1. Для чего нужны электроизоляционные материалы?
Эффективная и долговечная работа электрических машин и установок напрямую зависит от состояния изоляции, для устройства которой применяют диэлектрические 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.
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. Даже незначительный электрический ток может оказать воздействие на организм человека.
2. Свойства материалов, применяемых для электрической изоляции.
Электроизоляционные материалы должны иметь определенные свойства, чтобы выполнять свои функции.К основным параметрам материалов, применяемых для электроизоляции относят:
-электрическую прочность, удельное объемное электрическое сопротивление,
-относительную диэлектрическую проницаемость,
-тангенс угла диэлектрических потерь.
Электрическая прочность определяет возможность разрушения вещества под действием напряжения. Если напряженность электрического поля имеет большее значение, чем предел электрической прочности, возникает пробой диэлектрика. Это процесс его разрушения. Он приводит к потере в месте пробоя таким материалом его первоначальных электроизоляционных характеристик. Пробивное напряжение - это величина, при которой наступает пробой диэлектрика.
Удельное объемное электрическое сопротивление характеризует способность материала сопротивляться протеканию по нему тока постоянного значения.
Поверхностное удельное сопротивление характеризует способность материала сопротивляться постоянному току, протекающему по его поверхности.
Относительная диэлектрическая проницаемость характеризует способность электротехнических материалов изменять электроемкость от напряжения электрического поля. Показатель относительной проницаемости диэлектрика входит в понятие абсолютной проницаемости.
Тангенс угла диэлектрических потерь отражает степень потери мощности цепи материала диэлектрика, при воздействии на него электрического переменного тока.
Кроме этих показателей так же важна степень изменения удельного сопротивления после повышения температуры вещества.
3. 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 широко распространен тип твердых диэлектриков. Они имеют различные химические свойства, а величина диэлектрической проницаемости колеблется от 1 до 50000. Этот класс изоляции обладает такими свойствами, как химическая стойкость, трекингостойкость.
Химическая стойкость выражается в способности материала противостоять влиянию различных агрессивных сред (кислота, щелочь и т.д.).
Трегингостойкость характеризует возможность материала противостоять воздействию электрической дуги.
При применении электроизоляционных материалов в различных условиях эксплуатации важны так же свойства нагревостойкости (работы при повышенных температурах), морозостойкости (работы при пониженных температурах до минус 90°С) и влагостойкости.
4. Разновидности твердых диэлектриков.
Твердые диэлектрики делятся на подгруппы. К твердым диэлектрикам относятся лакоткани, слоистые пластики, пленки, ленты и различные виды слюды.Рассмотри наш класс твердых диэлектриков – лакоткани с различной основой. Это наиболее технологичный вид твердых диэлектриков, он легко наносится на поверхность путем намотки, устойчив к условиям эксплуатации, имеет длительный срок службы.
Фото различных видов лакотканей
Таблица 1. Основные характеристики применяемых электроизоляционных лакотканей.
|
|
Толщина лакоткани. мм |
Предел прочности при растяжении (по основе) кгс/мм2 |
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом˖см |
Электрическая прочность, кВ/мм |
|
Хлопчатобумажные на масляных лаках |
0,15 - 0,24 |
2,4 - 3,2 |
1013 - 1014 |
12 - 35 |
|
Хлопчатобумажные на масляно-битумных лаках |
0,17 - 0,24 |
2,4 - 3,2 |
1013 - 1014 |
15 - 33 |
|
Шелковые на масляных лаках |
0,08 - 0,15 |
1,6 - 2,2 |
1010 - 1011 |
18 - 50 |
|
Стеклянные на кремний-органических лаках |
0,12 - 0,20 |
4,0 - 6,0 |
1014 - 1015 |
11 - 35 |
|
Фторопластовые лакоткани |
0,10 – 0,45 |
6,0 – 11,0 |
5х1013 |
30 - 60 |
Продолжение Таблицы 1.
|
|
Тангенс угла диэлектри-ческих потерь, 50гЦ |
Относительная диэлектрическая проницаемость |
Температура эксплуатации, °С |
Класс нагревостой-кости |
Водо-поглощение, % |
|
Хлопчатобумажные, на масляных лаках |
0,03 |
8,2 |
105 |
А |
4,5 – 5,5 |
|
Хлопчатобумажные, на масляно-битумных лаках |
0,05 |
8,0 |
130 |
В |
5,5 – 7,0 |
|
Шелковые, на масляных лаках |
0,022 |
4,0 |
105 |
А |
3,5 – 6,0 |
|
Стеклянные, на кремний - органических лаках |
0,005 |
3,8 |
180 |
Н |
1,0 – 2,5 |
|
Фторопластовые лакоткани |
0,0002 |
2,1 |
- 140 - +260 |
С |
˂ 1,0 |
Рассмотрим характеристики различных марок лакотканей, приведенные в Таблице 1, с точки зрения основных свойств, предъявляемых к материалам для электрической изоляции.
1. Электрическая прочность.
Электрическая прочность фторопластовых лакотканей имеет максимальное значение из приведенных в Таблице лакотканей, то есть пробой диэлектрика наступает гораздо позже, чем у остальных марок лакотканей, что очень важно.
2. Предел прочности при растяжении.
Эта величина у фторопластовых лакотканей имеет наибольшее значение, то есть лакоткань сложнее повредить при ее намотке и дальнейшей эксплуатации.
3. Температура эксплуатации.
Фторопластовые лакоткани имеют широкий диапазон рабочих температур. Они могут эксплуатироваться при температурах от минус 140 до плюс 260°С. Другие типы лакотканей по этому показателю имеют гораздо более низкие значения.
4. Водопоглощение.
Величина водопоглощения у фторопластовых лакотканей менее 1%, что дает значительное преимущество при эксплуатации изоляции в помещениях с повышенной влажностью или в уличных условиях.
То есть, эксплуатационные характеристики фторопластовых лакотканей существенно превышают характеристики других лакотканей. Их основные преимущества следующие:
- экологичность;
- термостойкость от -140 до +260 °С, кратковременно до +290 °С;
- высокая износостойкость;
- отличные антиадгезионные свойства по отношению к любым веществам;
- химическая стойкость: не подвергается воздействию кислоты, щелочи и разъеданию органическими жидкостями;
- высокие изоляционные качества и сопротивление ультрафиолету;
- хорошая устойчивость к механическому воздействию;
- огнеупорность.
Безусловно, фторопластовые (тефлоновые) лакоткани (полотна) дороже, чем остальные типы лакотканей, но преимущества фторопластовых лакотканей, явно превалируют над ценовым фактором.