Sähköeristysmateriaalien ominaisuudet
Sähköeristysmateriaalit ovat materiaaleja, joilla johdot eristetään. Niillä on: suuri vastus, sähkölujuus — materiaalin kyky vastustaa hajoamista sen sähköjännitteen ja sähköhäviöiden kautta, jolle on tunnusomaista häviökulman tangentti, lämmönkestävyys, jolle on tunnusomaista tietylle eristeelle maksimi sallittu lämpötila. sen pitkäaikaiseen käyttöön sähkölaitteissa.
Sähköeristysmateriaalit - Eristeet voivat olla kiinteitä, nestemäisiä ja kaasumaisia.
Sähköeristysmateriaalien tarkoitus sähkössä on luoda eri sähköpotentiaalin omaavien osien välille sellainen ympäristö, joka estää virran kulkemisen näiden osien välillä.
Erottele eristeiden sähköiset, mekaaniset, fysikaalis-kemialliset ja termiset ominaisuudet.
Eristeiden sähköiset ominaisuudet
Bulkkivastus - eristeen resistanssi, kun sen läpi kulkee tasavirta. Tasaiselle eristeelle se on yhtä suuri kuin:
Rv = ρv (d/S), ohm
missä ρv — eristeen ominaistilavuusresistanssi, joka on 1 cm:n reunan suuruisen kuution resistanssi, kun tasavirta kulkee eristeen kahden vastakkaisen sivun läpi, Ohm-cm, S on eristeen poikkipinta-ala eriste, jonka läpi virta kulkee (elektrodien pinta-ala), cm2, e - dielektrin paksuus (elektrodien välinen etäisyys), ks.
Dielektrinen pintavastus
Pintaresistanssi - eristeen resistanssi, kun virta kulkee sen pinnan läpi. Tämä vastus on:
Rs = ρs (l/S), ohm
missä ps — eristeen ominaispintaresistanssi, joka on neliön (mikä tahansa kokoinen) resistanssi, kun tasavirta kulkee yhdeltä sivulta vastakkaiselle puolelle, Ohm, l- dielektrisen pinnan pituus (virran kulkusuunnassa) ), cm, C — dielektrisen pinnan leveys (suunnassa, joka on kohtisuorassa virtaa vastaan), ks.
Dielektrisyysvakio.
Kuten tiedät, kondensaattorin - kahden rinnakkaisen ja vastakkaisen metallilevyn (elektrodien) väliin suljetun dielektrin - kapasiteetti on:
C = (ε S) / (4π l), cm,
jossa ε - materiaalin suhteellinen dielektrisyysvakio, joka on yhtä suuri kuin tietyllä eristeellä olevan kondensaattorin kapasiteetin suhde sellaisen kondensaattorin kapasiteettiin, jolla on samat geometriset mitat, mutta jonka dielektrisyys on ilmaa (tai pikemminkin tyhjiötä); C - kondensaattorielektrodin pinta-ala, cm2, l - elektrodien väliin suljetun dielektrin paksuus, ks.
Dielektrinen häviökulma
Eristeen tehohäviö, kun siihen johdetaan vaihtovirta, on:
Pa = U NS Ia, W
missä U on syötetty jännite, Ia on eristeen läpi kulkevan virran aktiivinen komponentti A.
Kuten tiedetään: Ia = AzR / tgφ = AzRNS tgδ, A, Azr = U2πfC
missä Azp on eristeen läpi kulkevan virran reaktiivinen komponentti, A, C on kondensaattorin kapasitanssi, cm, f on virran taajuus, Hz, φ — kulma, jossa eristeen läpi kulkeva virtavektori on edellä tähän eristeeseen kohdistettua jännitevektoria, astetta, δ — kulmaa, joka komplementoi φ:tä 90 °:een (dielektrinen häviökulma, astetta).
Tällä tavalla tehohäviön määrä määritetään:
Pa = U22πfCtgδ, W
Suuri käytännön merkitys on kysymys tgδ:n riippuvuudesta käytetyn jännitteen suuruudesta (ionisaatiokäyrä).
Homogeenisella eristyksellä, ilman delaminaatiota ja halkeilua, tgδ on lähes riippumaton käytetyn jännitteen suuruudesta; delaminoitumisen ja halkeilun läsnäollessa kasvavan käytetyn jännitteen myötä tgδ kasvaa jyrkästi eristeen sisältämien onteloiden ionisoitumisen vuoksi.
Dielektristen häviöiden (tgδ) säännöllinen mittaus ja sen vertailu aikaisempien mittausten tuloksiin kuvaavat eristeen kuntoa, sen ikääntymisen astetta ja voimakkuutta.
Läpilyöntilujuus
Sähköasennuksissa käämin eristyksen muodostavien eristeiden on kestettävä sähkökentän vaikutus. Tyllin intensiteetti (jännite) kasvaa tämän kentän luovan jännitteen kasvaessa ja kun kentänvoimakkuus saavuttaa kriittisen arvon, dielektri menettää sähköä eristävät ominaisuudet, ns. dielektrinen hajoaminen.
Jännitettä, jolla läpilyönti tapahtuu, kutsutaan läpilyöntijännitteeksi ja vastaavaa kentänvoimakkuutta on dielektrisyys.
Dielektrisen lujuuden numeerinen arvo on yhtä suuri kuin läpilyöntijännitteen suhde eristeen paksuuteen murtumispisteessä:
Epr = UNHC / l, kV / mm,
jossa Upr — läpilyöntijännite, kV, l — eristyksen paksuus läpilyöntikohdassa, mm.
Sähköeristysmateriaalit
Eristeiden fysikaalis-kemialliset ominaisuudet
Sähköisten lisäksi erotellaan seuraavat eristeiden fysikaalis-kemialliset ominaisuudet.
Happoluku — määrittää kaliumhydroksidin (KOH) määrän (mg), joka tarvitaan neutraloimaan nestemäisen dielektrisen aineen sisältämät vapaat hapot ja heikentämään sen sähköeristysominaisuuksia.
Viskositeetti - määrittää nestemäisen eristeen juoksevuusasteen, joka määrittää lakkojen läpäisykyvyn käämityslankojen kyllästämisessä sekä öljyn konvektion muuntajissa jne.
Ne erottavat kinemaattisen viskositeetin, joka mitataan kapillaariviskosimetrillä (U-muotoiset lasiputket), ja niin sanotun ehdollisen viskositeetin, joka määräytyy nesteen virtauksen nopeudella kalibroidusta suuttimesta erityisessä suppilossa. Kinemaattisen viskositeetin yksikkö on Stokes (st).
Ehdollinen viskositeetti mitattuna Engler-asteina.
Lämpövastus – materiaalin kyky suorittaa tehtävänsä, kun se altistuu käyttölämpötilalle sähkölaitteiden arvioituun normaaliin käyttöaikaan verrattavan ajan.
Lämmityksen vaikutuksesta sähköeristysmateriaalien lämpö vanhenee, minkä seurauksena eristys ei enää täytä sille asetettuja vaatimuksia.
Sähköeristysmateriaalien lämmönkestävyysluokat (GOST 8865-70).Kirjain osoittaa lämmönkestävyysluokan ja numerot suluissa - lämpötila, ° C
Y (90) Selluloosasta, puuvillasta ja luonnonsilkistä valmistetut kuitumateriaalit, joita ei ole kyllästetty tai kastettu nestemäiseen sähköeristysmateriaaliin A (105) Kuitumateriaalit selluloosasta, puuvillasta tai luonnonmukaisesta, viskoosista ja synteettisestä silkistä, kyllästetty tai kastettu nestemäiseen sähköeristeeseen D (120) Synteettiset materiaalit (kalvot, kuidut, hartsit, yhdisteet) B (130) Kiille-, asbesti- ja lasikuitumateriaalit, joita käytetään orgaanisten sideaineiden ja kyllästysaineiden kanssa F (155) Kiille-, asbesti- ja lasikuitumateriaalit yhdistettynä synteettisiin sideaineisiin ja kyllästeisiin H (180) ) Kiille-, asbesti- ja lasikuitupohjaiset materiaalit yhdistettynä piisidosaineisiin ja kyllästysaineisiin C (yli 180) Kiille, keraamiset materiaalit, lasi, kvartsi tai niiden yhdistelmät ilman sideaineita tai epäorgaanisten sideaineiden kanssa
Pehmenemispiste, jossa kylmässä amorfisessa tilassa olevat kiinteät dielektriset aineet (hartsit, bitumi) alkavat pehmetä. Pehmenemispiste määräytyy, kun kuumennettu eriste puristetaan ulos renkaasta tai putkesta teräskuulalla tai elohopealla.
Pudotuspiste, jossa ensimmäinen pisara erottuu ja putoaa dekantterilasista (halkaisijaltaan 3 mm:n aukko pohjassa), jossa testimateriaalia kuumennetaan.
Höyryn leimahduspiste, jossa eristävän nestehöyryn ja ilman seos syttyy esillä olevan polttimen liekin vaikutuksesta. Mitä matalampi nesteen leimahduspiste on, sitä suurempi on sen haihtuvuus.
Kosteudenkestävyys, kemiallinen kestävyys, pakkaskestävyys ja trooppisen kestävyyden eristeet - sähköeristysmateriaalien sähköisten ja fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien stabiilisuus, kun ne altistetaan kosteudelle, hapoille tai emäksille matalissa lämpötiloissa välillä -45 ° C - -60 ° C, kuten sekä trooppinen ilmasto, jolle on ominaista korkea ja jyrkästi muuttuva ilman lämpötila päivän aikana, korkea kosteus ja saastuminen, homesien, hyönteisten ja jyrsijöiden esiintyminen.
Valokaari- ja koronaeristeiden kestävyys — sähköeristysmateriaalien kestävyys hiljaisen purkauksen aikana vapautuvan otsonin ja typen vaikutuksille — korona, sekä sähkökipinöiden ja vakaan valokaaren kestävyys.
Eristeiden termoplastiset ja lämpökovettuvat ominaisuudet
Termoplastiset sähköeristysmateriaalit ovat sellaisia, jotka ovat aluksi kiinteitä kylmänä, pehmenevät kuumennettaessa ja liukenevat sopiviin liuottimiin. Jäähtymisen jälkeen nämä materiaalit jähmettyvät uudelleen. Toistuvassa kuumennuksessa niiden kyky pehmentää ja liueta liuottimiin säilyy. Tällaisten materiaalien kuumentaminen ei siis aiheuta muutoksia niiden molekyylirakenteessa.
Päinvastoin kuin ne, niin sanotut lämpökovettuvat materiaalit sopivassa tilassa tapahtuvan lämpökäsittelyn jälkeen kovettuvat (paistuvat). Toistuvassa kuumennuksessa ne eivät pehmene eivätkä liukene liuottimiin, mikä osoittaa niiden molekyylirakenteen peruuttamattomia muutoksia, jotka tapahtuivat kuumentamisen aikana.
Eristysmateriaalien mekaaniset ominaisuudet ovat: suurin vetolujuus, puristus, staattinen ja dynaaminen taivutus sekä jäykkyys.