![]() Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
![]() Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
![]() |
Тема 3.10 Электроизоляционная слюда и материалы на ее основе
Слюда — природный минерал характерного слоистого строения, что позволяет расщеплять ее кристаллы на листочки толщиной до 0,006 мм. Тонкие листочки слюды обладают гибкостью, упруги и имеют большое разрушающее напряжение при растяжении. Склеивая листочки слюды клеящими смолами или лаками (щелочным, масляно-битумным и др.), получают твердую (миканиты) или гибкую (микаленты) слюдяную изоляцию для обмоток электрических машин. Среди довольно большой группы природных слюд в качестве электроизоляционных материалов находят применение только мусковит и флогопит, так как они легко расщепляются и обладают высокими электрическими характеристиками. Мусковит — калиевая слюда, имеющая преимущественно серебристый, иногда с зеленоватым или красноватым оттенком, цвет кристаллов. Тонкие листочки (0,05—0,06 мм) этой слюды прозрачны. Мусковит обладает химической стойкостью: на него не действует ни один из растворителей и щелочей. Серная и соляная кислота разлагают мусковит только при нагревании. Мусковит не изменяет своих свойств до температуры 500 °С. При превышении этой температуры из слюды начинает выделяться химически связанная вода. В результате листочки слюды вспучиваются, т. е. увеличивают свою толщину. При этом резко ухудшаются электрические и другие характеристики. Температура плавления мусковита 1260—1300 °С. Флогопит — калиево-магнезиальная слюда, имеющая цвет кристаллов Все виды слюды поглощают влагу главным образом по плоскостям спайности листочков. Водопоглощение слюды составляет 1,3—5,5 %. Слюда залегает в земле вместе с другими минералами (пегматит, кварц и др.). Добытые кристаллы слюды подвергают очистке, а затем раскалывают на пластины, называемые слюдяными подборами. Разделением слюдяных пластин — подборов — получают щепаную слюду. Это листочки слюды толщиной 10—45 мкм, имеющие форму контура, соответствующую контуру подбора. Щепаную слюду получают расщеплением соответствующих подборов слюды — мусковита и флогопита. Этим методом можно получать однородные по толщине листочки. Щепаную слюду применяют для изготовления ответственных видов изоляции (пазовая) в турбогенераторах, гидрогенераторах, тяговых электродвигателях и в других электрических машинах. Из-за малой площади листочков щепаной слюды ее используют в виде клееных слюдяных материалов — миканитов и микалент. Фторфлогопит — синтетическая слюда, которая расщепляется на совершенно прозрачные листочки. По сравнению с природными слюдами фторфлогопит обладает более высокой нагревостойкостью (до 1000 °С), меньшим водопоглощением (0,5—2,0 %) и более высокими электрическими характеристиками. Удельное объемное сопротивление синтетической слюды в 15—20 раз, электрическая прочность в 1,5 раза выше, а тангенс угла диэлектрических потерь в 2 раза меньше, чем природной. Основные области применения фторфлогопита — внутренняя изоляция в электронных лампах и нагревостойкая изоляция специальных электрических машин. Миканиты — твердые или гибкие листовые материалы, получаемые склеиванием листочков щепаной слюды с помощью клеящих смол (щелочной, глифталевой и др.) или лаков на их основе. Для этого листочки природной щепаной слюды раскладывают на столах в один слой, сбрызгивают клеящим лаком, накладывают второй слой, тоже сбрызгивают лаком и т. д., пока не будет набран лист требуемой толщины. Полученный лист подвергают горячему прессованию. Все миканиты обозначают соответствующими марками, состоящими из двух или трех букв, а иногда и цифр. Первая буква в обозначении марки указывает тип миканита (К — коллекторный, П — прокладочный, Ф — формовочный, Г — гибкий), вторая —вид примененной слюды (М — мусковит, Ф — флогопит, С — смесь мусковита и флогопита), третья — тип связующего (Г — глифталевая смола, Ш — шеллачная, К — кремнийорганическая, П — полиэфирная). Так, марка ПМГА означает: прокладочный миканит, изготовленный на слюде мусковит и глифталевой смоле с пониженным содержанием связующего (5—12 %). Коллекторный миканит представляет собой листовой твердый материал, изготовленный склеиванием листочков щепаной слюды флогопит шеллачной или глифталевой смолой и двукратным горячим прессованием при давлении 18—20 МПа при 155 °С. Отпрессованные листы коллекторного миканита подвергают шлифованию, чтобы отклонения листов по толщине не превосходили ±0,06 мм. Затем листы миканита покрывают лаком и снова прессуют, чтобы материал имел плотную структуру, обеспечивающую надежную работу коллекторов электрических машин. Чтобы избежать скольжения листочков слюды, в коллекторные миканиты вводят не более 4—6 % связующего. Коллекторный миканит выпускают в листах толщиной 0,4—1,5 мм и площадью 215 X465 мм (не менее). Из листочков коллекторного миканита штамповкой получают изоляционные прокладки, применяемые для изоляции медных пластин в коллекторах электрических машин. Длительно допустимые рабочие температуры для коллекторного миканита на шеллачном связующем 130 °С, а на глифталевом 155°С. Выпускается также нагревостойкий вид коллекторного миканита на неорганическом связующем (аммофосе), допустимая рабочая температура которого составляет 180—200 °С. Прокладочный миканит представляет собой листовой твердый материал, изготовленный склеиванием листочков щепаной слюды мусковит, флогопит или смеси их с последующим прессованием. В качестве связующего применяют глифталевую или кремнийорганическую смолу. В прокладочных миканитах слюда составляет 80—95 %, а количество связующего — соответственно 20—5 %. Из прокладочного миканита изготовляют различные электроизоляционные твердые прокладки для электрических машин и аппаратов. Допустимая рабочая температура прокладочного миканита на глифталевом связующем 130 °С, кремнийорганическом 180 °С. Формовочный миканит — листовой материал, получаемый склеиванием листочков щепаной слюды мусковит, флогопит или их смеси — глифталевой или кремнийорганической смолой. Заготовки формовочного миканита подвергают однократному прессованию при 155 °С и давлении 0,5—1,0 МПа. По сравнению с коллекторным и прокладочным формовочный миканит имеет несколько более рыхлую структуру. Это необходимо для изготовления (горячим прессованием) из формовочного миканита электроизоляционных изделий сложной формы. В формовочных миканитах слюды 80—95 %, связующего вещества от 20 до 5 %. Твердый при комнатной температуре формовочный миканит обладает способностью формоваться в нагретом состоянии и сохранять приданную ему форму. Формовочный миканит выпускают в листах толщиной от 0,15 до 2,0 мм и более и площадью не менее 550×650 мм2. Гибкий миканит — листовой материал, получаемый склеиванием щепаной слюды (мусковит или флогопит) масляно-глифталевым, масляно-битумным или кремнийорганическим лаком, каждый из которых образует гибкую пленку. Гибкие миканиты выпускают прессованными и непрессованными. Для повышения механической прочности некоторые виды гибкого миканита оклеивают с двух сторон микалентной бумагой. Толщина листов миканита от 0,15 до 0,5 мм. Гибкие миканиты применяют в качестве пазовой, межвитковой и подбандажной изоляции в электрических машинах, а также для различных гибких электроизоляционных прокладок. Гибкие миканиты должны сохранять способность изгибаться (при 20 °С) в течение 60 суток со дня отправки заводом-изготовителем. Гибкий стекломиканит отличается от гибкого миканита тем, что оклеен с одной или двух.сторон бесщелочной стеклотканью, которая значительно повышает его механическую прочность и гибкость. Нагревостойкий гибкий стекломиканит (класс Н) изготовляют на кремнийорганическом связующем. Остальные стекломиканиты клеят на масляно-глифталевых или эпоксидно-полиэфирных лаках. В стекломиканитах применяют слюду флогопит. Гибкие стекломиканиты содержат слюды 35—60 %, клеящих веществ 36—15%, остальное — стеклоткань и, имеют толщину 0,20—0,60 мм. Все виды миканитов на кремнийорганическом связующем могут длительно работать при 180 °С (класс Н), на полиэфирных и эпоксидных клеящих составах— при 155 °С, а на шеллачных и глифталевых смолах — не выше 130 °С. Микафолий — рулонный или листовой материал, состоящий из одного или нескольких слоев щепаной слюды (мусковит или флогопит), наклеенных на плотную телефонную бумагу (толщиной 0,05 мм), на тонкую стеклоткань или стеклосетку. В качестве клеящих составов применяют масляно-глифталевые, полиэфирные и кремнийорганические лаки. Микафолий выпускают в рулонах шириной не менее 500 мм и в листах размером 500×1000 мм и толщиной 0,15; 0,20; 0,30 мм. В микафолии содержится (по массе) 45—65 % слюды, 30—12 % клеящих веществ, остальное — бумага и летучие вещества. Микафолий, как и формовочный миканит, обладает способностью формоваться в нагретом состоянии. Из микафолия изготовляют (горячим прессованием) трубки для изоляции болтов и шпилек, гильзы для пазовой изоляции обмоток и другие фасонные изделия. Основные виды микафолия по нагревостойкости относятся к классу В, т. е. могут работать при температурах до 130 °С. Микалента — рулонный материал, обладающий гибкостью при комнатной температуре. Микаленту получают наклеиванием в один слой листочков щепаной слюды (с перекрытием) на тонкую (0,02—0,03 мм) микалентную бумагу или стеклянную ткань. Такой материал имеет толщину 0,08 мм. Микалента толщиной 0,10; 0,13; 0,17 и 0,21 мм оклеивается микалентной бумагой или стеклотканью с двух сторон. В качестве лаков применяют масляно-битумные (черные) или масляно-глифталевые (светлые), а в производстве стекломикаленты — нагревостойкие кремнийорганические лаки. В микаленте содержится (по массе): 30—60 % слюды; 25—20 % бумаги; 32—15 % клеящего вещества; остальное — летучие вещества. Микалента выпускается в рулонах шириной 400 мм и в роликах шириной 10, 15, 20, 23, 25, 30 и 35 мм.
«Слюдинитовые и слюдопластовые материалы» При разработке природной слюды и изготовлении из нее электроизоляционных материалов образуется около 90 % различных отходов. Среди них большой процент составляют мелкие отходы слюды — скрап. Из очищенного скрапа слюды мусковит изготовляют слюдяную (слюдинитовую) бумагу, из которой получают твердые или гибкие электроизоляционные материалы — слюдиниты. Для улучшения электрических и механических свойств слюдинитовых бумаг в слюдяную пульпу вводят различные склеивающие вещества. Методом горячего прессования с применением связующих из слюдинитовой бумаги изготовляют те же электроизоляционные материалы, что и из щепаной слюды. Однако слюдинитовые материалы имеют большие равномерность по толщине и однородность и несколько повышенные электрические характеристики. Недостатками их по сравнению с миканитами являются меньшая механическая прочность и несколько пониженная влагостойкость. Наибольшее применение получили слюдинитовая и стеклослюдинитовая ленты, отличающиеся по сравнению с микалентой большей однородностью свойств. Повышенной нагревостойкостью обладают стеклослюдинитовые ленты на кремнийорганическом связующем. Находят применение коллекторный, прокладочный и гибкий слюдиниты. Электрические характеристики слюдинитовых материалов находятся на том же уровне, что и материалов из щепаной слюды. Стеклослюдинитовые ленты применяют для витковой и корпусной изоляции в электрических машинах вместо микаленты. По нагревостойкости слюдинитовые материалы в зависимости от применяемого связующего относятся к классам В, F и Н. Первая попытка использования отходов слюды привела к созданию твердых листовых материалов и гибких лент на основе слюдинитовых бумаг — слюдинитовых электроизоляционных материалов, которые заменили Слюдопластовую бумагу изготовляют измельчением отходов слюды (флогопит), но без применения их высокотемпературной (800 °С) и химической обработки, которые имеют место в производстве слюдинитовой бумаги. Это позволяет частичкам слюды в большей степени сохранять способность сцепляться друг с другом и получаемая слюдопластовая бумага обладает значительно большей механической прочностью, чем слюдинитовая. Слюдопластовые бумаги, как и слюдинитовые, пористы и поэтому выполненную из них изоляцию применяют после пропитки ее электроизоляционными лаками или компаундами. Наиболее перспективными пропиточными и связующими веществами являются кремнийорганические лаки, поскольку они обеспечивают получение нагревостойких электроизоляционных материалов (ленты и др.). Применение пропиточных и связующих составов и подложек в виде стеклянной ткани позволяет получать тот же ассортимент электроизоляционных материалов, что и из щепаной слюды. Это — коллекторный прокладочный, формовочный и гибкий слюдопласты, а также слюдопластофолий, стеклослюдопластовая лента и другие композиционные материалы на основе слюдопластовой бумаги. Опыт применения слюдинитовых и слюдопластовых материалов в качестве витковой, межвитковой и пазовой изоляции электрических машин показал, что они имеют более равномерную толщину и большие значения электрической прочности по сравнению с многими клееными материалами из щепаной слюды. Широкое внедрение этих материалов в электротехническое производство имеет большое технико-экономическое значение.
«Электрокерамические материалы» Электрокерамические материалы представляют собой твердые камнеподобные вещества, которые можно обрабатывать только абразивами (карборунд и др.) и по назначению делят на три группы: изоляторная, конденсаторная и сегнетоэлектрическая керамика. Все электрокерамические материалы негигроскопичны и атмосферостойки. Электротехнический фарфор является одним из широко применяемых электрокерамических материалов и служит для изготовления различных конструкций изоляторов высокого и низкого напряжения (рис. 31, а, б).
а — низкого (220 В) напряжения, б — высокого (35 кВ) напряжения
Исходная электрофарфоровая масса состоит из 42—50 % глинистых веществ, 20—25 % кварца, 22—30 % калиевого полевого шпата и 5—8 % измельченных бракованных фарфоровых изделий. Для получения тестообразной массы в измельченные компоненты вводят 20—22 % воды. После этого тестообразную фарфоровую массу подвергают вакуумной обработке для удаления из нее воздушных включений. Масса, получаемая на вакуум-прессе, представляет собой монолитный цилиндр, который по выходе из мундштука разрезается на куски заданной длины (заготовки), из которых формуют прессованием в гипсовых или стальных формах и другими методами различные типы изоляторов. Извлеченные из форм изоляторы поступают на токарные станки, где им придают окончательные очертания и размеры. Обточенные изоляторы, имеющие влажность 16—18 %, поступают в сушилки, где влажность снижается до 0,1—2 %. В связи с удалением воды происходит воздушная усадка — уменьшение объема изделий. Высушенные фарфоровые изделия покрывают жидкой глазурной суспензией (глазурью), состав которой отличается от состава жидкой фарфоровой массы большим содержанием стеклообразующих компонентов (кварца, полевого шпата, доломита и др.). При обжиге электрофарфоровых изделий слой глазури плавится, создавая на их поверхности ровное стекловидное покрытие. Глазурь повышает механическую прочность изоляторов, делает их стойкими к влаге и атмосферным загрязнениям. Цветные глазури служат также для маркировки изоляторов. Термическую обработку — обжиг изоляторов — производят в туннельных печах непрерывного действия, которые и отличаются высокой производительностью. Полученные после обжига электрокерамические изделия подвергают механическим и электрическим испытаниям, отбраковывая дефектные изделия. Стеатит также является электрокерамическим материалом и отличается от электрофарфора повышенной механической прочностью и лучшими электрическими характеристиками. Стеатитовые электроизоляционные изделия могут работать при температурах до 250 °С, существенно не изменяя своих электрических характеристик. У изделий же из электротехнического Стеатит – материал более дорогой, чем электрофорфор, так как для его изготовления используется более дорогое сырье. Из пластичной стеатитовой массы массы изготавливают стеатитовые изоляторы и электроизоляционные изделия методом прессования в гипсовых формах. Керамические конденсаторные материалы отличаются от керамических изоляторных материалов большей диэлектрической проницаемостью, что позволяет изготовлять из них керамические конденсаторы большой емкости и сравнительно малых габаритов. Керамические конденсаторы не обладают Для придания пластичности в некоторые исходные конденсаторные массы Сегнетокерамические материалы (сегнетокерамика) относятся к группе диэлектриков, называемых сегнетоэлектриками. В отличие от ранее рассмотренных диэлектрических материалов у сегнетоэлектриков наблюдаются аномально большие значения диэлектрической проницаемости, что позволяет применять их в качестве датчиков температуры при измерении ее электрическими методами. Большая диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков позволяет изготовлять из них миниатюрные электрические конденсаторы большой емкости. Диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков значительно возрастает с ростом приложенного к ним напряжения, чего не наблюдается у обычных диэлектриков. Это характерное свойство сегнетоэлектриков используют в диэлектрических усилителях. Если пластинку сегнетоэлектрика сжимать или растягивать, прикладывая к ее сторонам механические усилия, на ее противоположных поверхностях наводятся электрические заряды разного знака. В результате пластинка сегнетоэлектрика становится источником эдс. Это явление, называемое прямым пьезоэффектом,позволяет применять сегнетоэлектрики в электрических датчиках для измерения давления. Если же к пластине сегнетоэлектрика приложить переменное напряжение, она начинает вибрировать с той частотой, с какой изменяется переменное напряжение. Это явление называют обратным пьезоэффектом. Изготовляемые из сегнетоэлектриков пьезоэлементы служат источником высокочастотных колебаний. Керамические сегнетоэлектрики не поглощают влагу, не растворяются в воде и могут работать в достаточно широком интервале температур. Все сегнетоэлектрики обладают характерными сегнетоэлектрическими свойствами только до определенной температуры: титанат бария — до 120 °С, а цирконат свинца — до 461 °С. При превышении этих температур сегнетоэлектрики теряют свои характерные свойства и становятся обычными диэлектриками.
«Силикатные (неорганические) стекла» Неорганическое стекло — дешевый материал, так как его изготовляют из доступных веществ: кварцевого песка SiО2, соды Na2СОз, доломита CaCO3·MgCO3, мела СаСОз и некоторых других. Смесь этих веществ, взятых в определенном соотношении, называют шихтой. Загруженная в стекловаренную печь шихта при нагревании до 1350—1600 °С плавится, образуя жидкую стекломассу, из которой изготовляют различные стеклянные изделия. Основным стеклообразующим веществом является кварцевый песок, который содержит 98 % SiО2. Практически стекло можно получать из одного кварцевого песка, однако расплавить его можно только при очень высокой температуре (около 2000 °С). Для этого необходимы дорогостоящие печи и другое сложное оборудование. Правда, чистые кварцевые стекла обладают рядом ценных свойств: очень высокими электрическими характеристиками, стойкостью к влаге (гидролитическая стойкость). Изделия из кварцевого стекла, нагретые до красного, каления и погруженные в холодную воду, не растрескиваются. Некоторые термостойкие электроизоляционные изделия (небольшие изоляторы) изготовляют из чистого кварцевого стекла. Для получения других видов стекла составляют шихту, в которую кроме кварцевого песка входят вещества, снижающие его температуру плавления (кальцинированная сода, мел, доломит и др.). При нагревании шихты из нее вначале испаряется влага, улетучиваются газы в атмосферу, а оставшиеся оксиды натрия, калия, кальция и других веществ вступают в химические реакции с кремнеземом Si03, образуя сложные соединения, называемые силикатами. Поэтому неорганические стекла называют силикатными. При температуре 1350—1600 °С силикаты плавятся, образуя вязкую стекломассу, из которой изготовляют различные стеклянные изделия. Так, выдуванием в металлические формы получают баллоны ламп, а прессованием — стеклянные изоляторы и другие изделия. По химическому составу все силикатные стекла можно разделить на четыре группы: щелочные, щелочные с содержанием тяжелых оксидов, малощелочные и бесщелочные. Щелочные стекла сравнительно легкоплавкие (1350 °С) и содержат большое количество щелочных оксидов. К этой группе принадлежат оконное, посудное и бутылочное стекло. Щелочные стекла обладают низкими значениями электрических характеристик и имеют большой коэффициент температурного расширения, что обусловливает их низкую термостойкость. Щелочные стекла с содержанием тяжелых оксидов обладают повышенными электрическими характеристиками. К этой группе относятся флинты и кроны, применяемые для изготовления электроизоляционных изделий (конденсаторов и др.). Малощелочные стекла содержат щелочных оксидов не более 5 % и используются для изготовления стеклянных изоляторов высокого напряжения. Бесщелочные стекла либо совершенно не содержат щелочных оксидов (например, кварцевое стекло), либо содержат их не более 2 % и служат для изготовления стеклянного волокна для электроизоляционных стеклотканей. Эти стекла отличаются сравнительно высокой температурой плавления, для понижения которой в состав шихты вводят борный ангидрид (до 10%). До последнего времени все изоляторы изготовляли из электротехнического фарфора. Попытки применить для этой цели стекло оканчивались неудачей из-за недостаточной механической прочности и термической стойкости стеклянных изоляторов. В настоящее время разработаны состав малощелочного изоляторного стекла и технология производства изоляторов из закаленного стекла. Согласно этой технологии стекломасса, поступающая из ванной печи, подается в чугунную пресс-форму автоматического пресса, где происходит прессование изолятора. Затем нагретый изолятор извлекается из формы и равномерно обдувается со всех сторон холодным воздухом, поступающим через сопла. Механическая прочность закаленных стеклянных изоляторов в 2—3 раза выше, чем незакаленных, и выше, чем фарфоровых изоляторов. Поэтому размеры закаленных стеклянных изоляторов на 10—20 % (по сравнению с фарфоровыми) меньше. Стеклянные изоляторы малых габаритов (штыревые на 10 кВ и некоторые другие) изготовляют не из закаленного, а из отожженного стекла. В этом случае изоляторы, отпрессованные на пресс-автоматах, отжигают в печах, медленно повышая, а затем медленно понижая до комнатной температуры. Такой отжиг снимает все внутренние напряжения, возникшие за счет неравномерного охлаждения при прессовании стеклянных изоляторов.
Date: 2016-05-25; view: 2169; Нарушение авторских прав |