Строение электротехнических материалов

В зависимости от соотношения энергии теплового движения частиц (атомов, ионов, молекул), образующих данное вещество, и энергии их взаимодействия все материалы при нормальных условиях могут находиться в газообразном, жидком или твердом состоянии. Переход вещества из газообразного состояния в жидкое и далее в твердое сопровождается ростом упорядоченности в расположении частиц в пространстве.

Газообразное состояние – когда энергия теплового движения частиц превышает энергию их взаимодействия. Молекулы газа находятся в постоянном хаотическом движении. Лишь незначительная часть молекул ионизирует с образованием ионов и электронов.

В жидком состоянии энергия теплового движения частиц сравнима с энергией их взаимодействия. В диэлектриках этими частицами являются молекулы, которые образуют неустойчивые комплексы, непрерывно распадающиеся и вновь образующиеся. В жидкостях имеет место ближний порядок. Недиссоциированные жидкости являются диэлектриками. Расплавы и водные растворы электролитов – проводники второго рода.

В твердом состоянии энергия взаимодействия частиц, образующих вещество, значительно превышает энергию их теплового движения. Такими частицами являются атомы, ионы или молекулы, которые расположены либо в геометрическом правильном порядке, образуя кристаллическое тело, либо в хаотическом, в беспорядке, образуя аморфное тело.

Строение аморфных твердых тел сходно со строением жидкостей, но в отличие от жидкостей для аморфных твердых тел характерна высокая вязкость.

В кристаллическом теле частицы расположены на определенном расстоянии друг от друга в определенном порядке, образуя кристалл. Кристалл сформирован из пространственной кристаллической решетки, которая состоит из многократно повторяющихся элементарных кристаллических ячеек. Вершины ячейки называются узлами, а расстояние между двумя соседними узлами – периодом или параметром решетки. Все свойства кристаллических тел определяются типом и параметром кристаллической решетки.

В зависимости от того, какие частицы (атомы, ионы или молекулы) находятся в узлах решетки, различают типы кристаллических структур: атомные, металлические, ионные и молекулярные. Характерная особенность кристаллических тел – анизотропия их свойств, которая проявляется только у монокристаллов.

Монокристалл – это огромное число одинаково ориентированных элементарных ячеек, т. е. это большой одиночный кристалл. Однако в основном кристаллические вещества являются поликристаллическими и состоят из множества сросшихся мелких кристаллов, не имеющих одинаковой ориентации. Кристаллы неправильной геометрической формы называют зернами или кристаллитами, они малы и в металлах их можно увидеть только при значительном увеличении.

Некоторые вещества находятся в аморфно-кристаллическом состоянии, в них существуют две фазы: аморфная и кристаллическая. Такое строение имеют многие полимеры, ситаллы (стекла специального состава) и др.

3.2. Диэлектрические материалы

Все диэлектрические материалы имеют молекулярное или ионное строение. Молекулы, в свою очередь, образованы из атомов, атомы и ионы – из электронов и положительно заряженных ядер. При этом суммарный заряд всех отрицательно и положительно заряженных частиц, образующих диэлектрик (Д) как молекулярного так и ионного строения, равен нулю.

Идеальный Д состоит только из связанных между собой заряженных частиц (свободных зарядов в нем нет), поэтому электропроводность в идеальном Д отсутствует. Под действием приложенного электрического поля все связанные заряженные частицы Д упорядоченно смещаются из своих равновесных состояний только на ограниченные расстояния, а диполи ориентируются по полю; в результате Д поляризуется. Поляризация – такое явление, когда под воздействием внешнего электрического поля происходит ограниченное смещение связанных заряженных частиц и некоторое упорядочение в расположении дипольных молекул. В результате этого в Д образуется электрический дипольный момент. Упорядоченное смещение заряженных частиц и ориентация диполей приводят к образованию в материале токов смещения.

В реальных диэлектриках в результате дефектов строения и присутствия ионной примеси кроме связанных заряженных частиц имеются еще и свободные заряженные частицы (свободные заряды), которые не связаны с определенными молекулами или атомами и поэтому не имеют постоянных равновесных положений. Под действием приложенного электрического поля они направленно перемещаются в диэлектрике на относительно большие расстояния. Подходя к электродам, свободные частицы разряжаются на них, образуя электрический ток. Поскольку количество этих зарядов в Д очень мало, их электропроводность низка. Способность диэлектриков поляризоваться под действием приложенного электрического поля является их фундаментальным свойством.

В поляризованном диэлектрике связанные разноименно заряженные частицы после смещения остаются в поле взаимодействия друг с другом. Возникающие при этом заряды – это заряды самого диэлектрика, они его часть.

Часть энергии приложенного электрического поля, которая рассеивается в диэлектрике за единицу времени, называют диэлектрическими потерями; эта энергия переходит в тепло и Д нагревается. При недопустимо высоких диэлектрических потерях электроизоляционная конструкция может нагреться до температуры теплового разрушения, т. е. наступит электротепловой пробой.

Диэлектрики образуют самую многочисленную группу электротехнических материалов, они могут быть газообразными, жидкими или твердыми, кристаллическими или аморфно-кристаллическими, органическими или неорганическими, пассивными или активными. Все они не пропускают электрический ток (имеют высокое сопротивление) и поляризуются в электрическом поле.

3.2.1. Жидкие диэлектрики

У жидких диэлектриков по сравнению с газообразными выше теплоемкость и электрическая прочность, значительно выше теплопроводность. Электрические свойства зависят от степени очистки жидких диэлектриков, даже небольшое содержание примеси значительно снижает их электрические характеристики. Особенно существенно на электрическую прочность жидких диэлектриков влияет нерастворенная полярная примесь (вода).

Электрическая прочность диэлектрика Е_пр – минимальное значение напряженности приложенного электрического поля, при котором наступает пробой диэлектрика:

E_пр = U_пр / h, (1)

где U_пр – напряжение, при котором наступает пробой диэлектрика;

h – толщина диэлектрика в месте пробоя.

В международной системе электрическая прочность диэлектрика E_пр имеет размерность В/м.

Электрическая прочность любого диэлектрика зависит от степени его однородности.

Основное назначение жидких Д заключается в повышении электрической прочности твердой пористой изоляции, отводе тепла от обмоток трансформаторов, гашении электрической дуги в масляных выключателях. В конденсаторах жидкие диэлектрики, пропитывая твердую изоляцию, повышают ее электрическую прочность, пробивное напряжение и емкость конденсатора.

Наиболее распространенными жидкими Д являются нефтяные масла: трансформаторное, конденсаторное, кабельное.

Нефтяные электроизоляционные масла получают путем ступенчатой перегонки нефти с выделением и последующей обработкой первой масляной фракции – солярового масла. В ряде случаев электроизоляционные масла дополнительно обрабатывают адсорбентами, которые активно поглощают остатки воды.

Нефтяные масла – слабовязкие, практически неполярные жидкости, по химическому составу они представляют собой смесь различных углеводородов с присадками, улучшающими их стойкость к термоокислительному старению, и температурно-вязкостные характеристики.

Нефтяные масла желтого цвета (от почти бесцветного до темного). Чем лучше очистка, тем светлее масло. С ростом содержания ароматических углеводородов и полярной примеси гигроскопичность масел увеличивается, поэтому масла окисленные всегда более гигроскопичны и имеют пониженные электрические свойства. Химический состав и свойства масел зависят от месторождения нефти.

Нефтяное трансформаторное масло широко применяется в высоковольтных аппаратах: трансформаторах, масляных выключателях, высоковольтных вводах и т. п. В трансформаторах оно выполняет две функции: первая – заполняет поры волокнистой изоляции и промежутки между проводами обмоток (зазор в токопроводящих частях с баком трансформатора значительно повышает электрическую прочность изоляции), вторая – улучшает отвод тепла, выделяющегося за счет потерь мощности в обмотках и в сердечнике трансформатора. В масляных выключателях масло способствует быстрому гашению электрической дуги.

Масло подразделяется на следующие группы:

свежее – поступившее от завода-изготовителя, оно может иметь отклонения от нормы по влаго- и газосодержанию;

чистое, сухое – это масло «свежее», дополнительно прошедшее обработку (осушение), оно готово к заливке в электрооборудование;

регенерированное – отработанное, прошедшее очистку различными методами до требований нормативно-технической документации и пригодное для дальнейшего применения;

эксплуатационное – залитое в оборудование и по показателям соответствующее нормам на эксплуатацию;

отработанное – слитое из оборудования по истечении срока службы или утратившее в эксплуатации качества, установленные нормативно-технической документацией.

Физико-химические свойства нефтяного трансформаторного масла в значительной мере определяются химическим составом и строением образующих его углеводородов.

Плотность изменяется в пределах от 850 до 900 кг/м³. Чем больше в масле ароматических углеводородов, тем выше его плотность.

Удельная теплоемкость и удельная теплопроводность существенно влияют на процесс отвода тепла, выделяющегося вследствие потерь в обмотках и сердечнике трансформатора, они зависят от температуры и с ее повышением увеличиваются.

Вязкость масла. Под вязкостью понимают внутреннее трение, проявляющееся при относительном движении соседних слоев жидкости друг относительно друга и зависящее от молекулярных сил сцепления. С повышением температуры вязкость масла уменьшается, а при низкой температуре значительно возрастает.

Содержание воды (влаги) в трансформаторном масле ухудшает его эксплуатационные свойства. При увеличении содержания воды она осаждается на дно сосуда. При содержании 0,05 % нерастворенной воды электрическая прочность масла снижается более чем на 20 %.

Масло может увлажняться как при транспортировке и хранении, так и в процессе эксплуатации. Контакт с воздухом, всегда содержащим влагу, и процессы старения масла – причины попадания в масло влаги. Опасны и последствия электролиза воды, находящейся в масле. Ионизация образующихся при электролизе воды пузырьков водорода и кислорода служит причиной пробоя масла.

Нефтяные масла – горючая жидкость. Степень огнеопасности зависит от содержания в масле легкоиспаряющихся горючих веществ и оценивается температурой вспышки. У трансформаторного масла эта температура должна быть в пределах 135 – 150°С, не ниже 135°С.

Температура застывания масла – очень важная характеристика для масел, используемых в масляных выключателях и контактных устройствах, которые используются для регулирования напряжения под нагрузкой; подобные устройства эксплуатируются на открытых подстанциях в районах с суровой зимой. С понижением температуры вязкость масла возрастает, а следовательно, надежность работы электроаппарата резко снижается. В соответствии с требованиями, предъявляемыми к трансформаторным маслам, отечественные трансформаторные масла имеют температуру застывания не выше – 45°С.

При эксплуатации маслоналивного электрооборудования под воздействием кислорода воздуха в масле протекают необратимые химические процессы, приводящие к ухудшению всего комплекса его эксплуатационно-технических характеристик. Происходит старение масла.

Происходящие процессы существенно ускоряются под действием теплового и электрического полей, эти процессы вызывают ионную проводимость масла, образование коллоидных частиц и более высокомолекулярных продуктов – шлама, а эти частицы, в свою очередь, увеличивают электропроводимость и диэлектрические потери.

Окислительные процессы старения существенно возрастают с повышением температуры. Увеличение температуры на каждые 10°С ускоряет процессы старения в среднем в 2 – 4,5 раза. При этом снижается и пожаробезопасность, поэтому наивысшей рабочей температурой масла считают температуру 95°С.

Старение ухудшает рабочие параметры масла, поэтому при получении масла, его хранении перед заливкой его в электрооборудование, а также в процессе эксплуатации следует проводить систематический контроль рабочих параметров масла в соответствии с требованиями технической документации.

Нефтяное конденсаторное масло получают из трансформаторного путем более глубокой очистки адсорбентами и обезгаживания (удаления газов) в вакууме. Электрические свойства данного вида масла лучше, чем у трансформаторного. Температура его застывания – ниже – 45°С.

Конденсаторное масло используют для пропитки бумажных конденсаторов, в особенности силовых. В результате заполнения пор бумаги маслом пропитка увеличивает диэлектрическую проницаемость и электрическую прочность бумаги. При этом возрастают емкость и рабочее напряжение конденсатора или при тех же параметрах емкости и рабочего напряжения снижаются габариты, масса и стоимость конденсатора.

Для пропитки бумажных конденсаторов используют также вазелиновое масло, которое по электрическим свойствам близко к нефтяному конденсаторному маслу, но имеет более низкую температуру застывания (около – 50°С).

Нефтяное кабельное масло применяют для пропитки бумажной изоляции силовых кабелей с рабочим напряжением до 35 кВ в свинцовой или алюминиевой оболочке, а также для заполнения металлических оболочек маслонаполненных кабелей для напряжения до 110 кВ и выше.

Для маслонаполненных кабелей высокого давления (до 1,5 МПа) на напряжение от 110 до 500 кВ используют особо очищенное нефтяное масло, температура вспышки которого не ниже 200°С, а температура застывания должна быть не выше – 30°С.

3.2.2. Твердые диэлектрики

3.2.2.1. Термопласты, или термопластичные полимеры, – это группа диэлектриков, обладающих хорошими электрическими свойствами, аморфные или аморфно-кристаллические полимеры, нерастворимые в воде, малогигроскопичные, стойкие к химически агрессивным средам (кислотам и щелочам); при комнатной температуре они обладают гибкостью и эластичностью. При температуре выше температуры текучести термопласты переходят в вязкотекучее состояние и под действием внешнего давления принимают заданную форму, которую сохраняют после охлаждения; в этом состоянии из них изготавливают различные изделия. Повторный нагрев снова приводит термопласты в пластическое состояние.

Почти все термопласты горючи, а изделия из них пожароопасны.

В электроизоляционной технике термопласты применяют для изоляции проводов и кабелей, катушек индуктивности, а также как составную часть клеев, лаков, пластмасс и др. Все термопласты по восприятию воздействия на них электрического поля делятся на неполярные и полярные.

Неполярные термопласты имеют высокие значения удельного объемного сопротивления электрической прочности и низкие диэлектрические потери, относятся к классу высокочастотных диэлектриков.

Полиэтилен (ПЭ) – бесцветный прозрачный продукт полимеризации газообразного этилена, пожароопасен, горит голубоватым пламенем с запахом горящей парафиновой свечи.

Различные марки полиэтилена отличаются плотностью, индексом расплава, наличием или отсутствием стабилизаторов. Отдельные партии ПЭ окрашивают в различные цвета. ПЭ обладает высокой водостойкостью, изделия из него, находящиеся длительное время в напряженном состоянии, могут растрескиваться. На стойкость к растрескиванию влияют продолжительность действия нагрузки, температура и окружающая среда.

Полиэтилен широко используется в производстве разнообразных проводов и кабелей, в том числе высокочастотных и силовых.

Полипропилен (ПП) – бесцветный материал высокой прозрачности для видимого света.

Полипропилен по сравнению с ПЭ имеет более высокую нагревостойкость прочность при растяжении, большую твердость и жесткость. При комнатной температуре ПП нерастворим в органических растворителях, устойчив к действию кислот, щелочей, минеральных и растительных масел, меньше, чем ПЭ, подвержен растрескиванию под действием агрессивных сред. Электрические свойства полипропилена того же порядка, что и у полиэтилена.

Полистирол (ПС) – твердый аморфный продукт полимеризации стирола (винилбензола), пожароопасен, горит с образование сильнокоптящего пламени.

Полистирол – один из первых синтетических материалов, используемых в электро- и радиотехнике, хороший диэлектрик, его электрические свойства не зависят от влажности окружающей среды и температуры в пределах от – 80° до + 90°С, обладает высокой стойкостью к действию кислот, щелочей, солей и спиртов, относительно хрупок, при старении полистирола его хрупкость увеличивается. Для снижения хрупкости в ПС вводят до 8 % каучука. Полученный материал называют «ударопрочным полистиролом», его ударная вязкость выше, чем у ПС, в два – три раза, улучшаются показатели других физико-механических свойств.

Полистирол широко используют в технике высоких и сверхвысоких частот как диэлектрик с низкими потерями, из него изготавливают каркасы катушек индуктивности, изоляцию высокочастотных кабелей, лаки, компаунды. ПС широко применяют в производстве электрических конденсаторов.

Политетрафторэтилен (ПТФЭ) при нагревании практически не плавится, а при температуре 415°С начинает разлагаться с выделением ядовитых газов. Твердость по Бринеллю составляет 30 – 40 МПа, а удельная ударная вязкость – до 100 кД/м², это полимер молочно-белого цвета, отечественное название – «фторопласт-4», а за рубежом – «тефлон».

ПТФЭ негорюч, не растворяется ни в каких растворителях, негигроскопичен и не смачивается водой, имеет высокую стойкость к кислотам и щелочам, на него не действуют даже НNО₃ и HCl («царская водка»).

ПТФЭ – хороший диэлектрик, его электрические свойства не меняются в пределах от –60 до +200°С и в широком интервале частот – вплоть до СВЧ включительно, из него изготавливают пленки различной толщины, использующиеся в качестве ВЧ-изоляции, ПТФЭ применяют в производстве термо- и влагостойких электрических конденсаторов и кабелей, для изготовления сплошной, тонкой (эмалевой) изоляции проводов, пластин, дисков, прокладок и других уплотнительных деталей.

Полярные термопласты характеризуются повышенными значениями диэлектрической проницаемости и существенными диэлектрическими потерями, которые зависят от температуры и частоты напряжения, удельное сопротивление и электрическая прочность у полярных термопластов ниже, чем у неполярных материалов.

Политрифторхлорэтилен (ПТФХЭ) – слабополярный диэлектрик, практически негорюч, отечественное название – «фторопласт-3». В сравнении с фторопластом-4 имеет более высокую эластичность и удельную ударную вязкость, применяется в кабельной технике и конденсаторостроении, для изготовления сложных по форме радиоэлектротехнических деталей.

Поливинилхлорид (ПВХ) – практически негорюч, стоек к действию воды, щелочей, разбавленных кислот, масел, бензина и спирта. Выпускается под названием «винипласт». Это листовой или трубчатый материал, легко сваривается или склеивается, в том числе с металлами. Используется для изоляции проводов, защитной оболочки кабелей и т. п.

Полиакрилаты (ПАК) представляют собой термопластичный, аморфный, прозрачный и бесцветный материал, имеющий хорошую холодо-, масло- и щелочестойкость. Наиболее распространенным из этой группы материалов является полиметилметакрил (ПММА), известный под названием «органическое стекло (плексиглас)».

Блочный ПММА поддается формованию и вытяжке при температуре 120°С и выше, его используют в приборостроении в качестве вспомогательного конструкционного либо электроизоляционного материала, но при низких частотах и в слабых полях. ПММА применяют в переключателях и разрядниках высокого напряжения, для изготовления шкал приборов и линз, пленок, клеев и лаков, выпускают в виде листов различной толщины, стержней, листовых блоков и т. п. ПММА растворяется в дихлорэтане и ацетоне, горит, при горении потрескивает.

3.2.2.2. Реактопласты, или термореактивные полимеры (смолы) – это такие материалы, которые при нагревании претерпевают необратимые изменения свойств – отверждаются и переходят из расплавленного состояния в твердое. При повторном нагревании такой материал уже не плавится, в растворителях не растворяется. Отверждение происходит при помощи специальных веществ – отвердителей, вводимых в материал, электрические свойства их примерно такие же, что и у полярных термопластов.

Эпоксидные (ЭП) смолы – полярный диэлектрик, это большая группа материалов. Все ЭП-смолы в исходном состоянии растворяются в ацетоне и ряде других растворителей, могут длительное время храниться без изменения свойств, если к ним добавить отвердитель (1:10), то за счет процессов полимеризации произойдет отверждение без выделения побочных продуктов.

В зависимости от типа отвердителя ЭП-смолы могут отверждаться при комнатной температуре – «холодное отверждение» – либо при нагревании до 80 – 150°С – «горячее отверждение». Отвердители горячего отверждения дают возможность получить полимеры с более высокими электрическими и механическими характеристиками и с большей нагревостойкостью.

ЭП-смолы широко применяют в электро- и радиотехнике в качестве электроизоляционных и герметизирующих материалов. ЭП-смолы обладают высокой адгезией к различным материалам (металлам, органическим стеклам, керамике, пластмассам и т. п.), их используют для изготовления клеев, лаков и различных компаундов. Пленки из ЭП-смол отличаются высокой механической прочностью, химической стойкостью и стойкостью к атмосферным воздействиям.

3.2.2.3. Резины – вулканизированная многокомпонентная система на основе каучуков. Из-за своей высокой эластичности резины относятся к классу эластомеров. Отличительной особенностью эластомеров является высокая эластичность. К эластомерам относятся такие материалы, как полиуретаны, некоторые виды кремнийорганических полимеров и др. Вулканизация каучуков протекает при температуре 138 – 200°С. Каучуки вулканизируют, чтобы устранить их пластичность и повысить эластичность (упругость). У технических резин относительное удлинение при разрыве составляет 150 – 500 % и сохраняется при температуре от – 40 до – 60°С.

При изготовлении резины в ее состав кроме каучука вводят вулканизирующие агенты (серу или тиурам, а чаще – их смесь), ускорители вулканизации, наполнители (мел, тальк, каолин, окись цинка и др.), которые улучшают механические свойства и удешевляют резину (наполнители дешевле каучуков в 20 –70 раз), а также мягчители (стеарин, парафин) – для улучшения технологических свойств, антиокислители, красители и другие ингредиенты, которые составляют вместе до 65 % и более, а остальное – каучук.

В зависимости от количества серы, вводимой в каучук, различают резину мягкую и твердую. Мягкая резина содержит 1 – 3 % серы и обладает высокой эластичностью, твердая резина («эбонит») содержит 30 – 35% серы, это твердый материал с высокой стойкостью к ударным нагрузкам, но низким относительным удлинением при разрыве (2 – 5 %).

Резина широко используется в производстве проводов, кабелей, диэлектрических перчаток, галош и т. п. Ее существенный недостаток – низкая стойкость к действию озона, кислорода, света (особенно ультрафиолетового), тепла, электрических разрядов. Под действием этих факторов резина стареет, становится хрупкой и растрескивается. Если старение резины вызвано термоокислительной деструкцией, то она размягчается и становится липкой. При непосредственном контакте резины с медью сера взаимодействует с ней, образуя сернистую медь. В таких случаях жилу провода покрывают слоем оловянно-свинцового припоя. В кабельной технике используют резины, содержащие сажу; они имеют черный цвет и стойки к действию солнечного света, обладают хорошими механическими свойствами, но очень низкими электроизоляционными. Такие резины используют только в качестве шланговой изоляции кабелей.

3.2.2.4. Пластические массы (пластмассы) – это композиционные материалы, состоящие из связующего полимера, наполнителей и других ингредиентов. При эксплуатации они находятся в стеклообразном или кристалли-ческом состоянии, основными их компонентами являются связующее и наполнители.

Связующее образует матрицу, которая объединяет в единое целое все составные части пластмассы и в значительной мере обусловливает комплекс ее свойств. В качестве связующего используют органические смолы синтетические или природные, термопластичные или термореактивные, способные при нагреве и одновременном воздействии давления формоваться и приобретать заданную форму.

Наполнители образуют прерывистую фазу, прочно сцепленную связующим, по своей природе они разделяются на органические и неорганические, которые бывают порошкообразными, волокнистыми и листовыми.

К органическим порошкообразным наполнителям относятся древесная мука, лигнин и другие дисперсные материалы, к волокнистым – хлопковые и льняные очесы, синтетические волокна, текстильная и бумажная крошка, к листовым – бумага, ткань.

К неорганическим порошкообразным наполнителям относятся молотые слюда и горные породы – тальк, каолин, кальций, кварцевая мука и др., к волокнистым – стекловолокно, длинноволокнистый асбест, к листовым – слюда, стеклоткань. Наполнители улучшают механические характеристики пластмасс и удешевляют их. В пластмассы, от которых требуются высокие электроизоляционные свойства, наполнители обычно не вводят.

Кроме наполнителя в пластмассы для придания им тех или иных свойств вводят пластификаторы, отвердители, смазывающие вещества и другие специальные добавки. Таким образом, пластмасса является многокомпонентной системой.

Слоистые пластики – пластмассы, в которых наполнителем является листовой материал: бумага, ткань, нетканый материал с параллельно расположенными слоями, что определяет анизотропию их свойств. Производят слоистые пластики листового строения, профильные и в виде трубок и цилиндров. Последние называют намотанными изделиями. В зависимости от химической природы связующего и наполнителя электрические свойства электроизоляционных слоистых пластиков могут изменяться в широких пределах.

Наиболее распространенными видами этого материла являются гетинакс и текстолит.

Гетинакс – слоистый пластик, полученный прессованием бумаги в несколько слоев, пропитанной феноло- или крезолоформальдегидными смолами или их смесями; его прессуют при температуре 150 – 160°С, при которой алигомер расплавляется, заполняет поры между листами и волокнами и затвердевает.

Гетинакс на основе полиэтилентерафталатной бумаги и эпоксидной смолы имеет высокие влагостойкость, механические и электрические свойства.

Текстолит – слоистый пластик, изготовленный из нескольких слоев ткани, предварительно пропитанной каким-либо реактопластом. В качестве наполнителя используются: хлопчатобумажная, стеклянная (стеклотекстолит), полиэтилентерефталатная (лавсановый текстолит), асбестовая (асботекстолит) ткани, а также нетканые материалы.

Наиболее распространен текстолит на основе хлопчатобумажной ткани, у него более высокие значения удельной ударной вязкости, стойкости к истиранию, чем у гетинакса. Электрические свойства у них одинаковы. Стоимость текстолита в несколько раз выше, поэтому его целесообразно использовать для изделий, подвергающихся ударным нагрузкам и истиранию (детали переключателей и т. п.). У стеклотекстолита электрическая прочность в три раза выше, чем у текстолита из хлопчатобумажной ткани.

3.2.2.5. Керамические диэлектрики. Керамикой называют неорганические материалы, полученные путем спекания измельченных и тщательно перемешанных различных минералов и окислов металлов. Необходимым компонентом большинства видов керамики являются глинистые вещества.

Изменяя состав исходных компонентов керамики и технологию ее производства, получают материалы с разнообразными электрическими и механическими свойствами и различного назначения: керамику конденсаторную и установочную (изоляторную), низко- и высокочастотную, низко- и высоковольтную, высокой нагревостойкости и т. п.

Низкочастотная установочная керамика применяется для изготовления разнообразных низко- и высоковольтных изоляторов (переменного тока до напряжения 1150 кВ и постоянного – до напряжения 1500 кВ): штыревых и подвесных, опорных и проходных. Эта керамика обладает более низкими электрическими и механическими свойствами, но из нее можно изготавливать изделия сложной конфигурации.

Основным видом низкочастотной установочной керамики является электротехнический фарфор, в его состав входят глина (50 %), кварц (25) и полевой шпат (25). С повышением температуры и после длительного воздействия постоянного напряжения электрические и механические свойства электрофарфора значительно снижаются. У подвесных изоляторов ЛЭП переменного тока, которые изготовлены из низкочастотной установочной керамики, проработавших 20 – 30 лет, наблюдается потускнение глазури и краев «шапки» и появление на глазури микротрещин.

К низкочастотной установочной керамике относится высоковольтная стеатитовая керамика, изготовленная на основе минерала талька, глинистых веществ и окиси бария. Эта керамика в сравнении с электротехническим фарфором имеет повышенные электрические и механические свойства, она применяется там, где необходимо обеспечение повышенной механической прочности, а также при изготовлении высокочастотных высоковольтных изоляторов.

Кроме электротехнического фарфора и стеатитовой керамики применяется также термодугостойкая керамика, способная многократно выдерживать значительные термоудары. Термодугостойкая керамика используется для изготовления специальных изоляторов электронагревательных устройств, высоковольтных выключателей и т. п.

Более подробно состав и свойства группы диэлектрических материалов рассматриваются при изучении специальных электротехнических дисциплин.