Caracteristicile materialelor electroizolante

Materialele electroizolante sunt materiale cu care firele sunt izolate. Au: rezistență ridicată, rezistență electrică — capacitatea materialului de a rezista la defalcare prin tensiunea sa electrică și pierderile electrice, caracterizată prin tangenta unghiului de pierdere, rezistență la căldură, caracterizată prin temperatura maxim admisă pentru un anumit dielectric în timpul utilizarea sa pe termen lung în echipamentele electrice.

Materiale electrice izolante - Dielectricii pot fi solizi, lichidi și gazoși.

Scopul materialelor electroizolante din energie electrică este de a crea între părțile care au potențiale electrice diferite, un astfel de mediu care să împiedice trecerea curentului între acele părți.

Distingeți caracteristicile electrice, mecanice, fizico-chimice și termice ale dielectricilor.

Caracteristicile electrice ale dielectricilor

Rezistență în vrac - rezistența unui dielectric atunci când trece un curent continuu prin el. Pentru un dielectric plat este egal cu:

Rv = ρv (d / S), ohm

unde ρv — rezistența de volum specifică a dielectricului, care este rezistența unui cub cu muchia de 1 cm, când un curent continuu trece prin două laturi opuse ale dielectricului, Ohm-cm, S este aria secțiunii transversale a dielectricul prin care trece curentul (aria electrozilor), cm2, e — grosimea dielectricului (distanța dintre electrozi), vezi

Rezistența dielectrică a suprafeței

Rezistența de suprafață - rezistența unui dielectric atunci când un curent trece prin suprafața sa. Această rezistență este:

Rs = ρs (l / S), Ohm

unde ps — rezistența specifică a suprafeței unui dielectric, care este rezistența unui pătrat (de orice dimensiune) atunci când un curent continuu trece dintr-o parte în opusul său, Ohm, l- lungimea suprafeței dielectrice (în direcția curgerii curentului) ), cm, C — lățimea suprafeței dielectrice (în direcția perpendiculară pe fluxul de curent), vezi

Constanta dielectrică.

După cum știți, capacitatea unui condensator - un dielectric închis între două plăci metalice paralele și opuse (electrozi) este:

C = (ε S) / (4π l), cm,

unde ε — constanta dielectrică relativă a materialului, egală cu raportul dintre capacitatea unui condensator cu un dielectric dat și capacitatea unui condensator cu aceleași dimensiuni geometrice, dar al cărui dielectric este aerul (sau mai degrabă vid); C - aria electrodului condensatorului, cm2, l - grosimea dielectricului închis între electrozi, vezi

Unghiul de pierdere dielectrică

Pierderea de putere într-un dielectric atunci când i se aplică un curent alternativ este:

Pa = U NS Ia, W

unde U este tensiunea aplicată, Ia este componenta activă a curentului care trece prin dielectricul, A.

După cum se știe: Ia = AzR / tgφ = AzRNS tgδ, A, Azr = U2πfC

unde Azp este componenta reactivă a curentului care trece prin dielectric, A, C este capacitatea condensatorului, cm, f este frecvența curentului, Hz, φ — unghiul la care vectorul curent care trece prin dielectric este înaintea vectorului de tensiune aplicat acestui dielectric, grade, δ — unghi complementar cu φ la 90 ° (unghi de pierdere dielectrică, grade).

În acest fel, se determină cantitatea de pierdere de putere:

Pa = U22πfCtgδ, W

De mare importanță practică este problema dependenței lui tgδ de mărimea tensiunii aplicate (curba de ionizare).

Cu izolație omogenă, fără delaminare și fisurare, tgδ este aproape independentă de mărimea tensiunii aplicate; în prezența delaminării și fisurii, cu creșterea tensiunii aplicate, tgδ crește brusc datorită ionizării golurilor conținute în izolație.

Măsurarea periodică a pierderilor dielectrice (tgδ) și compararea acesteia cu rezultatele măsurătorilor anterioare caracterizează starea izolației, gradul și intensitatea îmbătrânirii acesteia.

Rezistență dielectrică

In instalatiile electrice, dielectricii care formeaza izolatia bobinei trebuie sa reziste actiunii campului electric. Intensitatea (tensiunea) tulului crește pe măsură ce tensiunea care creează acest câmp crește, iar când intensitatea câmpului atinge o valoare critică, dielectricul își pierde proprietățile de izolare electrică, așa-numitele defalcare dielectrică.

Tensiunea la care are loc defectarea se numește tensiune de defalcare, iar intensitatea câmpului corespunzătoare este rezistența dielectrică.

Valoarea numerică a rigidității dielectrice este egală cu raportul dintre tensiunea de rupere și grosimea dielectricului în punctul de defectare:

Epr = UNHC / l, kV / mm,

unde Upr — tensiunea de avarie, kV, l — grosimea izolației la punctul de avarie, mm.

Materiale electroizolante

Caracteristicile fizico-chimice ale dielectricilor

Pe lângă cele electrice, se disting următoarele caracteristici fizico-chimice ale dielectricilor.

Numărul de aciditate — specifică cantitatea (mg) de hidroxid de potasiu (KOH) necesară pentru a neutraliza acizii liberi conținuti în dielectricul lichid și pentru a-i degrada proprietățile de izolare electrică.

Vâscozitatea — determină gradul de fluiditate al dielectricului lichid, care determină capacitatea de penetrare a lacurilor la impregnarea firelor de înfășurare, precum și convecția uleiului în transformatoare etc.

Ei disting vâscozitatea cinematică, măsurată cu viscozimetre capilare (tuburi de sticlă în formă de U), și așa-numita vâscozitate condiționată, determinată de viteza fluxului de fluid dintr-un orificiu calibrat într-o pâlnie specială. Unitatea de măsură a vâscozității cinematice este Stokes (st).

Vâscozitatea condiționată măsurată în grade Engler.

Rezistența termică - capacitatea unui material de a-și îndeplini funcțiile atunci când este expus la o temperatură de funcționare pentru o perioadă de timp comparabilă cu perioada estimată de funcționare normală a echipamentului electric.

Sub influența încălzirii, are loc îmbătrânirea termică a materialelor de izolare electrică, în urma căreia izolația încetează să îndeplinească cerințele impuse acesteia.

Clasele de rezistență la căldură ale materialelor electroizolante (GOST 8865-70).Litera indică clasa de rezistență la căldură, iar numerele dintre paranteze - temperatură, ° C

Y (90) Materiale fibroase din celuloză, bumbac și mătase naturală, neimpregnate sau scufundate în material electroizolant lichid A (105) Materiale fibroase din celuloză, bumbac sau mătase naturală, viscoză și sintetică, impregnate sau înmuiate în material electroizolant lichid D (120) Materiale sintetice (filme, fibre, rășini, compuși) B (130) Mică, azbest și materiale din fibră de sticlă utilizate cu lianți organici și impregnanți F (155) Mica, azbest și materiale din fibră de sticlă combinate cu substanțe și substanțe de impregnare pentru lianți sintetici H (180) ) Materiale pe bază de mică, azbest și fibră de sticlă în combinație cu lianți siliciu și compuși de impregnare C (peste 180) Mica, materiale ceramice, sticlă, cuarț sau combinații ale acestora fără lianți sau cu substanțe de legare anorganice

Punct de înmuiere în care dielectricii solizi având o stare amorfă în stare rece (rășini, bitum) încep să se înmoaie. Punctul de înmuiere este determinat atunci când izolația încălzită este stoarsă dintr-un inel sau dintr-un tub folosind o bilă de oțel sau mercur.

Punct de picătură în care prima picătură se separă și cade din pahar (cu o deschidere de 3 mm în diametru în partea inferioară) în care materialul de testat este încălzit.

Punct de aprindere a vaporilor la care un amestec de vapori lichid izolatori și aer este aprins de flacăra arzătorului prezentată. Cu cât punctul de aprindere al lichidului este mai scăzut, cu atât este mai mare volatilitatea acestuia.

Rezistență la umiditate, rezistență chimică, rezistență la îngheț și rezistență tropicală dielectrici - stabilitatea caracteristicilor electrice și fizico-chimice ale materialelor electroizolante atunci când sunt expuse la umiditate, acizi sau baze la temperaturi scăzute în intervalul de la -45 ° la -60 ° C, ca precum și climatul tropical, caracterizat prin temperatură ridicată și în schimbare bruscă a aerului în timpul zilei, umiditatea și poluarea sa ridicată, prezența mucegaiurilor, insectelor și rozătoarelor.

Rezistența la arc și dielectricii corona — rezistența materialelor electrice izolante la efectele ozonului și azotului eliberat în timpul descărcării silențioase — corona, precum și rezistența la acțiunea scânteilor electrice și a arcului stabil.

Proprietățile termoplastice și termorigide ale dielectricilor

Materialele electroizolante termoplastice sunt cele care sunt inițial solide la rece, se înmoaie când sunt încălzite și se dizolvă în solvenți adecvați. După răcire, aceste materiale se solidifică din nou. Cu încălzirea repetată, capacitatea lor de a se înmuia și dizolva în solvenți rămâne. Astfel, încălzirea unor astfel de materiale nu provoacă modificări ale structurii lor moleculare.

Spre deosebire de ele, așa-numitele materiale termorigide după tratamentul termic într-un mod adecvat, se întăresc (coc). La încălzirea repetată, ele nu se înmoaie și nu se dizolvă în solvenți, ceea ce indică modificări ireversibile ale structurii lor moleculare care au avut loc în timpul încălzirii.

Caracteristicile mecanice ale materialelor izolante sunt: ​​rezistența maximă la tracțiune, compresiune, încovoiere statică și dinamică, precum și rigiditatea.