Elektriisolatsioonimaterjalide omadused
Elektriisolatsioonimaterjalid on materjalid, millega juhtmeid isoleeritakse. Neil on: kõrge takistus, elektriline tugevus - materjali võime taluda purunemist oma elektripinge ja elektrikadude kaudu, mida iseloomustab kaonurga puutuja, kuumakindlus, mida iseloomustab antud dielektriku jaoks maksimaalselt lubatud temperatuur selle pikaajaline kasutamine elektriseadmetes.
Elektriisolatsioonimaterjalid – dielektrikud võivad olla tahked, vedelad ja gaasilised.
Elektriisolatsioonimaterjalide eesmärk elektris on luua erineva elektripotentsiaaliga osade vahele selline keskkond, mis takistab voolu läbimist nende osade vahel.
Eristada dielektrikute elektrilisi, mehaanilisi, füüsikalis-keemilisi ja termilisi omadusi.
Dielektrikute elektrilised omadused
Mahutakistus — dielektriku takistus, kui seda läbib alalisvool. Lameda dielektriku puhul on see võrdne:
Rv = ρv (d / S), oomi
kus ρv — dielektriku ruumala eritakistus, mis on 1 cm servaga kuubi takistus, kui alalisvool läbib dielektriku kahte vastaskülge, Ohm-cm, S on dielektriku ristlõikepindala. dielektrik, mida vool läbib (elektroodide pindala), cm2, e - dielektri paksus (elektroodide vaheline kaugus), vt
Dielektrilise pinna takistus
Pinnatakistus — dielektriku takistus, kui vool läbib selle pinda. See takistus on:
Rs = ρs (l / S), oomi
kus ps — dielektriku pinna eritakistus, mis on ruudu (mis tahes suurusega) takistus alalisvoolu ühelt küljelt vastassuunas kulgemisel, Ohm, l- dielektriku pinna pikkus (voolu liikumise suunas ), cm, C — dielektrilise pinna laius (vooluvooluga risti olevas suunas), vt.
Dielektriline konstant.
Teatavasti on kahe paralleelse ja vastassuunalise metallplaadi (elektroodi) vahele suletud kondensaatori – dielektriku – võimsus:
C = (ε S) / (4π l), cm,
kus ε — materjali suhteline dielektriline konstant, mis on võrdne antud dielektrikuga kondensaatori võimsuse ja samade geomeetriliste mõõtmetega kondensaatori võimsuse suhtega, mille dielektrik on õhk (õigemini vaakum); C — kondensaatorelektroodi pindala, cm2, l — elektroodide vahele suletud dielektriku paksus, vt.
Dielektrilise kao nurk
Dielektriku võimsuskadu, kui sellele rakendatakse vahelduvvool, on:
Pa = U NS Ia, W
kus U on rakendatud pinge, Ia on dielektrikuid läbiva voolu aktiivne komponent A.
Nagu teada: Ia = AzR / tgφ = AzRNS tgδ, A, Azr = U2πfC
kus Azp on dielektrikuid läbiva voolu reaktiivne komponent, A, C on kondensaatori mahtuvus, cm, f on voolu sagedus, Hz, φ — dielektriku läbiva voolu vektori nurk. enne sellele dielektrikule rakendatud pingevektorit, kraadid, δ — nurk, mis on komplementaarne φ-ga kuni 90 ° (dielektrilise kao nurk, kraadid).
Sel viisil määratakse võimsuskao suurus:
Pa = U22πfCtgδ, W
Suure praktilise tähtsusega on küsimus tgδ sõltuvusest rakendatud pinge suurusest (ionisatsioonikõver).
Homogeense isolatsiooniga, ilma delaminatsiooni ja pragudeta on tgδ peaaegu sõltumatu rakendatud pinge suurusest; delaminatsiooni ja pragunemise korral suureneb rakendatud pinge suurenedes tgδ järsult isolatsioonis sisalduvate tühimike ionisatsiooni tõttu.
Dielektriliste kadude (tgδ) perioodiline mõõtmine ja selle võrdlemine varasemate mõõtmiste tulemustega iseloomustab isolatsiooni seisukorda, selle vananemise astet ja intensiivsust.
Dielektriline tugevus
Elektripaigaldistes peavad pooli isolatsiooni moodustavad dielektrikud vastu pidama elektrivälja mõjule. Tülli intensiivsus (pinge) suureneb seda välja tekitava pinge kasvades ning väljatugevuse kriitilise väärtuse saavutamisel kaotab dielektrik oma elektrit isoleerivad omadused, nn. dielektriline purunemine.
Pinget, mille juures purunemine toimub, nimetatakse läbilöögipingeks ja vastavaks väljatugevuseks on dielektriline tugevus.
Dielektrilise tugevuse arvväärtus võrdub läbilöögipinge ja dielektriku paksuse suhtega purunemispunktis:
Epr = UNHC / l, kV / mm,
kus Upr — läbilöögipinge, kV, l — isolatsiooni paksus läbilöögipunktis, mm.
Elektriisolatsiooni materjalid
Dielektrikute füüsikalis-keemilised omadused
Lisaks elektrilistele eristatakse järgmisi dielektrikute füüsikalis-keemilisi omadusi.
Happearv – määrab kaaliumhüdroksiidi (KOH) koguse (mg), mis on vajalik vedelas dielektrikus sisalduvate vabade hapete neutraliseerimiseks ja selle elektriisolatsiooniomaduste halvendamiseks.
Viskoossus — määrab vedela dielektriku voolavusastme, mis määrab lakkide läbitungimisvõime mähisjuhtmete immutamisel, samuti õli konvektsiooni trafodes jne.
Need eristavad kinemaatilist viskoossust, mida mõõdetakse kapillaarviskosimeetritega (U-kujulised klaastorud), ja nn tingimuslikku viskoossust, mis määratakse kindlaks vedeliku voolu kiiruse järgi kalibreeritud avast spetsiaalses lehtris. Kinemaatilise viskoossuse ühik on Stokes (st).
Tingimuslik viskoossus mõõdetuna Engleri kraadides.
Soojustakistus – materjali võime täita oma ülesandeid kokkupuutel töötemperatuuriga aja jooksul, mis on võrreldav elektriseadmete hinnangulise normaalse tööperioodiga.
Kuumutamise mõjul toimub elektriisolatsioonimaterjalide termiline vananemine, mille tulemusena ei vasta isolatsioon enam sellele kehtestatud nõuetele.
Elektriisolatsioonimaterjalide kuumakindluse klassid (GOST 8865-70).Täht tähistab kuumakindluse klassi ja sulgudes olevad numbrid - temperatuuri, ° C
J (90) Tselluloosist, puuvillast ja looduslikust siidist kiudmaterjalid, immutamata või vedelasse elektriisolatsioonimaterjaliga kastamata A (105) Tselluloosist, puuvillast või looduslikust kiudmaterjalist, viskoosist ja sünteetilisest siidist, immutatud või immutatud või kastetud vedelasse elektriisolatsioonimaterjali D (120) Sünteetilised materjalid (kiled, kiud, vaigud, ühendid) B (130) Vilgukivi, asbest ja klaaskiudmaterjalid, mida kasutatakse koos orgaaniliste sideainete ja immutusvahenditega F (155) Vilgukivi, asbest ja klaaskiudmaterjalid, mis on kombineeritud sünteetiliste sideainete ja immutusvahenditega H (180) ) Vilgukivi, asbesti ja klaaskiu baasil valmistatud materjalid kombinatsioonis räni räni sideainete ja immutusühenditega C (üle 180) Vilgukivi, keraamilised materjalid, klaas, kvarts või nende kombinatsioonid ilma sideaineteta või anorgaaniliste sideainetega.
Pehmenemispunkt, mille juures külmas amorfses olekus tahked dielektrikud (vaigud, bituumen) hakkavad pehmenema. Pehmenemistemperatuur määratakse siis, kui kuumutatud isolatsioon pigistatakse rõngast või torust välja teraskuuli või elavhõbeda abil.
Kukkumispunkt, kus esimene tilk eraldub ja kukub keeduklaasist (põhjas on 3 mm läbimõõduga ava), milles uuritavat materjali kuumutatakse.
Auru leekpunkt, mille juures isoleeriva vedeliku auru ja õhu segu süttib põleti leegiga. Mida madalam on vedeliku leekpunkt, seda suurem on selle lenduvus.
Niiskuskindlus, keemiline vastupidavus, külmakindlus ja troopiline vastupidavus dielektrikud - elektriisolatsioonimaterjalide elektriliste ja füüsikalis-keemiliste omaduste stabiilsus niiskuse, hapete või alustega kokkupuutel madalatel temperatuuridel vahemikus -45 ° kuni -60 ° C, nagu samuti troopiline kliima, mida iseloomustab päeva jooksul kõrge ja järsult muutuv õhutemperatuur, kõrge õhuniiskus ja saastatus, hallitusseente, putukate ja näriliste esinemine.
Vastupidavus kaare- ja koroonadielektrikutele — elektriisolatsioonimaterjalide vastupidavus vaikse tühjenemise käigus eralduva osooni ja lämmastiku mõjule — koroonale, samuti vastupidavus elektrisädemetele ja stabiilne kaar.
Dielektrikute termoplastilised ja termoreaktiivsed omadused
Termoplastilised elektriisolatsioonimaterjalid on need, mis on külmalt algselt tahked, kuumutamisel pehmenevad ja lahustuvad sobivates lahustites. Pärast jahutamist need materjalid taas tahkuvad. Korduval kuumutamisel säilib nende pehmenemis- ja lahustumisvõime. Seega ei põhjusta selliste materjalide kuumutamine nende molekulaarstruktuuris mingeid muutusi.
Vastupidiselt neile, nn termoreaktiivsed materjalid pärast kuumtöötlemist sobivas režiimis kõvenevad (küpsevad). Korduval kuumutamisel need ei pehmene ega lahustu lahustites, mis viitab kuumutamisel toimunud pöördumatutele muutustele nende molekulaarstruktuuris.
Isolatsioonimaterjalide mehaanilised omadused on: maksimaalne tõmbetugevus, surve, staatiline ja dünaamiline painutamine, samuti jäikus.