Классификация электроизоляционных материалов

Диэлектриками называют такие материалы, с помощью которых осуществляют изоляцию каких-либо токопроводящих частей, находящихся под разными электрическими потенциалами. По химическому составу электроизоляционные материалы делят на органические и неорганические. Основным элементом в молекулах всех органических материалов является углерод. В неорганических материалах углерод не содержится. Наибольшей нагревостойкостью обладают неорганические электроизоляционные материалы: слюда, керамика.

По способу получения различают естественные (природные) и синтетические электроизоляционные материалы. Синтетические материалы могут быть созданы с заданным комплексом электрических и физико-химических свойств, поэтому они нашли широкое применение в электротехнике.

К электроизоляционным материалам относятся: волокнистые – бумага, картон, лакоткани; слюдяные и слоистые – миканит, текстолит, стеклотекстолит; электрокерамические – электрофарфор; жидкие диэлектрики – минеральные масла, синтетические жидкости, растительные масла; заливочные и пропиточные электроизоляционные составы (компаунды); электроизоляционные лаки и эмали – масляные, кремнийорганические.

Газообразными диэлектриками являются все газы, в том числе воздух, широко используемый в электротехнических установках.

Газообразные диэлектрики: воздух, азот, водород, углекислый газ, фреон.

Электропроводность газообразных диэлектриков обусловлена наличием в них свободных электрически заряженных частиц – электронов и ионов.

При приложении к слою газа электрического напряжения в нём возникает ток проводимости. С дальнейшем повышением напряжения наступает пробой газа. Пробой происходит в виде искрового разряда (искры), соединяющего металлические электроды, помещённые в газовой среде.

Твёрдые электроизоляционные материалы: электротехнический фарфор, асбест, гетинакс, бакелит, текстолит, эбонит, лакоткань, фибра, резина мягкая, стекло, парафин

Электротехнический фарфор - отличается высокой электрической прочностью и теплостойкостью.

Миканит представляет собой отдельные слои слюды, склеенные один с другим. Слюда имеет очень высокую электрическую прочность, в то же время обладает высокой нагревостойкостью и влагостойкостью.

Асбест – природный волокнистый материал, используемый для изготовления ткани, шнуров, картона. Он обладает высокой теплостойкостью и при 400 С º не меняет своих свойств. Благодаря этому качеству асбест широко применяют для изоляции в электрических машинах и аппаратах. Асбестовый картон выпускают толщиной до 10мм листами и используют в качестве нагревостойких прокладок в электрооборудовании.

Если асбестовые волокна спрессовывают холодным способом цементом, получается высокотеплостойкий, прочный и негорючий материал – асбоцемент. Его применяют для изготовления деталей электрооборудования, подвергающихся воздействию высоких температур и электрической дуги, а также в качестве электроизоляционного материала для изготовления панелей щитов, сборок и оснований электрических аппаратов.

В электротехнике применяют электроизолирующую бумагу, получаемую в результате специальной обработки древесины. Эту бумагу используют в качестве электроизоляционного материала для изготовления конденсаторов, кабелей, гетинакса, бакелита, для изоляции листов электротехнической стали.

Гетинакс – прессованная бумага, пропитанная бакелитовым лаком, применяется для изготовления деталей и панелей щитков, панелей и каркасов для работы в трансформаторном масле.

Бакелит – смолистое, искусственно получаемое вещество, которое размягчается при температуре около 80 С º, растворяется в спирте и ацетоне и применяется для получения пластических масс.

Текстолит – материал, изготовленный прессованием нескольких слоёв ткани, пропитанной бакелитовым лаком. Применяется в качестве электроизоляционного материала в трансформаторном масле и на воздухе в виде готовых изделий, а также для изготовления прокладок, панелей, колодочек.

Текстолит марок А и Г обладает повышенной электрической прочностью, марки Б – более высокой механической прочностью, а изготовленный на основе стеклянной ткани (стеклотекстолит) – высокими электроизоляционными свойствами

В электрических машинах в качестве изолирующих прокладок и каркасов широко применяют электротехнический картон (пресс-шпан) с лакированной поверхностью, выпускаемый толщиной 0,1-3мм в рулонах и листах двух марок: ЭВ - для использования на воздухе и ЭМ – для использования в маслонаполненных аппаратах при температуре до 95 С º.

Для изготовления изоляционных прокладок, пазовых клиньев в электрических машинах, изолирующих оснований, а также деталей электрических аппаратов, каркасов катушек применяют фибру – материал, изготовленный при обработке пористой бумаги раствором хлористого цинка. Фибра хорошо полается механической обработке и выпускается в виде листов толщиной до 12мм.

Электроизоляционный материал лакоткань получают пропиткой различных тканей лаками. Так, при пропитке хлопчатобумажной ткани получают лакоткань марки ЛХ, шёлковой ткани-ЛШ, капроновой ткани –ЛК. Лакоткани используют в виде прокладок, обёрток и лент для работающей на воздухе или в масле изоляции электрических машин и аппаратов. Они обладают высокими электроизоляционными свойствами, механической прочностью, большой гибкостью и эластичностью. Лакоткань ЛХСМ, кроме того, не поддаётся действию трансформаторного масла и значительно повышает электрическую прочность изорляции.

ЛКМ - 105 применяют для работы на воздухе. ЛХМС -105, ЛШМС -105, ЛКМС-105 с повышенными диэлектрическими свойствами для работы на воздухе и в трансформаторном масле. ЛХММ-105 применяют для работы в горячем до 105 С º трансформаторном масле. ЛХБ – 105 применяют для работы на воздухе. Первая буква Л – лакоткань, вторая означает основу (Х-хлопчатобумажная, Ш - шёлковая, К- капроновая), третья – пропитку (М- на основе масляного, Б- на основе битумно-масляного лака), четвёртая – вид (С- специальная, М - маслостойкая), 105-нагревостойкость, С º

В электросетях 0,4 – 35кВ широко применяют следующие высокополимерные электроизоляционные материалы:

- полистирол – прозрачный термопластичный материал. Применяют для изготовления каркасов катушек, изоляционных плат, для изоляции проводов катушек реле в цепях управления приводами выключателей 6-35кВ;

- полистирол ударопрочный, стабилизированный - непрозрачный термопластичный материал. Область применения, что и у полистирола;

- полиэтилен низкой плотности (высокого давления) – непрозрачный термопластичный материал, но обладает гибкостью, стойкостью к воде и растворителям. Применяют для изоляции проводов и кабелей, для изготовления полиэтиленовых колпачков к изоляторам ВЛ;

- полиэтилен высокой плотности (низкого давления) - непрозрачный термопластичный материал, стойкий к воде и растворителям. Применяют для изоляции проводов катушек реле и проводов цепей управления приводами выключателей 6-35кВ, для изготовления плат, катушек;

- винипласт – негорючий термопластичный ударопрочный химически стойкий материал. Применяют для изготовления конструкций и деталей, стойких к удару и агрессивным средам. Например, для изготовления распорок проводов ВЛ;

- эбонит - – твёрдая резина, полученная добавлением 25-50% серы к каучуку. Она выпускается в виде плит, стержней и трубок, хорошо поддаётся механической обработке, но обладает невысокими электроизоляционными качествами. Применяют для изоляции в электроприборах;

- полипропилен – прозрачный термопластичный материал, стойкий к воде и растворителям. Область применения та же, что и у полистирола;

- полиуретан – непрозрачный термопластичный материал с повышенными механическими свойствами. Область применения та же, что и у полистирола и полипропилена. Кроме того, применяется для изготовления лаков и пенопластов.