Villamos szigetelőanyagok jellemzői

Az elektromos szigetelő anyagok olyan anyagok, amelyekkel a vezetékeket szigetelik. Jellemzőik: nagy ellenállás, elektromos szilárdság - az anyag azon képessége, hogy ellenálljon az elektromos feszültsége és az elektromos veszteségei révén bekövetkező törésnek, amelyet a veszteségi szög érintője jellemez, hőállóság, amelyet az adott dielektrikum számára maximálisan megengedett hőmérséklet jellemez. hosszú távú felhasználása elektromos berendezésekben.

Elektromos szigetelőanyagok – A dielektrikumok lehetnek szilárdak, folyékonyak és gázneműek.

Az elektromos szigetelőanyagok célja, hogy a különböző elektromos potenciállal rendelkező részek között olyan környezetet hozzanak létre, amely megakadályozza az áram áthaladását ezen részek között.

Megkülönböztetni a dielektrikumok elektromos, mechanikai, fizikai-kémiai és termikus jellemzőit.

Dielektrikumok elektromos jellemzői

Tömör ellenállás - a dielektrikum ellenállása, amikor egyenáram halad át rajta. Lapos dielektrikum esetén ez egyenlő:

Rv = ρv (d/S), ohm

ahol ρv – a dielektrikum fajlagos térfogati ellenállása, amely egy 1 cm élű kocka ellenállása, amikor egyenáram halad át a dielektrikum két ellentétes oldalán, Ohm-cm, S a dielektrikum keresztmetszete a dielektrikum, amelyen az áram áthalad (az elektródák területe), cm2, e - dielektromos vastagság (elektródák közötti távolság), lásd

Dielektromos felületi ellenállás

Felületi ellenállás - a dielektrikum ellenállása, amikor az áram áthalad a felületén. Ez az ellenállás:

Rs = ρs (l / S), Ohm

ahol ps - egy dielektrikum fajlagos felületi ellenállása, amely egy (bármilyen méretű) négyzet ellenállása, amikor az egyenáram az egyik oldaláról a másik oldalára megy át, Ohm, l - a dielektrikum felületének hossza (az áram áramlásának irányában) ), cm, C — a dielektromos felület szélessége (az áramáramra merőleges irányban), ld.

A dielektromos állandó.

Mint tudják, a kondenzátor kapacitása - egy dielektrikum, amely két párhuzamos és ellentétes fémlemez (elektródák) közé záródik:

C = (ε S) / (4π l), cm,

ahol ε - az anyag relatív dielektromos állandója, amely egyenlő egy adott dielektrikummal rendelkező kondenzátor kapacitásának egy ugyanolyan geometriai méretű kondenzátor kapacitásához viszonyított arányával, amelynek dielektrikuma levegő (vagy inkább vákuum); C — a kondenzátorelektróda területe, cm2, l — az elektródák közé zárt dielektrikum vastagsága, ld.

Dielektromos veszteségszög

A dielektrikum teljesítményvesztesége, ha váltakozó áramot vezetnek rá:

Pa = U NS Ia, W

ahol U az alkalmazott feszültség, Ia a dielektrikumon áthaladó áram aktív összetevője, A.

Mint ismeretes: Ia = AzR / tgφ = AzRNS tgδ, A, Azr = U2πfC

ahol Azp a dielektrikumon áthaladó áram reaktív komponense, A, C a kondenzátor kapacitása, cm, f az áram frekvenciája, Hz, φ - az a szög, amelynél a dielektrikumon áthaladó áramvektor az ehhez a dielektrikumhoz alkalmazott feszültségvektor előtt, fok, δ – φ-vel komplementer szög 90°-ig (dielektromos veszteségszög, fok).

Ily módon meghatározható a teljesítményveszteség mértéke:

Pa = U22πfCtgδ, W

Nagy gyakorlati jelentősége van annak a kérdésnek, hogy a tgδ mennyire függ az alkalmazott feszültség nagyságától (ionizációs görbe).

Homogén szigeteléssel, rétegvesztés és repedés nélkül a tgδ szinte független a rákapcsolt feszültség nagyságától; delamináció és repedés jelenlétében, az alkalmazott feszültség növekedésével a tgδ meredeken növekszik a szigetelésben lévő üregek ionizációja miatt.

A dielektromos veszteségek (tgδ) időszakos mérése és összehasonlítása a korábbi mérések eredményeivel jellemzi a szigetelés állapotát, öregedésének mértékét és intenzitását.

Dielektromos szilárdság

Az elektromos berendezésekben a tekercs szigetelését alkotó dielektrikumoknak ellenállniuk kell az elektromos tér hatásának. A tüll intenzitása (feszültsége) az ezt a mezőt létrehozó feszültség növekedésével nő, és amikor a térerősség elér egy kritikus értéket, a dielektrikum elveszti elektromos szigetelő tulajdonságait, az ún. dielektromos bontás.

Azt a feszültséget, amelyen az áttörés bekövetkezik, áttörési feszültségnek nevezzük, a megfelelő térerősséget pedig a dielektromos szilárdságnak nevezzük.

A dielektromos szilárdság számértéke megegyezik az áttörési feszültség és a dielektrikum vastagságának arányával a töréspontban:

Epr = UNHC / l, kV / mm,

ahol Upr — áttörési feszültség, kV, l — szigetelés vastagsága a törésponton, mm.

Elektromos szigetelő anyagok

Dielektrikumok fizikai-kémiai jellemzői

Az elektromosakon kívül a dielektrikumok alábbi fizikai-kémiai jellemzőit különböztetjük meg.

Savszám – a kálium-hidroxid (KOH) mennyiségét (mg) adja meg, amely a folyékony dielektrikumban lévő szabad savak semlegesítéséhez és elektromos szigetelő tulajdonságainak rontásához szükséges.

Viszkozitás - meghatározza a folyékony dielektrikum folyékonysági fokát, amely meghatározza a lakkok behatolási képességét a tekercshuzalok impregnálásakor, valamint az olaj konvekcióját a transzformátorokban stb.

Megkülönböztetik a kapilláris viszkoziméterekkel (U-alakú üvegcsövek) mért kinematikus viszkozitást és az úgynevezett feltételes viszkozitást, amelyet egy speciális tölcsérben lévő kalibrált nyílásból a folyadék áramlási sebessége határoz meg. A kinematikai viszkozitás mértékegysége Stokes (st).

Feltételes viszkozitás Engler-fokban mérve.

Hőállóság - az anyag azon képessége, hogy ellátja funkcióit, ha olyan ideig van kitéve működési hőmérsékletnek, amely összemérhető az elektromos berendezések normál működésének becsült időtartamával.

Fűtés hatására az elektromos szigetelő anyagok hőöregedése következik be, aminek következtében a szigetelés már nem felel meg a vele szemben támasztott követelményeknek.

Az elektromos szigetelő anyagok hőállósági osztályai (GOST 8865-70).A betű a hőállósági osztályt jelöli, a zárójelben lévő számok pedig - hőmérséklet, ° C

I (90) Rostos anyagok cellulózból, pamutból és természetes selyemből, nem impregnálva vagy folyékony elektromos szigetelőanyagba mártva A (105) Cellulózból, pamutból vagy természetes szálas anyagokból, viszkózból és szintetikus selyemből, folyékony elektromos szigetelőanyagba impregnálva vagy mártva D (120) Szintetikus anyagok (filmek, szálak, gyanták, vegyületek) B (130) Csillám, azbeszt és üvegszálas anyagok szerves kötőanyagokkal és impregnálószerekkel F (155) Csillám, azbeszt és üvegszálas anyagok kombinálva szintetikus kötőanyagokkal és impregnálókkal H (180) ) Csillám-, azbeszt- és üvegszál alapú anyagok szilícium-szilícium kötőanyagokkal és impregnáló vegyületekkel kombinálva C (180 felett) Csillám, kerámia anyagok, üveg, kvarc vagy ezek kombinációi kötőanyag nélkül vagy szervetlen kötőanyagokkal

Lágyulási pont, amelynél a hideg állapotban amorf állapotú szilárd dielektrikumok (gyanták, bitumen) lágyulni kezdenek. A lágyulási pontot akkor határozzák meg, amikor a felmelegített szigetelést acélgolyóval vagy higannyal kinyomják egy gyűrűből vagy csőből.

Esési pont, ahol az első csepp elválik és leesik a főzőpohárból (3 mm átmérőjű nyílással az alján), amelyben a vizsgált anyagot felmelegítik.

Gőz lobbanáspontja, amelynél a szigetelő folyadékgőz és a levegő keveréke meggyullad az égő lángja által. Minél alacsonyabb a folyadék lobbanáspontja, annál nagyobb az illékonysága.

Nedvességállóság, vegyszerállóság, fagyállóság és trópusi ellenállás dielektrikum - az elektromos szigetelőanyagok elektromos és fizikai-kémiai jellemzőinek stabilitása nedvességnek, savaknak vagy lúgoknak kitéve alacsony hőmérsékleten -45 °C és -60 °C között, mint valamint a trópusi éghajlat, amelyet a nap folyamán magas és élesen változó levegőhőmérséklet, magas páratartalom és szennyezettség, penészgombák, rovarok és rágcsálók jelenléte jellemez.

Ív- és koronadielektrikumokkal szembeni ellenállás - az elektromos szigetelőanyagok ellenállása a csendes kisülés során felszabaduló ózon és nitrogén hatásával szemben - korona, valamint az elektromos szikrák és a stabil ív ellenállása.

Dielektrikumok hőre lágyuló és hőre keményedő tulajdonságai

A hőre lágyuló elektromos szigetelőanyagok azok, amelyek hidegen kezdetben szilárdak, melegítéskor meglágyulnak és megfelelő oldószerekben oldódnak. Lehűlés után ezek az anyagok ismét megszilárdulnak. Ismételt melegítéssel megmarad a lágyulási és az oldószerekben való oldódási képességük. Így az ilyen anyagok melegítése nem okoz változást molekulaszerkezetükben.

Velük ellentétben az ún. hőre keményedő anyagok megfelelő módú hőkezelés után megkeményednek (sülnek). Ismételt melegítés hatására nem lágyulnak meg és nem oldódnak fel oldószerekben, ami a hevítés során bekövetkezett visszafordíthatatlan változásokra utal molekulaszerkezetükben.

A szigetelőanyagok mechanikai jellemzői: maximális szakítószilárdság, nyomószilárdság, statikus és dinamikus hajlítás, valamint merevség.