2015-07-04
4809
Для создания изоляционных конструкций применяются разнообразные твердые диэлектрические материалы, отличающиеся происхождением,- структурой, физико-механическими свойствами и электрическими характеристиками.
В изоляционных конструкциях твердый диэлектрик может использоваться отдельно, а также входить в состав комбинированной изоляции как одна из ее важнейших частей, поскольку твердая часть изоляции несет механическую нагрузку.
Одной из особенностей твердой изоляции является возможность ее теплового пробоя вследствие затрудненного теплоотвода. Поэтому твердые диэлектрики должны обладать малыми диэлектрическими потерями, высокой теплостойкостью и хорошей теплопроводностью.
Твердая изоляция в отличие от газообразной и жидкой после пробоя не самовосстанавливается. Это свойство твердые диэлектрики придают также комбинированной изоляции, в состав которой они входят.
В таблице 1 приведены электрические характеристики некоторых твердых изоляционных материалов, при этом указанная в ней электрическая прочность Епротносится к тонким образцам.
|
|
|
Неорганическая изоляция устойчива к внешним воздействиям, долговечна и имеет невысокую стоимость. Из керамических материалов отметим стеатит, изготавливаемый из талька* каолина и углекислого бария по технологии, аналогичной производству фарфора. Стеатит обладает механической прочностью, превышающей фарфор в 2—3 раза, малыми диэлектрическими потерями и высокой теплостойкостью. Особенно низкий tgδ стеатит имеет при высоких частотах, поэтому он используется в основном для изоляции радиоустройств.
Таблица 1
| Изоляционные материалы | Епр, кВ/см | Ε при 50 Гц | tgδ при 50 Гц |
| Неорганические материалы: электрофарфор стеатит стекло и стеклотекстолит слюдяные изделия асбест Органические материалы: а) на основе целлюлозы: бумаги и картоны фибра гетинакс и текстолит пропитанная древесина б) синтетические материалы: термопластичные (полиэтилен, полистрол, фторопласт и др.) термореактивные (эпоксидные компаунды) | 280-350 380-500 100-480 120-500 30-60 100-500 35-70 160-200 40-80 250-600 250-500 | 6-7,2 6,5-7 6-8 5,8-7,5 7-8 2,2-2,7 - 5-8 7-8 2,2-4 - | 0,02-0,04 0,0005-0,003 0,003-0,05 0,008-0,07 0,2-0,5 0,001-0,03 - 0,02-0,18 0,06-0,3 0,0001-0,0008 0,01-0,05 |
Стеклоткань, спрессованная в несколько слоев и пропитанная изоляционными смолами, называется стеклотекстолитом. Этот материал имеет высокую теплостойкость и может надежно работать при температурах до 180°С.
Слюда обладает высокими электрическими и механическими свойствами, высокой теплостойкостью. Добывается она в кусках, которые расщепляются на тонкие (толщиной 0,01—0,02 мм) листочки, имеющие большую гибкость. Эта так называемая щипаная слюда является исходным материалом, для многих изоляционных, материалов. Миканит листовой материал, состоящий из клееных лаками или смолами и спрессованных листочков слюды. Если при изготовлении листовой заготовки под слюду подкладывают подложку из бумаги или другого материала, то получают микафолий. Из отходов слюды изготавливается слюдинит – пропитанная изоляционными лаками масса из мелких кусочков слюды, нанесенная на подложку.
|
|
|
Асбест – негорючий и теплостойкий минерал. Благодаря волокнистой структуре из него изготавливаются ткани, листы, плиты и пр. Используется для теплостойкой изоляции, предохранения от действия электрической дуги. Из-за наличия окислов железа и влаги асбест является полупроводящим материалом (удельное сопротивление до 104 Ом∙м) и поэтому используется также в качестве полупроводящих покрытий и прокладок.
Органическая изоляция создается на основе целлюлозы, синтетических материалов или каучука. Основными недостатками изоляции на основе целлюлозы являются ее высокая гигроскопичность и низкая теплостойкость. Для уменьшения гигроскопичности бумагу пропитывают лаками или смолами. Пропитанные термореактивной бакелитовой смолой и спрессованные листы бумаги после термообработки образуют монолитный материал с высокими с высокими механическими свойствами, называют текстолитом.
Бумага обработанная хлористым цинком и спрессованная в виде листов или труб, называется фиброй. Этот материал поддается всем видам механической обработки и используется для обеспечения дугогашения в трубчатых разрядниках.
Высушенная и пропитанная древесина твердых пород используется для изготовления крепежных деталей. При термическом разложении фибра выделяет большое количество газов, поэтому она используется для изготовления крепежных деталей и прокладок. Из тонких листов древесного шпона после пропитки изоляционными смолами, прессования и термообработки получают дельта-древесину – листовой материал с высокими механическими свойствами и хорошими электрическими характеристиками.
Большой класс твердых изоляционных материалов составляют синтетические полимерные диэлектрики. Термопластичные материалы, размягчающиеся и плавящиеся при нагреве до нескольких сотен градусов, применяются для изготовления прессованных изделий и тонких пленок; полиэтилен нашел применение в качестве изоляции силовых кабелей напряжением до 35 кВ.
Компаунды на основе эпоксидной смолы являются термореактивными материалами: после нагрева они теряют пластичность, затвердевают и становятся нерастворимыми. Они используются для изготовления литой изоляции трансформаторов, аппаратов и герметизированных распредустройств.
