Elektromos szigetelőanyagok és osztályozásuk. Szálas elektromos szigetelőanyagok

Néhány anyag elektromos felhasználásraaz eszközök és a tápegység áramkörök dielektromos tulajdonságokkal rendelkeznek, vagyis nagy ellenállással rendelkeznek az árammal szemben. Ez a képesség lehetővé teszi számukra, hogy ne adjanak át egy áramot, ezért használják az aktuálisan hordozó alkatrészek szigetelését. A szigetelőanyagokat nemcsak az aktuálisan hordozó részek elválasztására tervezték, hanem védelmet nyújtanak az elektromos áram veszélyes hatásai ellen. Például az elektromos készülékek tápkábeleit szigetelés borítja.

Elektromos szigetelőanyagok és azok alkalmazása

Elektromos szigetelőanyagokat széles körben használnak.az iparban, a rádióban és a műszerekben, az elektromos hálózatok fejlesztésében. Az elektromos eszköz normális működése vagy a tápegység biztonsága nagyban függ az alkalmazott dielektrikáktól. Az elektromos szigetelésre szánt anyag bizonyos paraméterei meghatározzák annak minőségét és képességeit.

A szigetelőanyagok használata miattbiztonsági előírások. A szigetelés integritása kulcs a biztonságos áramláshoz. Rendkívül veszélyes a sérült szigeteléssel rendelkező eszközök használata. Még egy kis elektromos áram is hatással lehet az emberi testre.

Dielektromos tulajdonságok

A szigetelőanyagoknak rendelkezniük kellbizonyos tulajdonságok a funkciók végrehajtásához. A vezetőktől származó dielektrikumok fő különbsége az egyedi térfogat-ellenállás (109-1020 ohm / cm) nagy értéke. A vezetékek elektromos vezetőképessége a dielektrikumokkal összehasonlítva 15-ször több. Ez annak köszönhető, hogy a szigetelők természetüknél fogva többszörösen kevesebb szabad ionokat és elektronokat tartalmaznak, amelyek biztosítják az anyag vezetőképességét. De amikor az anyagot felmelegítik, nagyobbak lesznek, ami hozzájárul az elektromos vezetőképesség növeléséhez.

Vannak aktív és passzív tulajdonságai.dielektrikumokra. A szigetelőanyagok esetében a passzív tulajdonságok a legfontosabbak. Az anyag dielektromos állandójának a lehető legalacsonyabbnak kell lennie. Ez lehetővé teszi, hogy a szigetelő ne vezesse be a parazita kapacitást az áramkörben. A kondenzátor dielektrikájaként használt anyag esetében a dielektromos állandónak épp ellenkezőleg a lehető legnagyobbnak kell lennie.

Szigetelési paraméterek

Az elektromos szigetelés fő paraméterei közé tartozikdielektromos szilárdság, elektromos ellenállás, relatív dielektromos állandó, dielektromos veszteség szög. Az anyag elektromos szigetelési tulajdonságainak megítélésekor figyelembe veszik a felsorolt ​​jellemzők függését az elektromos áram és a feszültség értékétől is.

Elektromos termékek és anyagok rendelkeznekaz elektromos erő nagyobb nagyságrendű, mint a vezetők és a félvezetők. Az is fontos, hogy a dielektrikum bizonyos mennyiségek stabilitását biztosítsa a fűtés, a feszültségnövelés és más változások során.

A dielektromos anyagok osztályozása

A vezetéken áthaladó áram erejétől függően különböző típusú szigetelést használjon, amelyek különböznek képességeikben.

Milyen paraméterek osztják el az elektromos szigetelőket?anyagok? A dielektrikumok osztályozása aggregált állapotuk (szilárd, folyékony és gáznemű) és eredetük alapján történik (szerves: természetes és szintetikus, szervetlen: természetes és mesterséges). A leggyakoribb típusú szilárd dielektrikumok, amelyek a háztartási készülékek vagy egyéb elektromos készülékek vezetékein láthatók.

Szilárd és folyékony dielektrikumok,alcsoportokra osztva. A szilárd dielektrikumok közé tartoznak a lakkozott szövetek, laminátumok és különböző típusú csillámok. A viaszok, olajok és cseppfolyósított gázok folyékony elektromos szigetelőanyagok. Különleges gáz-halmazállapotú dielektrikákat alkalmaznak sokkal ritkábban. Ez a típus magában foglal egy természetes elektromos szigetelőt is - a levegőt. Alkalmazása nem csak a levegő jellemzői miatt következik be, ami kiváló dielektrikumot eredményez, hanem hatékonyságát is. A levegő szigetelésként való használata nem igényel további anyagköltségeket.

Szilárd dielektrikumok

Szilárd szigetelőanyagok - a leginkábba különböző területeken alkalmazott dielektrikumok széles skálája. Különböző kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, és a dielektromos állandó értéke 1 és 50 000 között van.

A szilárd dielektrikumok nem poláris,poláris és ferroelektrics. Fő különbségeik a polarizáció mechanizmusaiban vannak. Ez a szigetelési osztály olyan tulajdonságokkal rendelkezik, mint a vegyi ellenállás, a nyomkövető ellenállás, a dendrit rezisztencia. A kémiai ellenállást kifejezi a különböző agresszív közegek (sav, alkáli stb.) Hatásának ellenállóképessége. Az ellenállóképesség megítélése szerint képes ellenállni az elektromos ív hatásainak, és a dendrit rezisztenciája a dendritek kialakulásához.

Szilárd dielektrikákat használnak különbözőekenergiaszintek. Például az alállomásoknál a kerámia szigetelőanyagokat gyakran alkalmazzák vonalas és perselyes szigetelőként. Mivel az elektromos készülékek szigetelése papír, polimer, üvegszál. A gépek és készülékek leggyakrabban használt lakk, karton, összetett.

Különböző környezetekben használhatóA szigetelések különleges tulajdonságokat biztosítanak különböző anyagok kombinálásával: hőállóság, nedvességállóság, sugárzásállóság és fagyállóság. A hőálló szigetelők képesek akár 700 ° C-os hőmérsékletnek is ellenállni, ezek közé tartoznak az ezeken alapuló szemüvegek és anyagok, organoszilitesek és néhány polimer. A nedvességálló és tropikusan ellenálló anyag fluoroplasztikus, amely nem higroszkópos és hidrofób.

Sugárzásálló szigetelést használnakeszközök atomi elemekkel. Ez magában foglalja a szervetlen fóliákat, bizonyos polimerek típusát, az üvegszálat és a csillám alapú anyagokat. Az olyan szigetelések, amelyek nem veszítik el tulajdonságukat a -90 ° C-nál alacsonyabb hőmérsékleten, fagyállónak tekinthetők. Különleges követelményeket írnak elő az olyan helyiségekben, amelyek térben vagy vákuumban működnek. Ehhez vákuum-sűrű anyagokat kell alkalmazni, amelyek speciális kerámiákat tartalmaznak.

Folyékony dielektrikumok

Folyékony szigetelőanyagok gyakranelektromos gépek és készülékek esetében. A transzformátorban az olaj az elszigeteltség szerepét játssza. A folyékony dielektrikumok közé tartoznak a cseppfolyósított gázok, a telítetlen vazelin és a paraffinolajok, a poliorganosziloxánok, a desztillált víz (tisztított sókból és szennyezésekből).

A folyékony dielektrikumok fő jellemzőidielektromos állandó, dielektromos szilárdság és elektromos vezetőképesség. Továbbá a dielektrikumok elektromos paraméterei nagymértékben függnek a tisztítás mértékétől. A szilárd anyagok növelhetik a folyadékok elektromos vezetőképességét a szabad ionok és elektronok növekedése miatt. Folyadékok tisztítása desztillálással, ioncserével stb. az anyag elektromos szilárdságának növeléséhez vezet, ezzel csökkentve az elektromos vezetőképességét.

A folyékony dielektrikumok három csoportra oszthatók:

• kőolaj-olajok;
• növényi olajok;
• szintetikus folyadékok.

A legáltalánosabban használt kőolajok a következőkmint transzformátor, kábel és kondenzátor. Szintetikus folyadékokat (szerves szilícium és organofluorid vegyületek) is használnak a mérnöki munkákban. Például az organoszilínium vegyületek hidegen rezisztensek és higroszkópikusak, ezért kis transzformátorokban szigetelőként használják őket, de költségük magasabb, mint a kőolajok ára.

A növényi olajokat gyakorlatilag nem használjáka szigetelőanyagok minősége az elektromos szigetelési technológiában. Ezek közé tartozik a ricinus, a lenmag, a kender és a tungolaj. Ezek az anyagok gyengén poláris dielektrikumok, és elsősorban papírkondenzátorok impregnálására és filmképző anyagként használják az elektromos szigetelő lakkok, festékek, zománcok.

Gáznemű dielektrikumok

A leggyakoribb gáza dielektrikumok levegő, nitrogén, hidrogén és gáz. A szigetelő gázok természetes és mesterséges részekre oszthatók. Természetesen a levegőre vonatkozik, amelyet szigetelőként használnak az áramvezetékek és az elektromos gépek áramvisszaverő részei között. Szigetelőként a levegőnek olyan hátrányai vannak, amelyek lehetetlenné teszik, hogy zárt rendszerben használják. A nagy koncentrációjú oxigén jelenléte miatt a levegő oxidálószer, és a levegő alacsony elektromos ereje heterogén mezőkben nyilvánul meg.

Erőátalakítók és nagyfeszültségűeka kábelek a nitrogént használják szigetelésként. A hidrogén a szigetelőanyag mellett kényszerhűtés is, ezért gyakran elektromos gépekben használják. Nyomás alatt álló berendezésekben az SF6 gáz leggyakrabban használatos. Az SF6 gáztöltés az eszköz robbanásbiztos. Nagyfeszültségű megszakítókban ívcsillapító tulajdonságai miatt használják.

Szerves dielektrikumok

A szerves dielektromos anyagokat felosztjáktermészetes és szintetikus. A természetes szerves dielektrikumokat jelenleg rendkívül ritkán alkalmazzák, így a szintetikus anyagok előállítása egyre nagyobb mértékben növekszik, így csökkentve költségeit.

Természetes szerves dielektrikumok közé tartozikcellulóz, gumi, paraffin és növényi olajok (ricinusolaj). A legtöbb szintetikus szerves dielektrikát különböző műanyagok és elasztomerek képviselik, gyakran elektromos háztartási készülékek és egyéb berendezések esetében.

Szervetlen dielektrikumok

A szervetlen dielektromos anyagokat felosztjáktermészetes és mesterséges. A legelterjedtebb természetes anyagok a csillám, amely kémiai és hőálló. Az elektromos szigeteléshez is használjunk phlogopite és muscovite.

Mesterséges szervetlen dielektrikumokhozmagában foglalja az üvegen és az alapuló anyagokon, valamint porcelán és kerámiák. Alkalmazási területtől függően mesterséges dielektrikum különleges tulajdonságokkal rendelkezik. Például a szigetelõk perselyekhez felszálas kerámiákat használnak, amelyek nagy dielektromos veszteségi érintõt tartalmaznak.

Szálas elektromos szigetelőanyagok

Gyakran használják rostos anyagokatszigetelés elektromos készülékekben és gépekben. Ezek közé tartoznak a növényi eredetű anyagok (gumi, cellulóz, szövetek), szintetikus textilanyagok (nylon, nylon), valamint polisztirolból, poliamidból stb. Származó anyagok.

Az ökológiai rostos anyagok rendkívül higroszkóposak és ezért ritkán használják speciális impregnálás nélkül.

Nemrégiben a szerves anyagok helyetthasználjon olyan szintetikus szálas szigetelést, amely magasabb hőállósággal rendelkezik. Ezek közé tartozik az üvegszál és az azbeszt. Az üvegszálat különböző lakkokkal és gyantákkal impregnálják annak hidrofób tulajdonságainak növelése érdekében. Az azbesztszálnak alacsony a mechanikai szilárdsága, ezért gyakran hozzáadják a pamutszálakat.