Электроизоляционные материалы (диэлектрики) обладают большим удельным объемным сопротивлением порядка (1010—2020 Ом·м) и служат для изоляции токоведущих частей с разными электрическими потенциалами. Диэлектрик
различают по физическому состоянию (при температуре 20 °С) — газообразные» жидкие и твердые.
Электроизоляционные материалы характеризуются электрическими, механическими, физико-химическими и тепловыми свойствами. Основные из них следующие, удельное электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь, предел прочности при растяжении и нагревостойкость.
Из газообразных диэлектриков широко используют воздух (в подавляющем большинстве электротехнических изделий и устройств), При повышении давления электрическая прочность воздуха возрастает, что используется, например, в образцовых конденсаторах напряжением 1—35 кВ, имеющих стабильные характеристики при очень низких потерях энергии.
В высоковольтных кабелях применяют химически инертный газ азот под давлением. В конструкциях высоковольтных аппаратов используется элегаз, имеющий более высокую, чем воздух, электрическую прочность, что позволяет существенно снизить объем аппаратов. На элегазе выполняют взрывобезопасное электрооборудование, так как он химически инертен и не реагирует с медью и алюминием.
Жидкие диэлектрики — нефтяные масла и синтетические жидкие диэлектрики— широко применяются в электротехнической промышленности. Нефтяные масла используют для заливки маслонаполненных трансформаторов, выключателей, силовых кабелей, конденсаторов, высоковольтных выводов изоляторов. Синтетические жидкие диэлектрики используют при заливке бумажных конденсаторов и других электротехнических изделий. Удельное объемное сопротивление жидких диэлектриков находится в диапазоне 1012 — 1015 Ом-см.
Твердые электроизоляционные материалы классифицируют по структуре, составу и области применения. К твердым диэлектрикам относят и те материалы, которые в процессе производства из жидких превращаются в твердые (например, лаки, заливочные составы — компаунды).
Волокнистые электроизоляционные материалы относятся к группе твердых диэлектриков, отличаются высокой пористостью и гигроскопичностью (способностью к поглощению влаги), поэтому для повышения электрической прочности их обычно пропитывают электроизоляционными лаками или составами.
Древесина используется как конструкционно-изоляционный материал в масляных трансформаторах и выключателях (бук, граб); при изготовлении высоковольтных штанг и древесно-слоистых пластиков используют березу и лиственницу.
Электроизоляционные бумаги и картоны различного типа и назначения изготовляют как из органической целлюлозы, так и из неорганических волокон стекла, асбеста. Основное применение— изоляция обмоточных проводов и кабелей, пазов электрических машин, трансформаторов, диэлектрик конденсаторов.
Пряжи, ткани, ленты с последующей пропиткой электроизоляционными жидкими составами применяют для изоляции проводов. Л а к о т к ани, лакобумага служат для изоляции проводов, обмоток электрических машин, аппаратов, трансформаторов
Слоистые пластики получают прессованием различных материалов: бумаги (гетинакс), асбеста (асбоцемент) древесного шпона (древесно-слоистый пластик). Эти материалы применяют для изготовления изоляционных прокладок и деталей, для изоляции сердечников высоковольтных вводов.
Пластмассы изготовляют со всевозможными наполнителями. Их электрическая прочность 5—24 кВ/мм.
Слюда имеет электрическую прочность не менее 18 кВ/мм и служит основным диэлектриком в конденсаторах и обмотках электрических машин.
Керамические материалы служат для производства различных изоляторов, установочных деталей (каркасы катушек, детали выключателей и разъемов).
Стекло применяют для изготовления изоляторов стекловолокна, стеклоткани и стеклобумаги.
8. Основные характеристики электроизоляционных материалов
Материал, марка | Рабочая | Свойства, область применения |
Картон электроизоляционный ЭВГ, ЭВП, ЭВТ, ЭВ | 105 | Каландрированный, выпускают в листах и рулонах. |
Пленкоэлектрокартон | 120 | Листовой, с повышенной механической и электрической прочностью. |
Фибра листовая ФТ, ФЭ | 105 | Техническая с содержанием хлористого цинка 0,2 %. Конструкционные детали в электрических машинах и аппаратах, пазовые клинья при низком напряжении |
Асбест | До 400 | Обладает высокой нагревостойкостью. |
Асбоцемент | Высокая нагревостойкость, повышенная механическая прочность. | |
Полистирол | 70 | Высокие электроизоляционные свойства. |
Полипропилен | 120 | Стойкий к воде и растворителям. |
Пластикат поливинилхлоридный | 160 | Негорючий, химически стойкий. Гибкая изоляция проводов, трубки, шланги, ленты |
Винипласт | 60 | Негорючий, ударопрочный, химически стойкий. Конструкционные детали электрических аппаратов |
Фторопласт | До 250 | Химически стойкий, негорючий, роговидный. |
Эбонит | 55 | Твердый, роговидный материал на основе каучуков, хорошо обрабатываются. |
Продолжение табл. 8
Материал, марка | Рабочая температура, °С | Свойства, область применения |
Гетинакс: |
| Обладает высокой стойкостью к минеральным маслам. Наполнитель—специальная пропиточная бумага |
II | 105 | Изделия, работающие при нормальных климатических условиях, в трансформаторном масле |
III |
| Для работы в условиях повышенной влажности |
IV |
| Для тропических условии |
V-l, V-2, VI |
| Применение то же, что и у гетинакса I |
VII |
| Повышенные электрические характеристики |
VIII |
| Применяют для изготовление печатных плат |
Асбогетинакс А-1, А-2 | 130, | Слоистая пластмасса на основе бакелитовой смолы и асбестовой бумаги. |
Дельта-древесина: | 130 | Панельный листовой материал |
ДСП-В-Э | 105 | Древеснослоистый материал из листов березового шпона. |
Текстолит А, Б, Г | 105 | Текстолит имеет наполнитель из ткани. |
Стеклотексто | 105 | Для работы при повышенной частоте |
СТ, СТ-Б, СТ-1 | 130 | Наполнитель — бесщелочные стеклянные ткани. |
СТ-2 | 155 | Повышенная жесткость |
СТЭФ, СТ, ЭФ-1, СТК | 180 | Малые допуски по толщине и малая величина коробления. Нормальные условия работы |
CTK-41/V | 180 | Водостойкий, хорошо обрабатывается |
Асботекстолит ACT-A, АСТ-Б | 130 | Основа — асбестовая ткань и бакелитовая смола. |
Резину выпускают мягкую и твердую. Мягкую резину используют для изоляции токоведущих жил в проводах и кабелях; для изготовления изоляционных прокладок и защитных средств (перчаток, ковриков, бот). Из твердой резины (эбонита) изготовляют различные электроизоляционные изделия.
В последнее время широкое распространение получили высокополимерные электроизоляционные материалы; полистирол, полиэтилен, поликапролактан (капрон), винипласт, фторопласт, эскапон, эбонит и др. Они обладают электрической прочностью в пределах 2—42 кВ/мм и применяются для изготовлении каркасов катушек, электроизоляционных и конструктивных деталей аппаратов низкого напряжения. Характеристики основных твердых электроизоляционных материалов приведены в табл. 8.
