Elektros izoliacinės medžiagos ir jų klasifikacija. Pluoštinės elektros izoliacinės medžiagos

Kai kurios medžiagos, naudojamos elektros prietaisuose ir maitinimo sistemose, turi dielektrines savybes, ty jos turi didelį srovės varža. Šis gebėjimas leidžia jiems neleisti srovės, todėl jie naudojami gyvų dalių izoliacijai sukurti. Elektros izoliacinės medžiagos yra skirtos ne tik srovės šalinimui skirtų dalių atskyrimui, bet ir apsaugai nuo pavojingų elektros srovių poveikio. Pavyzdžiui, elektros prietaisų maitinimo laidai yra padengiami izoliacija.

Elektros izoliacinės medžiagos ir jų panaudojimas

Elektros izoliacinės medžiagos plačiai naudojamos pramonėje, radijo ir prietaisų gamyboje, elektros tinklų plėtrai. Paprastai elektros prietaiso veikimas arba elektros energijos tiekimo sistemos sauga daugiausia priklauso nuo naudojamos dielektrikos. Kai kurie elektros izoliacijos medžiagos parametrai nustato jo kokybę ir galimybes.

Dėl izoliacinių medžiagų naudojimo taikomos saugos taisyklės. Izoliacijos vientisumas yra raktas į saugią elektros srovę. Labai pavojinga naudoti prietaisus su pažeista izoliacija. Net maža elektros srovė gali turėti įtakos žmogaus organizmui.

Dielektrikų savybės

Elektrinės izoliacinės medžiagos turi turėti tam tikrų savybių, kad galėtų atlikti savo funkcijas. Pagrindinis skirtumas tarp dielektrikų ir laidininkų yra didelis specifinio tūrinio pasipriešinimo dydis (109-1020 omų cm). Elektros laidumo laidumas yra 15 kartų didesnis nei dielektrikuose. Taip yra dėl to, kad izoliatoriai pagal savo prigimtį turi kelis kartus mažiau laisvų jonų ir elektronų, kurie teikia dabartinę medžiagos laidumą. Tačiau su medžiagos šildymu jie tampa didesni, o tai padidina dabartinį laidumą.

Yra aktyvios ir pasyvios dielektrikų savybės. Dėl pasyvių savybių svarbiausios yra pasyvios savybės. Medžiagos skvarba turi būti kuo mažesnė. Tai leidžia izoliuotojui neįvedti į grandinę parazitinių talpos. Dėl medžiagos, naudojamos kaip kondensatoriaus dielektrikas, priešingai, dielektrinė konstanta turi būti kiek įmanoma didesnė.

Izoliavimo parametrai

Pagrindiniai elektros izoliacijos parametrai yra elektros stiprumas, specifinis elektrinis varža, santykinė dielektrinė konstanta, dielektrinių nuostolių kampas. Įvertinant medžiagos elektrines izoliacines savybes, taip pat atsižvelgiama į išvardytų charakteristikų priklausomybę nuo elektros srovės ir įtampos verčių.

Elektros izoliaciniai gaminiai ir medžiagos turi didesnę elektros stiprumo vertę, palyginti su laidininkais ir puslaidininkiais. Taip pat svarbu, kad dielektrikas būtų specifinių verčių stabilumas kaitinant, didinant įtampą ir kitus pokyčius.

Dielektrinių medžiagų klasifikacija

Atsižvelgiant į srovę, praeinančią per laidininką, naudojamos skirtingos izoliacijos rūšys, kurios skiriasi savo pajėgumais.

Kokie yra elektros izoliacinių medžiagų padalijimo parametrai? Dielektrikcijų klasifikavimas remiasi jų agregavimo būsena (kieta, skystas ir dujinis) ir kilmė (organinė: natūrali ir sintetinė, neorganinė: natūrali ir dirbtinė). Labiausiai paplitęs kietų dielektrikų tipas, kurį galima matyti ant buitinių prietaisų ar kitų elektrinių prietaisų virvių.

Kietosios ir skystos dielektrikos, savo ruožtu, yra suskirstytos į pogrupius. Kietieji dielektrikai apima lakas, laminatus ir įvairių tipų žėručio. Vaškai, aliejai ir suskystintos dujos yra skystos elektrotechninės izoliacinės medžiagos. Specialios dujinės dielektrikos naudojamos daug rečiau. Šis tipas taip pat apima natūralų elektrinį izoliatorių - orą. Jo naudojimą sukelia ne tik oro savybės, todėl tai puikus dielektrikas, bet ir jo ekonomika. Oro naudojimas kaip izoliacija nereikalauja papildomų medžiagų sąnaudų.

Kietieji dielektrikai

Kietosios elektros izoliacinės medžiagos yra plačiausia dielektrių klasė, naudojama skirtingose srityse. Jie turi skirtingas chemines savybes, o jų elastingumo vertė svyruoja nuo 1 iki 50 000.

Kietieji dielektrikai yra suskirstyti į nepolines, poliarines ir feroelektrikas. Jų pagrindiniai skirtumai yra poliarizacijos mechanizmai. Ši izoliacijos klasė turi tokias savybes kaip cheminis atsparumas, sekimas, dendritai. Cheminis atsparumas yra gebėjimas atlaikyti įvairių agresyvių aplinkų (rūgščių, šarmų ir kt.) Įtaką. Trigoregostoykost nustato gebėjimą atsispirti elektrinės lanko poveikiui , o dendritiškam atsparumui - dendritų formavimui.

Kietieji dielektrikai naudojami įvairiose energijos srityse. Pavyzdžiui, keraminės elektrotechninės izoliacinės medžiagos dažniausiai naudojamos kaip linijinės ir įvorinės izoliacinės medžiagos posistemėse. Kadangi elektros prietaisų izoliacija naudojamas popierius, polimerai, stiklo audinys. Mašinoms ir aparatams dažniausiai naudojami lakai, kartonas, junginys.

Įvairioms eksploatacijos sąlygoms, izoliacijai suteikiamos tam tikros savybės, derinant skirtingas medžiagas: atsparumą karščiui, atsparumą drėgmei, atsparumą spinduliuotei ir atsparumą šalčiui. Karščiui atsparūs izoliatoriai gali atlaikyti iki 700 ° C temperatūrą, įskaitant akinius ir ant jų pagamintas medžiagas, organų silicius ir kai kuriuos polimerus. Atspari drėgmei ir tropikai atspari medžiaga yra fluoroplastika, kuri nėra higroskopinė ir hidrofobinė.

Izoliavimas atsparus spinduliavimui yra naudojamas prietaisuose su atominiais elementais. Tai apima neorganinius plėvelius, kai kurių tipų polimerus, stiklo tekstolitus ir žėručio pagrindo medžiagas. Manoma, kad šilumos izoliacija nepraranda savybių esant temperatūrai iki -90 ° C. Ypatingi reikalavimai taikomi izoliacijai, skirtai prietaisams, veikiantiems kosmoso ar vakuumo sąlygomis. Šiems tikslams naudojamos vakuuminės medžiagos, kurios apima specialią keramiką.

Skystosios dielektrikos

Skystos elektrotechninės izoliacinės medžiagos dažnai naudojamos elektrinėse mašinose ir aparatuose. Transformatoriuje izoliacijos vaidmenį atlieka aliejus. Skystos dielektrikuose taip pat yra suskystintų dujų, nesočiųjų vazelino ir parafino alyvų, poliorganosiloksanų, distiliuoto vandens (išvalyto druskų ir priemaišų).

Pagrindinės skystųjų dielektrikos charakteristikos yra dielektrinė pralaidumas, elektros stiprumas ir elektros laidumas. Be to, dielektrikos elektriniai parametrai labai priklauso nuo jų valymo laipsnio. Kietosios priemaišos gali padidinti skysčių elektrinį laidumą dėl laisvų jonų ir elektronų plitimo. Skysčių valymas distiliuojant, jonų mainams ir kt. Suteikia medžiagos stiprumo stiprumą, sumažinant jo elektrinį laidumą.

Skystosios dielektrikos suskirstytos į tris grupes:

• Aliejaus aliejus;
• Augaliniai aliejai;
• Sintetiniai skysčiai.

Dažniausiai naudojamos aliejaus alyvos, tokios kaip transformatorius, kabelis ir kondensatorius. Sintetiniai skysčiai (organinių silicio ir organinių fluorio junginiai) taip pat naudojami matavimo prietaisuose. Pavyzdžiui, organiniai silicio junginiai yra šalčiui atsparūs ir higroskopiniai, todėl jie naudojami kaip izoliatorius mažuose transformatoriuose, tačiau jų kaina yra didesnė už naftos alyvų kainą.

Augaliniai aliejai praktiškai nenaudojami kaip izoliacinės medžiagos elektros izoliacijos technologijose. Tai apima ratuką, linų sėklą, kanapių ir tungo aliejų. Šios medžiagos yra silpnai poliarinės dielektrikos ir daugiausia naudojamos popieriaus kondensatorių impregnavimui ir plėvelės formavimo medžiagai elektrotechninėse lakuose, dažuose, emaliuose.

Dujų dielektrikai

Dažniausiai naudojamos dujinės dielektrikos yra oro, azoto, vandenilio ir SF6 dujos. Elektros izoliacinės dujos skirstomos į natūralias ir dirbtines. Natūrali medžiaga taikoma orui, kuris naudojamas kaip izoliacija tarp gyvų elektros linijų dalių ir elektros mašinų. Kaip izoliatoriaus oras turi trūkumų, todėl neįmanoma jį naudoti sandariuose įtaisuose. Dėl didelio deguonies koncentracijos buvimo oras yra oksiduojantis agentas, o nedidelė elektrinė oro stiprybė atsiranda nevienoduose laukuose.

Elektros transformatoriuose ir aukštos įtampos kabeliuose izoliacijai naudojamas azotas. Vandenilis, be elektros izoliacinės medžiagos, taip pat yra priverstinis aušinimas, todėl jis dažnai naudojamas elektrinėse mašinose. Plombuotuose įrenginiuose dažniausiai naudojami SF6 dujos. Užpildymas SF6 dujomis padaro prietaisą atsparus sprogimui. Jis naudojamas aukštos įtampos jungikliuose dėl lankinio slopinimo savybių.

Organiniai dielektrikai

Organinės dielektrinės medžiagos padalijamos į natūralias ir sintetines medžiagas. Dabartinės natūralios dielektrikos šiuo metu naudojamos labai retai, nes sintetinių gamyba vis labiau plinta, taip sumažinant jų sąnaudas.

Natūralioms organinėms dielektrikoms priskiriama celiuliozė, guma, parafinas ir augaliniai aliejai (ricinos aliejus). Dauguma sintetinių organinių dielektrikų yra įvairūs plastikai ir elastomerai, dažnai naudojami buitinėse ir buitinės technikos įrangoje.

Neorganinės dielektrikos

Neorganinės dielektrinės medžiagos padalijamos į natūralias ir dirbtines. Dažniausiai naudojamos natūralios medžiagos yra žėrutis, turintis cheminį ir terminį atsparumą. Flogopitas ir muskusitas taip pat naudojami elektrinei izoliacijai.

Į dirbtinius neorganinius dielektrikus įeina stiklas ir jo pagrindu pagamintos medžiagos, taip pat porcelianas ir keramika. Priklausomai nuo taikymo srities, dirbtiniam dielektrikui gali būti suteiktos ypatingos savybės. Pavyzdžiui, tvoros izoliatoriai naudoja lauko špato keramiką, kuri turi didžiulę dielektrinių nuostolių tangentą.

Pluoštinės elektros izoliacinės medžiagos

Pluoštinės medžiagos dažnai naudojamos elektrinių aparatų ir mašinų izoliacijai. Jos apima augalinės kilmės medžiagas (gumą, celiuliozę, audinius), sintetines tekstilės medžiagas (nailoną, kaproną), taip pat medžiagas iš polistirolo, poliamido ir tt

Organinės pluoštinės medžiagos turi aukštą higroskopiškumą, taigi retai naudojamos be specialaus impregnavimo.

Neseniai vietoj organinių medžiagų naudojama sintetinė pluoštinė izoliacija, kuri turi aukštesnį atsparumą karščiui. Tai apima stiklo pluoštą ir asbestą. Stiklo pluoštas yra impregnuotas įvairiais lakais ir dervomis, kad padidintų jo hidrofobines savybes. Asbesto pluoštas turi mažą mechaninį atsparumą, todėl dažnai pridedamas medvilnės pluoštas.