Электроизоляционные материалы

опубликовано: .

     СОДЕРЖАНИЕ:

  1. Асбест;
  2. Асбоцемент;
  3. Бакелит;
  4. Бумага;
  5. Галовакс;
  6. Гетинакс;
  7. Древесина;
  8. Канифоль;
  9. Картон электротехнический;
  10. Каучук;
  11. Лаки электроизоляционные;
  12. Лакоткани;
  13. Трансформаторное масло;
  14. Мрамор;
  15. Парафин;
  16. Пластические массы;
  17. Пропиточные и заливочные составы;
  18. Слюда;
  19. Стекло;
  20. Текстолит;
  21. Фарфор электротехнический;
  22. Фибра;
  23. Церезин;
  24. Шелк;
  25. Шеллак;
  26. Шифер;
  27. Эбонит.

В электротехнике для изоляции токоведущих частей и обеспечения их надежной работы находят применение множество электроизоляционных материалов с различными изоляционными свойствами. Среди этого множества можно выделить наиболее часто используемые.

Асбест

Минерал, имеющий волокнистое строение. Длина волокна – от десяти долей миллиметра до нескольких сантиметров. Из асбеста изготовляют пряжу, ленты, ткани, бумагу, картон и другие изделия. Ценным качеством асбеста является его высокая нагревостойкость. Нагрев до 300 – 400 °С не меняет свойств асбеста. Благодаря низкой теплопроводности асбест применяют в качестве тепловой изоляции при высоких температурах. Асбест обладает гигроскопичностью, которая уменьшается при пропитке его смолами, битумами и тому подобным. Асбестовое волокно, пропитанное битумом и подклеенное к проводу лаком, образует дельта-асбестовую изоляцию. Асбест входит в качестве наполнителя в состав пластичных масс. Электроизоляционные свойства асбеста невысоки. Электрическая прочность его 0,6 – 1,2 кВ/мм. Поэтому он не применяется при высоких напряжениях.

Асбест

Асбоцемент

Пластическая масса холодного прессования. В качестве наполнителя входит асбестовое волокно, связующим веществом является цемент. Асбоцемент идет на изготовление щитков, панелей, оснований аппаратов, труб и тому подобного. Асбоцемент обладает хорошими механическими свойствами, высокой дугостойкостью, теплостойкостью и негорючестью. Электроизоляционные свойства асбоцемента низки. Пропитка его расплавленным парафином, льняным маслом, битумом и другими составами уменьшает гигроскопичность асбоцемента.

Асбоцемент

Бакелит

Искусственная смола, получаемая варкой фенола (спирта) с формалином (водным раствором формальдегида – продукта окисления спирта). Полученная в результате варки масса называется бакелитом стадии А. Температура размягчения бакелита А около 80 °С. Он может растворяться в спирте и в ацетоне. При нагреве до 110 – 140 °С бакелит А переходит в бакелит С, который не плавится и не растворяется. Бакелит применяют для пропитки дерева и других материалов, изготовления пластических масс – гетинакса, текстолита, склейки фанеры. Электрическая прочность бакелита 10 – 20 кВ/мм; ε = 4,5 – 6.

Бакелит

Бумага

Изготовляется путем специальной обработки щелочью измельченной древесины деревьев хвойных пород. В электротехнике применяют следующие основные сорта электроизолирующих бумаг: конденсаторную, кабельную, пропиточную (для изготовления листового гетинакса), намоточную (для изготовления бумажно-бакелитовых цилиндров), микалентную (для изготовления клееной слюдяной изоляции), оклеечную (для изготовления листов электротехнической стали).

Бумага

Галовакс

Получают хлорированием нафталина. Галовакс имеет температуру плавления 95 – 135 °С. Ввиду высокой диэлектрической проницаемости (около 5) галовакс применяют для пропитки бумажных конденсаторов. В отличие от парафина и церезина галовакс не горюч.

Галовакс

Гетинакс

Изготовляют из бумаги, пропитанной искусственной смолой (бакелитом). Листы бумаги сдавливают прессом, одновременно нагревают до 160 – 165 °С, в результате чего бакелит стадии А переходит в стадию С. Таким образом получают гетинаксовые доски, которые имеют толщину от 0,5 до 50 мм. Гетинакс хорошо подвергается механической обработке: сверлению, обтачиванию, фрезерованию, распиливанию. При толщине от 2,5 до 3 мм гетинакс можно штамповать. Под действием электрической дуги блестящая поверхность гетинакса обугливания и становится электропроводящей. Гетинакс применяется для изготовления щитков, панелей, прокладок, каркасов изоляции в трансформаторах. Электрическая прочность гетинакса 20 – 25 кВ/мм; ε = 5 – 6.

Гетинакс

Древесина

Природный волокнистый органический материал. Применяется для изготовления малоответственных изоляционных деталей. Используют обычные твердые лиственные породы: березу, дуб, бук, клен. Для повышения электрической прочности древесины ее пропитывают парафином, льняным маслом, смолами. Древесину в электротехнике применяют для опорных и крепежных деталей трансформаторов, пазовых клиньев электрических машин, деревянных опор линий связи и электропередач и так далее.

Древесина

Канифоль

Хрупкая смола светло-желтого или коричневого цвета, получаемая путем обработки смолы хвойных деревьев (сосны). Канифоль растворяется в нефтяных маслах, жидких углеводородах, растительных маслах, спирте, скипидаре. Температура размягчения канифоли 50 – 70 °С. Электрическая прочность канифоли 10 – 15 кВ/мм. Канифоль употребляют для приготовления пропиточных и заливочных масс.

Канифоль

Картон электротехнический

Отличается от бумаги повышенной толщиной. Изготовляют два сорта картона: ЭВ – для работы на воздухе и ЭМ – для работы в масле. Картон применяют для изготовления мелких деталей. Электрическая прочность картона 8 – 10 кВ/мм; ε = 2,5 – 4.

Картон электротехнический

Каучук

Каучук (резина) получается из сока растений каучуконосов. Такой каучук называют натуральным (НК). Каучук можно получить также искусственным путем. Искусственный или синтетический каучуке (СК) изготовляют из спирта или нефтепродуктов. Нагретый до 50 °С каучук размягчается и становится липким, а при низкой температуре – хрупким. Каучук хорошо растворяется в углеводородах и сероуглероде. Для увеличения механической прочности, нагревостойкости и морозоустойчивости, стойкости к растворителям к каучуку добавляют 3 – 10 % серы. Этот процесс называется вулканизацией, в результате чего получается резина. В электротехнике резину применяют для изоляции установочных и монтажных проводов и кабелей некоторых конструкций, для изолирующих трубок, защитных перчаток, галош, ковриков и тому подобного. Резина обладает высокими электроизоляционными свойствами, влагостойкостью, непроницаемостью для воды и газов, имеет невысокую нагревостойкость (при нагреве свыше 60 – 75 °С резина делается хрупкой и трескается), при действии на резину нефтяных масел она набухает, при действии света – стареет. Электрическая прочность резины 24 кВ/мм; ε = 2,5 – 3.

Каучук

Лаки электроизоляционные

Представляют собой растворы твердеющих веществ (смолы, битума, высыхающего масла и других) в летучих растворителях (бензине, бензоле, спиртах, эфирах, ацетоне, скипидаре и других). Электроизоляционные лаки делятся на три группы: пропиточные, покровные и клеящие. Пропиточные лаки служат для пропитки пористой, волокнистой или твердой изоляции (бумаги, картона, пряжи, ткани, изоляции обмоток электрических машин и аппаратов). Покровные лаки служат для создания на предметах прочной, водостойкой пленки. При помощи клеящих лаков склеивают отдельные листочки слюды. По режиму сушки лаки делятся на лаки горячей (печной) сушки и лаки холодной (воздушной) сушки.

Лаки электроизоляционные

Лакоткани

Изготовляют из хлопчатобумажной, шелковой или стеклянной ткани, которую затем пропитывают масляным или масляно-битумным лаком. Лакоткани применяют для изолирования обмоток машин и аппаратов. Хлопчатобумажные лакоткани имеют толщину 0,15 – 0,25 мм, электрическую прочность 35 – 40 кВ/мм. Шелковые лакоткани имеют толщину 0,05 – 0,1 мм и повышенную электрическую прочность (в 1,5 – 2 раза по сравнению с хлопчатобумажными лакотканями).

Лакоткани

Трансформаторное масло

Получают из нефти путем ее ступенчатой перегонки. В электрических аппаратах трансформаторное масло служит для обеспечения надежной электрической изоляции. В силовых трансформаторах оно является, кроме того, охлаждающей средой. В масляных выключателях трансформаторное масло используют в качестве дугогасящей среды. Трансформаторное масло применяют также для заливки высоковольтных вводов и как составную часть заливочных масс. Нефтяные масла после специальной очистки используют в конденсаторах и кабельном производстве. Важнейшей характеристикой трансформаторного масла как электроизоляционного материала является электрическая прочность, которая равна 5 – 18 кВ/мм; ε = 2,2.

Трансформаторное масло

Мрамор

Горная порода зернисто-кристаллического строения. Глыбы мрамора распиливают на доски, которые затем фрезеруют и полируют. Недостатки мрамора: гигроскопичность, хрупкость, способность растрескиваться при сильном нагреве, способность разлагаться кислотами. Пропитка мрамора парафином, битумом, канифолью делает его практически негигроскопичным. Электрическая прочность мрамора 2,5 – 3,5 кВ/мм; ε = 8.

Мрамор

Парафин

Воскообразное вещество, полученное из нефти. Хорошо очищенный парафин – кристаллическое вещество белого цвета. Парафин применяется для пропитки дерева, бумаги, волокнистых веществ, для заливки высокочастотных катушек и трансформаторов, для приготовления изолирующих составов. Парафин нерастворим в воде и спирте, но растворяется в жидких углеводородах: нефтяных маслах, бензине, бензоле. Удельный вес парафина 0,85 – 0,9, температура плавления 50 – 55 °С. Электрическая прочность 16 – 30 кВ/мм; ε = 2,1 – 2,2.

Парафин

Пластические массы

Состоят из связующего вещества (смолы, битум и другие) и наполнителя («каменная мука», «древесная мука», хлопчатобумажное, асбестовое или стеклянное волокно, слюда, бумага, ткань и тому подобных). Кроме того в состав пластмасс входят пластификаторы – вещества, уменьшающие хрупкость, и красители, придающие изделию нужную окраску. Связующее вещество, смешанное с наполнителем, закладывается в пресс-форму и при помощи давления и нагрева (иногда только давления) получается изделие нужных размеров и конфигурации. Пластмассы используют в качестве электроизолирующих, а также конструкционных материалов.

Пластические массы

Пропиточные и заливочные составы

По другому такие составы называют – компаунды. Они применяются для пропитки и заливки различных частей электрических установок. Эти составы изолируют отдельные токоведущие части, создают водостойкую изоляцию и улучшают условия охлаждения. Пропиточные и заливочные составы изготовляют из нефтяных битумов и сплавов минерального масла с канифолью. Иногда для увеличения теплопроводности в битумы вводят наполнитель, например кварцевый песок.

Пропиточные и заливочные составы

Слюда

Минерал кристаллического строения. Благодаря своему строению слюда легко расщепляется на отдельные листочки. Она обладает высокой электрической прочностью (80 – 200 кВ/мм), высокой нагревостойкостью, влагостойкостью, механической прочностью и гибкостью. В электротехнике применяют два вида слюды: мусковит и флогопит, различающиеся по составу, цвету и свойствам. Лучшей слюдой является мусковит. Из листочков слюды штампуют прямоугольные пластинки для конденсаторов, шайбы для электротехнических приборов и тому подобное. Однако чаще отдельные листочки слюды при помощи клеящих лаков (глифталевого, битумно-масляного, шеллачного и других) склеивают между собой. Такой материал называется миканитом. Различают миканиты: коллекторный (для изоляции коллекторных пластин), прокладочный (для изоляции шайб, прокладок), формовочный (прессуется при нагреве для изготовления фасонных деталей), гибкий (для межвитковой и пазовой изоляции электрических машин), жароупорный (для электронагревательных приборов). Иногда пластинки слюды наклеивают на бумагу или ткани (микалента, микафолий, стекломикафолий).

Слюда

Стекло

Получают переплавкой кремнезема – SiO2 (в виде песка) с окислами различных металлов – натрия, калия, свинца, кальция (в виде соды, селитры, буры, различных каменных пород). Стекло – аморфное тело, поэтому оно не имеет определенной температуры плавления. При нагреве стекло размягчается и становится жидким. В этом состоянии стекло можно выдувать, вытягивать, прессовать, отливать. Физические и механические свойства стекла зависят от его состава и обработки. Если обычное стекло хрупкое, то особо закаленное стекло – сталинит обладает высокой прочностью на удар. Стекло практически водонепроницаемо, на него не действуют кислоты (за исключением плавиковой) и щелочи. Однако, стекла, содержащие только щелочные окислы (Na2O, K2O), хорошо растворяются в воде (жидкое стекло). Электроизоляционные свойства стекла очень высоки. С нагревом стекло быстро теряет изоляционные качества. В электротехнике стекло используют для изготовления баллонов осветительных и электронных ламп, изоляторов и тому подобного. Из стекла можно получить волокна диаметром до 0,005 – 0,006 мм. Отдельные волокна свиваются в нити. Стеклянные нити (стеклопряжа) используют для нагревостойкой изоляции проводников марки ПСД. Электрическая прочность стекла 10 – 40 кВ/мм; ε = 5,5 – 10.

Стекло

Текстолит

Пластмасса, представляющая собой многослойную ткань, пропитанную резольной смолой и спрессованную под большим давлением при 150 °С. по сравнению с гетинаксом текстолит обладает следующими положительными свойствами: меньшей хрупкостью, высокими механическими качествами и стойкостью к истиранию. Его отрицательными качествами являются: худшие электрические свойства, меньшая влагостойкость, дороговизна (в 5 – 6 раз дороже гетинакса). Текстолит, изготовленный на основе стеклянной ткани, называется стеклотекстолитом. Он обладает высокими электрическими свойствами, влагостойкостью, нагревостойкостью и большой механической прочностью. Текстолит легко поддается механической обработке на станках. Он применяется для изготовления роликов, бесшумных зубчатых колес, вкладышей для подшипников и так далее. Электрическая прочность текстолита 27 – 45 кВ/мм.

Текстолит

Фарфор электротехнический

Является наиболее распространенным керамическим электроизоляционным материалом. В состав фарфора входят: каолин – белая глина, огнеупорная глина, кварц и полевой шпат. Изготовление фарфоровых изделий состоит из следующих операций: измельчение составных частей фарфора и перемешивание их с водой в однородную массу. Путем прессования, обтачивания, отливки в гипсовые формы или выдавливания из этой массы получают изделия нужной конфигурации. Для удаления избытка воды изделия сушат, затем их покрывают стекловидной массой – глазурью, которая уменьшает гигроскопичность фарфора, придает определенную окраску изделиям и создает при обжиге ровную, гладкую поверхность. после глазуровки изделие опять сушат и обжигают в печах при температуре 1320 – 1450 °С. Фарфор характеризуется высокой теплостойкостью, стойкостью к электрическим дугам и весьма малым водопоглощением. Из фарфора изготовляют линейные (подвесные и штыревые) изоляторы, стационарные (опорные и проходные) изоляторы, аппаратные изоляторы, установочные фарфоровые изделия (ролики, детали предохранителей, патронов, штепселей и тому подобные). Электрическая прочность фарфора 6 – 10 кВ/мм; ε = 5 – 6,5. Кроме фарфора, применяется другой керамический материал – стеатит, изготовляемый на основе минерала – талька. Стеатит по сравнению с фарфором обладает более высокими электроизоляционными и физико-механическими свойствами.

Фарфор электротехнический

Фибра

Изготовляется из пористой бумаги, обработанной раствором хлористого цинка. Фибра хорошо поддается механической обработке. Большим недостатком фибры является ее гигроскопичность. Фибра разъедается кислотами и щелочами. Из нее изготовляют мелкие детали, прокладки, каркасы катушек. Электрическая прочность фибры 5 – 11 кВ/мм; ε = 2,5 – 5. тонкая фибра (0,1 – 0,5 мм) называется летероидом.

Церезин

Получают путем очистки воскообразного минерала – озокерита или петролатума. Церезин по сравнению с парафином имеет повышенную температуру плавления (65 – 80 °С) и повышенную стойкость против окисления. Церезин применяют для пропитки бумажных конденсаторов, приготовления изолирующих составов и другого. Электрическая прочность церезина 15 кВ/мм.

Церезин

Шелк

Получают из коконов червя-шелкопряда. Толщина нити 0,01 – 0,015 мм. Шелковые нити идут на изоляцию проводов и изготовление ткани.

Шелк

Шеллак

Природная смола тропических растений, температура его плавления 100 – 200 °С. Шеллак имеет вид желтоватых или коричневых чешуек, легко растворяется в спирте. Шеллак применяется для приготовления заливочных масс, изоляционных и клеящих лаков, пропитки изоляционных лент; ε = 2,7 – 3,7.

Шеллак

Шифер

Шифер-сланец, имеет слоистое строение. Шифер негигроскопичен, легко поддается механической обработке. Ранее он шел на изготовление панелей, щитков для рубильников и тому подобного. Электрическая прочность шифера 1,5 – 3 кВ/мм; ε = 6 – 7,5.

Шифер

Эбонит

Это твердая резина, получаемая из каучука путем добавки в него 20 – 50 % серы. Эбонит выпускается в виде листов (досок), палок и трубок, хорошо поддается механической обработке. Он применяется в технике слабых токов, в эбонитовые трубки протаскивают провода при входе сквозь стены и при скрытой проводке.

Эбонит

Источник: Кузнецов М. И., "Основы электротехники" - 9-е издание, исправленное - Москва: Высшая школа, 1964 - 560 с.

1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса -ов)