Egenskaper til elektriske isolasjonsmaterialer

Elektriske isolasjonsmaterialer er materialer som ledninger er isolert med. De har: høy motstand, elektrisk styrke - materialets evne til å motstå sammenbrudd gjennom dets elektriske spenning og elektriske tap, karakterisert ved tangens av tapsvinkelen, varmemotstand, karakterisert ved temperaturen som er maksimalt tillatt for et gitt dielektrikum under langvarig bruk i elektrisk utstyr.

Elektriske isolasjonsmaterialer - Dielektriske stoffer kan være faste, flytende og gassformige.

Hensikten med elektriske isolasjonsmaterialer i elektrisitet er å skape mellom deler som har forskjellige elektriske potensialer, et slikt miljø som hindrer at strøm går mellom disse delene.

Skille elektriske, mekaniske, fysisk-kjemiske og termiske egenskaper til dielektrikum.

Elektriske egenskaper til dielektriske stoffer

Bulk motstand - motstanden til et dielektrikum når en likestrøm passerer gjennom det. For et flatt dielektrikum er det lik:

Rv = ρv (d/S), ohm

hvor ρv — den spesifikke volummotstanden til dielektrikumet, som er motstanden til en terning med en kant på 1 cm, når en likestrøm passerer gjennom to motsatte sider av dielektrikumet, Ohm-cm, S er tverrsnittsarealet til dielektrikumet som strømmen går gjennom (arealet til elektrodene), cm2, e - dielektrisk tykkelse (avstand mellom elektrodene), se

Dielektrisk overflatemotstand

Overflatemotstand - motstanden til et dielektrikum når en strøm passerer gjennom overflaten. Denne motstanden er:

Rs = ρs (l/S), Ohm

hvor ps — spesifikk overflatemotstand til et dielektrikum, som er motstanden til et kvadrat (uansett størrelse) når en likestrøm passerer fra den ene siden til dens motsatte side, Ohm, l- lengden på den dielektriske overflaten (i strømretningen ), cm, C — bredden av den dielektriske overflaten (i retningen vinkelrett på strømmen), se

Den dielektriske konstanten.

Som du vet, er kapasiteten til en kondensator - et dielektrikum lukket mellom to parallelle og motsatte metallplater (elektroder):

C = (ε S) / (4π l), cm,

hvor ε — den relative dielektriske konstanten til materialet, lik forholdet mellom kapasiteten til en kondensator med et gitt dielektrikum og kapasiteten til en kondensator med samme geometriske dimensjoner, men hvis dielektrikum er luft (eller snarere vakuum); C — arealet av kondensatorelektroden, cm2, l — tykkelsen på dielektrikumet lukket mellom elektrodene, se

Dielektrisk tapsvinkel

Strømtapet i et dielektrikum når en vekselstrøm påføres det er:

Pa = U NS Ia, W

der U er den påtrykte spenningen, Ia er den aktive komponenten av strømmen som går gjennom dielektrikumet, A.

Som kjent: Ia = AzR / tgφ = AzRNS tgδ, A, Azr = U2πfC

der Azp er den reaktive komponenten av strømmen som går gjennom dielektrikumet, A, C er kapasitansen til kondensatoren, cm, f er frekvensen til strømmen, Hz, φ — vinkelen som strømvektoren som går gjennom dielektrikumet er foran den påførte spenningsvektoren til dette dielektrikumet, grader, δ — vinkel komplementær til φ til 90 ° (dielektrisk tapsvinkel, grader).

På denne måten bestemmes mengden av krafttapet:

Pa = U22πfCtgδ, W

Av stor praktisk betydning er spørsmålet om avhengigheten av tgδ av størrelsen på den påførte spenningen (ioniseringskurve).

Med homogen isolasjon, uten delaminering og sprekker, er tgδ nesten uavhengig av størrelsen på den påførte spenningen; i nærvær av delaminering og sprekker, med økende påført spenning, øker tgδ kraftig på grunn av ionisering av hulrom inneholdt i isolasjonen.

Periodisk måling av dielektriske tap (tgδ) og dens sammenligning med resultatene fra tidligere målinger karakteriserer tilstanden til isolasjonen, graden og intensiteten av dens aldring.

Dielektrisk styrke

I elektriske installasjoner må dielektrikumene som danner isolasjonen til spolen tåle påvirkningen av det elektriske feltet. Tyllens intensitet (spenning) øker ettersom spenningen som skaper dette feltet øker, og når feltstyrken når en kritisk verdi, mister dielektrikum sine elektriske isolerende egenskaper, den s.k. dielektrisk sammenbrudd.

Spenningen som sammenbruddet oppstår ved kalles sammenbruddsspenningen, og den tilsvarende feltstyrken er den dielektriske styrken.

Den numeriske verdien av den dielektriske styrken er lik forholdet mellom sammenbruddsspenningen og tykkelsen av dielektrikumet ved sammenbruddspunktet:

Epr = UNHC / l, kV / mm,

hvor Upr — bruddspenning, kV, l — isolasjonstykkelse ved bruddpunktet, mm.

Elektriske isolasjonsmaterialer

Fysisk-kjemiske egenskaper ved dielektriske stoffer

I tillegg til elektriske skilles følgende fysisk-kjemiske egenskaper til dielektriske stoffer.

Syretall — spesifiserer mengden (mg) kaliumhydroksid (KOH) som kreves for å nøytralisere de frie syrene i det flytende dielektrikumet og forringe dets elektriske isolerende egenskaper.

Viskositet - bestemmer graden av fluiditet til det flytende dielektrikumet, som bestemmer penetreringsevnen til lakk ved impregnering av viklingstråder, samt konveksjon av olje i transformatorer, etc.

De skiller kinematisk viskositet, målt med kapillære viskosimeter (U-formede glassrør), og den såkalte betingede viskositeten, bestemt av hastigheten til væskestrømmen fra en kalibrert åpning i en spesiell trakt. Enheten for kinematisk viskositet er Stokes (st).

Betinget viskositet målt i grader Engler.

Termisk motstand - evnen til et materiale til å utføre sine funksjoner når det utsettes for en driftstemperatur i en tid som kan sammenlignes med den estimerte perioden for normal drift av elektrisk utstyr.

Under påvirkning av oppvarming oppstår termisk aldring av elektriske isolasjonsmaterialer, som et resultat av at isolasjonen slutter å oppfylle kravene som stilles til den.

Varmemotstandsklasser av elektriske isolasjonsmaterialer (GOST 8865-70).Bokstaven indikerer klassen av varmemotstand, og tallene i parentes - temperatur, ° C

Y (90) Fiberholdige materialer av cellulose, bomull og natursilke, ikke impregnert eller dyppet i flytende elektrisk isolasjonsmateriale A (105) Fibrøse materialer av cellulose, bomull eller naturlig, viskose og syntetisk silke, impregnert eller dyppet i flytende elektrisk isolasjonsmateriale D (120) Syntetiske materialer (filmer, fibre, harpikser, forbindelser) B (130) Glimmer, asbest og glassfibermaterialer brukt med organiske bindemidler og impregneringsmidler F (155) Glimmer, asbest og glassfibermaterialer kombinert med syntetiske bindemidler stoffer og impregneringsmidler H (180) ) Materialer basert på glimmer, asbest og glassfiber i kombinasjon med silisium silisium bindemidler og impregneringsforbindelser C (over 180) Glimmer, keramiske materialer, glass, kvarts eller kombinasjoner derav uten bindemidler eller med uorganiske bindemidler stoffer

Mykningspunkt hvor faste dielektriske stoffer som har en amorf tilstand i kald tilstand (harpikser, bitumen) begynner å myke. Mykningspunktet bestemmes når den oppvarmede isolasjonen presses ut av en ring eller et rør ved hjelp av en stålkule eller kvikksølv.

Dropppunkt der den første dråpen skiller seg og faller fra begerglasset (med en åpning på 3 mm i diameter i bunnen) der testmaterialet varmes opp.

Dampflammepunkt der en blanding av isolerende væskedamp og luft antennes av den presenterte brennerflammen. Jo lavere flammepunktet til væsken er, desto større er flyktigheten.

Fuktbestandighet, kjemisk motstand, frostbestandighet og tropisk motstand dielektriske stoffer - stabilitet av elektriske og fysisk-kjemiske egenskaper til elektriske isolasjonsmaterialer når de utsettes for fuktighet, syrer eller baser ved lave temperaturer i området fra -45 ° til -60 ° C, som samt tropisk klima, preget av høy og kraftig skiftende lufttemperatur i løpet av dagen, høy luftfuktighet og forurensning, tilstedeværelse av muggsopp, insekter og gnagere.

Motstand mot lysbue- og korona-dielektriske stoffer - motstanden til elektriske isolasjonsmaterialer mot effekten av ozon og nitrogen som frigjøres under stille utladning - korona, samt motstand mot virkningen av elektriske gnister og stabil lysbue.

Termoplastiske og herdeplastiske egenskaper til dielektriske stoffer

Termoplastiske elektriske isolasjonsmaterialer er de som i utgangspunktet er faste når de er kalde, mykner når de varmes opp og løses opp i egnede løsemidler. Etter avkjøling stivner disse materialene igjen. Ved gjentatt oppvarming forblir deres evne til å myke og oppløses i løsemidler. Oppvarming av slike materialer forårsaker derfor ingen endringer i deres molekylære struktur.

I motsetning til dem, de såkalte termohærdende materialene etter varmebehandling i en passende modus, herder de (baker). Ved gjentatt oppvarming mykner de ikke og løses ikke opp i løsemidler, noe som indikerer irreversible endringer i deres molekylære struktur som skjedde under oppvarming.

Mekaniske egenskaper til isolasjonsmaterialer er: maksimal strekkstyrke, kompresjon, statisk og dynamisk bøyning, samt stivhet.