Характеристики на електроизолационните материали

Електроизолационните материали са материали, с които проводниците са изолирани. Те имат: високо съпротивление, електрическа якост — способността на материала да устои на разрушаването чрез електрическото си напрежение и електрическите загуби, характеризиращи се с тангента на ъгъла на загуба, топлоустойчивост, характеризираща се с температурата, която е максимално допустима за даден диелектрик по време на дългосрочната му употреба в електрическо оборудване.

Електроизолационни материали — диелектриците могат да бъдат твърди, течни и газообразни.

Целта на електрическите изолационни материали в електричеството е да създават между части, които имат различни електрически потенциали, такава среда, която да предотврати преминаването на ток между тези части.

Разграничете електрическите, механичните, физико -химичните и термичните характеристики на диелектриците.

Електрически характеристики на диелектрици

Обемно съпротивление — съпротивлението на диелектрика при преминаване на постоянен ток през него. За плосък диелектрик той е равен на:

Rv = ρv (d / S), ом

където ρv — специфичното обемно съпротивление на диелектрика, което е съпротивлението на куб с ръб 1 cm, когато постоянен ток преминава през две противоположни страни на диелектрика, Ohm-cm, S е площта на напречното сечение на диелектрика през които преминава токът (площ на електродите), cm2, д — диелектрична дебелина (разстояние между електродите), вж.

Диелектрично повърхностно съпротивление

Повърхностно съпротивление — съпротивлението на диелектрик, когато по повърхността му преминава ток. Това съпротивление е:

Rs = ρs (l / S), Ом

където пс — специфично повърхностно съпротивление на диелектрик, което е съпротивлението на квадрат (от всякакъв размер), когато постоянен ток преминава от едната страна към неговата противоположна, Ом, л- дължина на диелектричната повърхност (по посока на потока на тока), cm, С — ширината на диелектричната повърхност (в посока, перпендикулярна на потока на тока), виж.

Диелектричната константа.

Както знаете, капацитетът на кондензатор — диелектрик, затворен между две успоредни и разположени една срещу друга метални пластини (електроди), е:

С = (ε S) / (4π l), см,

където ε — относителната диелектрична константа на материала, равна на съотношението на капацитета на кондензатор с даден диелектрик към капацитета на кондензатор със същите геометрични размери, но диелектрикът на който е въздух (или по -скоро вакуум); С — площ на електрода на кондензатора, cm2, л — дебелина на диелектрика, затворен между електродите, вж.

Ъгъл на диелектрични загуби

Загубата на мощност в диелектрика, когато към него се прилага променлив ток, е:

Pa = U NS Ia, W

където U е приложеното напрежение, Ia е активният компонент на тока, преминаващ през диелектрика, А.

Както е известно: Ia = АзR / tgφ = АзRNS tgδ, А, Азр = U2πfC

където Азp е реактивната съставка на тока, преминаващ през диелектрика, A, C е капацитетът на кондензатора, cm, f е честотата на тока, Hz, φ — ъгълът, под който текущият вектор, преминаващ през диелектрика, е пред вектора на напрежението, приложен към този диелектрик, градуси, δ — ъгъл допълващ φ до 90 ° (ъгъл на диелектрични загуби, градуси).

По този начин се определя размерът на загубата на мощност:

Pa = U22πfCtgδ, W

От голямо практическо значение е въпросът зависимости tgδ върху големината на приложеното напрежение (йонизационна крива).

С хомогенна изолация, без разслояване и напукване, tgδ почти не зависи от големината на приложеното напрежение; при наличие на разслояване и напукване с увеличаване на приложеното напрежение tgδ се увеличава рязко поради йонизацията на празнините, съдържащи се в изолацията.

Периодично измерване вглава на диелектрични загуби (tgδ) и сравнението му с резултатите от предишни измервания характеризират състоянието на изолацията, степента и интензивността на нейното стареене.

Диелектрична якост

В електрическите инсталации диелектриците, които образуват изолацията на намотката, трябва да издържат на действието на електрическото поле. Интензивността (напрежението) на тюла се увеличава с увеличаване на напрежението, създаващо това поле, а когато силата на полето достигне критична стойност, диелектрикът губи своите електрически изолационни свойства, т.нар. диелектричен срив.

Напрежението, при което възниква повредата, се нарича пробивно напрежение, а съответната напрегнатост на полето е диелектрична якост.

Числената стойност на диелектричната якост е равна на отношението на пробивното напрежение към дебелината на диелектрика на мястото на разрушаване:

Epr = UНС / л, kV / mm,

където Upr — пробивно напрежение, kV, л — дебелина на изолацията в точката на разрушаване, мм.

Електроизолационни материали

Физико -химични характеристики на диелектриците

В допълнение към електрическите се разграничават следните физико -химични характеристики на диелектриците.

Киселинен номер — определя количеството (mg) калиев хидроксид (KOH), необходимо за неутрализиране на свободните киселини, съдържащи се в течния диелектрик, и влошаване на неговите електрически изолационни свойства.

Вискозитет — определя степента на течливост на течния диелектрик, която определя проникващата способност на лаковете при импрегниране на намотващи проводници, както и конвекцията на масло в трансформатори и др.

Различават кинематичен вискозитет, измерен чрез капилярни вискозиметри (U-образни стъклени тръби), и така наречения условен вискозитет, определен от скоростта на флуидния поток от калибриран отвор в специална фуния. Единицата за кинематичен вискозитет е Стокс (st).

Условен вискозитет измерена в градуси на Енглер.

Топлоустойчивост — способността на материала да изпълнява функциите си, когато е изложен на работна температура за време, сравнимо с прогнозния период на нормална работа на електрическото оборудване.

Под въздействието на нагряване настъпва термично стареене на електроизолационните материали, в резултат на което изолацията престава да отговаря на наложените към нея изисквания.

Класове на топлоустойчивост на електроизолационни материали (ГОСТ 8865-70). Буквата обозначава класа на топлоустойчивост, а цифрите в скоби — температура, ° С

Y (90) Влакнести материали от целулоза, памук и естествена коприна, не импрегнирани или потопени в течен електрически изолационен материал А (105) Влакнести материали от целулоза, памук или естествена, вискоза и синтетична коприна, импрегнирани или потопени в течен електрически изолационен материал Д (120) Синтетични материали (филми, влакна, смоли, съединения) В (130) Слюда, азбест и материали от фибростъкло, използвани с органични свързващи вещества и импрегнатори F (155) Материали на база слюда, азбест и фибростъкло, комбинирани със синтетични свързващи вещества и импрегнанти H (180) Материали на базата на слюда, азбест и фибростъкло в комбинация с силициеви силициеви свързващи вещества и импрегниращи съединения C (над 180) Слюда, керамични материали, стъкло, кварц или комбинации от тях без свързващи вещества или с неорганични свързващи вещества

Точка на омекотяване, при което започва омекване на твърди диелектрици, имащи аморфно състояние в студено състояние (смоли, битум). Точката на омекване се определя, когато нагрятата изолация се изстиска от пръстен или тръба с помощта на стоманена топка или живак.

Точка на изпусканепри което първата капка се отделя и пада от чашата (с отвор с диаметър 3 мм на дъното), в която изпитваният материал се нагрява.

Точка на възпламеняване на парите, при който смес от пари от електроизолационна течност и въздух се възпламенява от представения пламък на горелката. Колкото по -ниска е точката на възпламеняване на течността, толкова по -голяма е нейната променливост.

Устойчивост на влага, химическа устойчивост, устойчивост на замръзване и тропическа устойчивост диелектрици -стабилност на електрическите и физико -химичните характеристики на електроизолационните материали при съответно излагане на влага, киселини или основи при ниски температури в диапазона от -45 ° до -60 ° C, както и тропически климат, характеризиращ се с високи и рязко променящи се температура на въздуха през деня, неговата висока влажност и замърсявания, наличие на плесени, насекоми и гризачи.

Устойчивост на дъга и корона диелектрици — устойчивост на електроизолационните материали на въздействието на озона и азота, отделяни при тих разряд — корона, както и устойчивост на действието на електрически искри и стабилна дъга.

Термопластични и термореактивни свойства на диелектрици

Термопластични електроизолационни материали са тези, които в първоначално студено състояние са твърди, при нагряване омекват и се разтварят в подходящи разтворители. След охлаждане тези материали се втвърдяват отново. При многократно нагряване остава способността им да омекват и да се разтварят в разтворители. По този начин нагряването на такива материали не причинява никакви промени в тяхната молекулна структура.

За разлика от тях, т.нар термореактивни материали след термична обработка в подходящ режим, те се втвърдяват (пекат). При многократно нагряване те не омекват и не се разтварят в разтворители, което показва необратими промени в молекулярната им структура, настъпили по време на нагряването.

Механични характеристики на изолационните материали са: максимална якост на опън, компресия, статично и динамично огъване, както и твърдост.