікі супраціў току. Гэтая здольнасць дазваляе ім не прапускаць ток, а таму іх выкарыстоўваюць для стварэння ізаляцыі токаводных частак. Электраізаляцыйныя матэрыялы прызначаны не толькі для падзелу токаводных частак, але і для стварэння абароны ад небяспечнага ўздзеяння электрычнага току. Напрыклад, шнуры харчавання электрычных прыбораў пакрытыя ізаляцыяй.

Электраізаляцыйныя матэрыялы і іх прымяненне

Электраізаляцыйныя матэрыялы шырока ўжываюцца ў прамысловасці, радыё- і прыборабудаванні, развіцці электрычных сетак. Нармальная праца электрычнага прыбора або бяспеку схемы электразабеспячэння шмат у чым залежыць ад выкарыстоўваных дыэлектрыкаў. Некаторыя параметры матэрыялу, прызначанага для электрычнай ізаляцыі, вызначаюць яго якасць і магчымасці.

Прымяненне ізаляцыйных матэрыялаў абумоўлена правіламі бяспекі. Цэласнасць ізаляцыі з'яўляецца закладам бяспекі працы з электрычным токам. Вельмі небяспечна выкарыстоўваць прыборы з пашкоджанай ізаляцыяй. Нават нязначны электрычны ток можа аказаць уздзеянне на арганізм чалавека.

ўласцівасці дыэлектрыкаў

Электраізаляцыйныя матэрыялы павінны мець пэўныя ўласцівасці, каб выконваць свае функцыі. Галоўным адрозненнем дыэлектрыкаў ад правадыроў з'яўляецца вялікая велічыня удзельнага аб'ёмнага супраціву (109-1020 ым · см). Электрычная праводнасць правадыроў у параўнанні з дыэлектрыкамі раз у 15 разоў больш. Гэта звязана з тым, што ізалятары па сваёй прыродзе маюць у некалькі разоў менш свабодных іёнаў і электронаў, якія забяспечваюць токопроводимость матэрыялу. Але пры награванні матэрыялу іх становіцца больш, што спрыяе павелічэнню токопроводимости.

Адрозніваюць актыўныя і пасіўныя ўласцівасці дыэлектрыкаў. Для ізаляцыйных матэрыялаў найбольш важныя пасіўныя ўласцівасці. Дыэлектрычная пранікальнасць матэрыялу павінна быць як мага меншай. Гэта дазваляе ізалятара не ўносіць у схему паразітныя ёмістасці. Для матэрыялу, які выкарыстоўваецца ў якасці дыэлектрыка кандэнсатара, дыэлектрычная пранікальнасць павінна быць, наадварот, як мага большай.

параметры ізаляцыі

Да асноўных параметрах электраізаляцыі адносяць электрычную трываласць, ўдзельнае электрычнае супраціў, адносную дыэлектрычную пранікальнасць, кут дыэлектрычных страт. Пры ацэнцы электраізаляцыйныя уласцівасцяў матэрыялу ўлічваецца таксама залежнасць пералічаных характарыстык ад велічынь электрычнага току і напружання.

Электраізаляцыйныя вырабы і матэрыялы валодаюць большай велічынёй электрычнай трываласці ў параўнанні з правадырамі і паўправаднікамі. Важная таксама для дыэлектрыка стабільнасць ўдзельных велічынь пры награванні, павышэнні напрузе ды іншыя змены.

Класіфікацыя дыэлектрычных матэрыялаў

У залежнасці ад магутнасці току, які праходзіць па правадыру, выкарыстоўваюць розныя тыпы ізаляцыі, якія адрозніваюцца сваімі магчымасцямі.

Па якім жа параметрах дзеляць электраізаляцыйныя матэрыялы? Класіфікацыя дыэлектрыкаў заснавана на іх агрэгатным стане (цвёрдыя, вадкія і газападобныя) і паходжанні (арганічныя: натуральныя і сінтэтычныя, неарганічныя: прыродныя і штучныя). Найбольш распаўсюджаны тып цвёрдых дыэлектрыкаў, якія можна ўбачыць на шнурах бытавой тэхнікі або любых іншых электрычных прыбораў.

Цвёрдыя і вадкія дыэлектрыкі, у сваю чаргу, дзеляцца на падгрупы. Да цвёрдым дыэлектрык ставяцца лакоткани, слаістай пластыкі і розныя віды лушчака. Воскі, масла і звадкаваныя газы ўяўляюць сабой вадкія электраізаляцыйныя матэрыялы. Спецыяльныя газападобныя дыэлектрыкі выкарыстоўваюцца нашмат радзей. Да гэтага тыпу таксама ставіцца натуральны электрычны ізалятар - паветра. Яго выкарыстанне абумоўлена не толькі характарыстыкамі паветра, якія робяць яго выдатным дыэлектрыкам, але і яго эканамічнасцю. Прымяненне паветра ў якасці ізаляцыі не патрабуе дадатковых матэрыяльных выдаткаў.

цвёрдыя дыэлектрыкі

Цвёрдыя электраізаляцыйныя матэрыялы - найбольш шырокі клас дыэлектрыкаў, якія ўжываюцца ў розных галінах. Яны маюць розныя хімічныя ўласцівасці, а велічыня дыэлектрычнай пранікальнасці вагаецца ад 1 да 50000.

Цвёрдыя дыэлектрыкі дзеляцца на непалярныя, палярныя і сегнетоэлектрики. Іх галоўныя адрозненні складаюцца ў механізмах палярызацыі. Гэты клас ізаляцыі валодае такімі ўласцівасцямі, як хімічная ўстойлівасць, трекингостойкость, дендритостойкость. Хімічная ўстойлівасць выяўляецца ў здольнасці супрацьстаяць ўплыву розных агрэсіўным серадах (кіслата, шчолач і г.д.). Трегингостойкость вызначае магчымасць супрацьстаяць ўздзеянню электрычнай дугі, а дендритостойкость - адукацыі дендрытаў.

Цвёрдыя дыэлектрыкі ўжываюцца ў розных сферах энергетыкі. Напрыклад, керамічныя электраізаляцыйныя матэрыялы найбольш часта выкарыстоўваюцца ў якасці лінейных і прахадных ізалятараў на падстанцыях. У якасці ізаляцыі электрычных прыбораў выкарыстоўваюць паперу, палімеры, стеклотекстолит. Для машын і апаратаў часцей за ўсё ўжываюць лакі, кардон, кампаўнд.

Для прымянення ў розных умовах эксплуатацыі ізаляцыі надаюць некаторыя асаблівыя ўласцівасці шляхам спалучэння розных матэрыялаў: нагревостойкость, вільгацятрываласць, радыяцыйная стойкасць і марозаўстойлівасць. Нагревостойкие ізалятары здольныя вытрымліваць тэмпературы да 700 ° С, да іх ставяцца шкла і матэрыялы на іх аснове, органосилиты і некаторыя палімеры. Вільгацятрывалым і тропикостойким матэрыялам з'яўляецца фтарапласт, які негигроскопичен і гідрафобны.

Ізаляцыя, устойлівая да радыяцыі выкарыстоўваецца ў прыборах з атамнымі элементамі. Да яе ставяцца неарганічныя плёнкі, некаторыя віды палімераў, стеклотекстолит і матэрыялы на аснове лушчака. Марозаўстойлівымі лічацца ізаляцыі, якія не губляюць сваіх уласцівасцяў пры тэмпературы да -90 ° С. Асаблівыя патрабаванні прад'яўляюцца да ізаляцыі, прызначанай для прыбораў, якія працуюць у космасе ці ўмовах вакууму. Для гэтых мэтаў прымяняюцца вакуумна-шчыльныя матэрыялы, да якіх адносіцца спецыяльная кераміка.

вадкія дыэлектрыкі

Вадкія электраізаляцыйныя матэрыялы часта прымяняюцца ў электрычных машынах і апаратах. У трансфарматары ролю ізаляцыі гуляе алей. Да вадкім дыэлектрыкам таксама адносяць звадкаваныя газы, ненасычаныя вазелінового і парафінавыя масла, полиорганосилоксаны, дыстыляваная вада (вычышчаная ад соляў і прымешак).

Асноўнымі характарыстыкамі вадкіх дыэлектрыкаў з'яўляюцца дыэлектрычная пранікальнасць, электрычная трываласць і электраправоднасць. Таксама электрычныя параметры дыэлектрыкаў шмат у чым залежаць ад ступені іх ачысткі. Цвёрдыя прымешкі могуць павялічваць электраправоднасць вадкасцяў за кошт разрастання свабодных іёнаў і электронаў. Ачыстка вадкасцяў шляхам дыстыляцыі, іённым абменам і г.д. прыводзіць да ўзрастання велічыні электрычнай трываласці матэрыялу, тым самым зніжаючы яго электраправоднасць.

Вадкія дыэлектрыкі падзяляюць на тры групы:

• нафтавыя алею;
• раслінныя алею;
• сінтэтычныя вадкасці.

Найбольш часта выкарыстоўваюцца нафтавыя алею, такія як трансфарматарнае, кабельнае і кандэнсатарныя. Сінтэтычныя вадкасці (кремнийорганические і фторорганические злучэння) таксама выкарыстоўваюцца ў апаратабудавання. Напрыклад, кремнийорганические злучэння марозаўстойлівыя і гіграскапічныя, таму ўжываюцца ў якасці ізалятара ў невялікіх трансфарматарах, але іх кошт вышэй кошты нафтавых алеяў.

Раслінныя алею практычна не выкарыстоўваюцца ў якасці ізаляцыйных матэрыялаў у электраізаляцыйныя тэхніцы. Да іх ставяцца касторовое, ільняны, канаплянае і тунговое алей. Гэтыя матэрыялы ўяўляюць сабой слабополярные дыэлектрыкі і выкарыстоўваюцца ў асноўным для насычэння папяровых кандэнсатараў і ў якасці пленкообразующего рэчывы ў электраізаляцыйныя лаках, фарбах, эмаль.

газападобныя дыэлектрыкі

Найбольш распаўсюджанымі газападобнымі дыэлектрыкамі з'яўляюцца паветра, азот, вадарод і элегаз. Электраізаляцыйныя газы дзеляцца на натуральныя і штучныя. Да натуральным ставіцца паветра, якія ўжываецца ў якасці ізаляцыі паміж токаводнымі часткамі ліній электраперадач і электрычных машын. У якасці ізалятара паветра мае недахопы, якія робіць немагчымым яго выкарыстанне ў герметычных прыладах. З-за наяўнасці высокай канцэнтрацыі кіслароду паветра з'яўляецца акісляльнікам, і ў неаднародных палях праяўляецца нізкая электрычная трываласць паветра.

У сілавых трансфарматарах і высакавольтных кабелях у якасці ізаляцыі выкарыстаюць азот. Вадарод, акрамя электраізаляцыйнага матэрыялу, таксама ўяўляе сабой прымусовае астуджэнне, таму часта выкарыстоўваецца ў электрычных машынах. У герметызаваных устаноўках часцей за ўсё ўжываюць элегаз. Запаўненне элегазом робіць прылада выбуховабяспечныя. Ўжываецца ў высакавольтных выключальніках дзякуючы сваім дугогасящим уласцівасцях.

арганічныя дыэлектрыкі

Арганічныя дыэлектрычныя матэрыялы дзеляцца на натуральныя і сінтэтычныя. Натуральныя арганічныя дыэлектрыкі ў цяперашні час выкарыстоўваюцца вельмі рэдка, так усё больш пашыраецца вытворчасць сінтэтычных, тым самым зніжаючы іх кошт.

Да натуральным арганічным дыэлектрык адносяць цэлюлозу, каўчук, парафін і раслінныя алею (касторовое алей). Большую частку сінтэтычных арганічных дыэлектрыкаў ўяўляюць розныя пластмасы і эластамераў, часта выкарыстоўваюцца ў электрычных бытавых прыборах і іншай тэхніцы.

неарганічныя дыэлектрыкі

Неарганічныя дыэлектрычныя матэрыялы дзеляць на прыродныя і штучныя. Найбольш распаўсюджаным з прыродных матэрыялаў з'яўляецца лушчак, якая валодае хімічнай і тэрмічнай устойлівасцю. Таксама для электраізаляцыі выкарыстоўваюць флогопит і мусковит.

Да штучным неарганічным дыэлектрыка адносяць шкло і матэрыялы на яго аснове, а таксама фарфор і кераміку. У залежнасці ад вобласці прымянення штучнага дыэлектрыка можна надаць адмысловыя ўласцівасці. Напрыклад, для прахадных ізалятараў выкарыстоўваюць полевошпатовую кераміку, якая мае высокі тангенс дыэлектрычных страт.

Кудзелістыя электраізаляцыйныя матэрыялы

Кудзелістыя матэрыялы часта ўжываюцца для ізаляцыі ў электрычных апаратах і машынах. Да іх адносяць матэрыялы расліннага паходжання (каўчук, цэлюлозу, тканіны), сінтэтычны тэкстыль (нейлон, капрон), а таксама матэрыялы з полістыролу, поліаміду і г.д.

Арганічныя кудзелістыя матэрыялы валодаюць высокай гіграскапічнасць, таму рэдка выкарыстоўваюцца без спецыяльнай насычэнні.

У апошні час наўзамен арганічных матэрыялаў ужываюць сінтэтычныя кудзелістыя ізаляцыі, якія валодаюць больш высокім узроўнем нагревостойкости. Да іх адносіцца шкляное валакно і азбест. Шкляное валакно прамакаюць рознымі лакамі і смоламі для павышэння яго гідрафобных уласцівасцяў. Азбеставае валакно валодае малой механічнасці трываласцю, таму нярэдка ў яго дадаюць баваўнянае валакно.