електроізоляційні матеріали

1. азбест
2. асбоцемент
3. Бакеліт
4. папір
5. Галовакс
6. Гетінакс
7. деревина
8. каніфоль
9. картон електротехнічний
10. каучук
11. лаки електроізоляційні
12. лакоткани
13. трансформаторне масло
14. мармур
15. парафін
16. пластичні маси
17. Просочувальні і заливальні склади
18. Слюда
19. Скло
20. текстоліт
21. Фарфор електротехнічний
22. Фібра
23. віск
24. шовк
25. шелак
26. шифер
27. ебоніт

В електротехніці для ізоляції струмоведучих частин і забезпечення їх надійної роботи знаходять застосування безліч електроізоляційних матеріалів з різними ізоляційними властивостями. Серед цієї безлічі можна виділити найбільш часто використовувані.

азбест

Мінерал, що має волокнисту будову. Довжина волокна - від десяти часток міліметра до декількох сантиметрів. З азбесту виготовляють пряжу, стрічки, тканини, папір, картон та інші вироби. Цінним якістю азбесту є його висока нагревостойкость. Нагрівання до 300 - 400 ° С не змінює властивостей азбесту. Завдяки низькій теплопровідності азбест застосовують в якості теплової ізоляції при високих температурах. Азбест має гігроскопічність, яка зменшується при просочуванні його смолами, бітумами і тому подібним. Азбестове волокно, просочене бітумом і підклеєними до проводу лаком, утворює дельта-азбестову ізоляцію. Азбест входить в якості наповнювача до складу пластичних мас. Електроізоляційні властивості азбесту невисокі. Електрична міцність його 0,6 - 1,2 кВ / мм. Тому він не застосовується при високій напрузі.

асбоцемент

Пластична маса холодного пресування. В якості наповнювача входить азбестове волокно, сполучною речовиною є цемент. Асбоцемент йде на виготовлення щитків, панелей, підстав апаратів, труб тощо. Асбоцемент володіє хорошими механічними властивостями, високою дугостійкості, теплостійкість і негорючістю. Електроізоляційні властивості асбоцемента низькі. Просочення його розплавленим парафіном, лляною олією, бітумом і іншими складами зменшує гігроскопічність асбоцемента.

Бакеліт

Штучна смола, одержувана варінням фенолу (спирту) з формаліном (водним розчином формальдегіду - продукту окислення спирту). Отримана в результаті варіння маса називається бакелітом стадії А. Температура розм'якшення бакеліта А близько 80 ° С. Він може розчинятися в спирті і в ацетоні. При нагріванні до 110 - 140 ° С бакелит А переходить в бакелит С, яка не плавиться і не розчиняється. Бакеліт застосовують для просочення дерева та інших матеріалів, виготовлення пластичних мас - гетинакса, текстоліту, склейки фанери. Електрична міцність бакеліта 10 - 20 кВ / мм; ε = 4,5 - 6.

папір

Виготовляється шляхом спеціальної обробки лугом подрібненої деревини дерев хвойних порід. В електротехніці застосовують такі основні сорти електроізолюючих паперів: конденсаторну, кабельну, просочувальну (для виготовлення листового гетинаксу), намотувальні (для виготовлення паперово-бакелітові циліндрів), мікастрічкових (для виготовлення клеєної слюдяною ізоляції), обклеювальну (для виготовлення листів електротехнічної стали ).

Галовакс

Отримують хлоруванням нафталіну. Галовакс має температуру плавлення 95 - 135 ° С. Зважаючи на високу діелектричної проникності (близько 5) галовакс застосовують для просочення паперових конденсаторів . На відміну від парафіну і церезину галовакс не горючий.

Гетінакс

Виготовляють з паперу, просоченої штучною смолою (бакелітом). Аркуші паперу здавлюють пресом, одночасно нагрівають до 160 - 165 ° С, в результаті чого бакелит стадії А переходить в стадію С. Таким чином отримують гетінаксових дошки, які мають товщину від 0,5 до 50 мм. Гетінакс добре піддається механічній обробці: свердління, обтачиванию, фрезерування, розпилювання. При товщині від 2,5 до 3 мм гетинакс можна штампувати. Під дією електричної дуги блискуча поверхня гетинакса обвуглювання і стає електропровідний. Гетінакс застосовується для виготовлення щитків, панелей, прокладок, каркасів ізоляції в трансформаторах. Електрична міцність гетинакса 20 - 25 кВ / мм; ε = 5 - 6.

деревина

Природний волокнистий органічний матеріал. Застосовується для виготовлення маловідповідальних ізоляційних деталей. Використовують звичайні тверді листяні породи: березу, дуб, бук, клен. Для підвищення електричної міцності деревини її просочують парафіном, лляною олією, смолами. Деревину в електротехніці застосовують для опорних і кріпильних деталей трансформаторів, пазових клинів електричних машин, дерев'яних опор ліній зв'язку і електропередач і так далі.

каніфоль

Тендітна смола світло-жовтого або коричневого кольору, що отримується шляхом обробки смоли хвойних дерев (сосни). Каніфоль розчиняється в нафтових маслах, рідких вуглеводнях, рослинних маслах, спирті, скипидарі. Температура розм'якшення каніфолі 50 - 70 ° С. Електрична міцність каніфолі 10 - 15 кВ / мм. Каніфоль вживають для приготування просочувальних і заливальних мас.

картон електротехнічний

Відрізняється від паперу підвищеної товщиною. Виготовляють два сорти картону: ЕВ - для роботи на повітрі і ЕМ - для роботи в маслі. Картон застосовують для виготовлення дрібних деталей. Електрична міцність картону 8 - 10 кВ / мм; ε = 2,5 - 4.

каучук

Каучук (гума) виходить з соку рослин каучуконосов. Такий каучук називають натуральним (НК). Каучук можна отримати також штучним шляхом. Штучний або синтетичний каучуку (СК) виготовляють зі спирту або нафтопродуктів. Нагрітий до 50 ° С каучук розм'якшується і стає липким, а при низькій температурі - крихким. Каучук добре розчиняється у вуглеводнях і сероуглероде. Для збільшення механічної міцності, нагревостойкости і морозостійкості, стійкості до розчинників до каучуку додають 3 - 10% сірки. Цей процес називається вулканізацією, в результаті чого виходить гума. В електротехніці гуму застосовують для ізоляції настановних і монтажних проводів і кабелів деяких конструкцій, для ізолюючих трубок, захисних рукавичок, калош, килимків тощо. Гума має високі електроізоляційні властивості, вологостійкість, непроникністю для води та газів, має невисоку нагревостойкость (при нагріванні понад 60 - 75 ° С гума робиться крихкою і тріскається), при дії на гуму нафтових масел вона набухає, при дії світла - старіє. Електрична міцність гуми 24 кВ / мм; ε = 2,5 - 3.

лаки електроізоляційні

Являють собою розчини тверднуть речовин (смоли, бітуму, що висихає, масла та інших) в летючих розчинниках (бензині, бензолі, спиртах, ефірах, ацетоні, скипидарі та інших). Електроізоляційні лаки діляться на три групи: просочувальні, покривні і склеювальні. Просочувальні лаки служать для просочення пористої, волокнистої або твердої ізоляції (паперу, картону, пряжі, тканини, ізоляції обмоток електричних машин і апаратів). Покривні лаки служать для створення на предметах міцної, водостійкої плівки. За допомогою клеять лаків склеюють окремі листочки слюди. По режиму сушіння лаки діляться на лаки гарячої (пічної) сушки і лаки холодної (повітряної) сушіння.

лакоткани

Виготовляють з бавовняної, шовкової або скляній тканини, яку потім просочують масляним або олійно-бітумним лаком. Лакоткани застосовують для ізолювання обмоток машин і апаратів. Бавовняні лакоткани мають товщину 0,15 - 0,25 мм, електричну міцність 35 - 40 кВ / мм. Шовкові лакоткани мають товщину 0,05 - 0,1 мм і підвищену електричну міцність (в 1,5 - 2 рази в порівнянні з бавовняними лакоткань).

трансформаторне масло

Отримують з нафти шляхом її ступінчастою перегонки. В електричних апаратах трансформаторне масло служить для забезпечення надійної електричної ізоляції. У силових трансформаторах воно є, крім того, охолоджуючим середовищем. У масляних вимикачах трансформаторне масло використовують в якості дугогасящей середовища. Трансформаторне масло застосовують також для заливки високовольтних вводів і як складову частину заливальних мас. Нафтові масла після спеціального очищення використовують в конденсаторах і кабельному виробництві. Найважливішою характеристикою трансформаторного масла як електроізоляційного матеріалу є електрична міцність, яка дорівнює 5 - 18 кВ / мм; ε = 2,2.

мармур

Гірська порода зернисто-кристалічної будови. Брили мармуру розпилюють на дошки, які потім фрезерують і полірують. Недоліки мармуру: гігроскопічність, крихкість, здатність розтріскуватися при сильному нагріванні, здатність розкладатися кислотами. Просочення мармуру парафіном, бітумом, каніфоллю робить його практично негігроскопічним. Електрична міцність мармуру 2,5 - 3,5 кВ / мм; ε = 8.

парафін

Воскоподібне речовина, отримане з нафти. Добре очищений парафін - кристалічна речовина білого кольору. Парафін застосовується для просочення дерева, паперу, волокнистих речовин, для заливки високочастотних котушок і трансформаторів, для приготування ізолюючих складів. Парафін не розчиняється у воді і спирті, але розчиняється в рідких вуглеводнях: нафтових маслах, бензині, бензолі. Питома вага парафіну 0,85 - 0,9, температура плавлення 50 - 55 ° С. Електрична міцність 16 - 30 кВ / мм; ε = 2,1 - 2,2.

пластичні маси

Складаються з сполучного речовини (смоли, бітум та інші) і наповнювача ( «кам'яне борошно», «деревне борошно», бавовняна, азбестова або скляне волокно, слюда, папір, тканину і тому подібних). Крім того до складу пластмас входять пластифікатори - речовини, що зменшують крихкість, і барвники, що надають виробу потрібне забарвлення. Речовина, що пов'язує, змішане з наповнювачем, закладається в прес-форму і за допомогою тиску і нагріву (іноді тільки тиску) виходить виріб потрібних розмірів і конфігурації. Пластмаси використовують в якості електроізолюючих, а також конструкційних матеріалів.

Просочувальні і заливальні склади

Інакше такі склади називають - компаунди. Вони застосовуються для просочення і заливки різних частин електричних установок. Ці склади ізолюють окремі струмопровідні частини, створюють водостійку ізоляцію і покращують умови охолодження. Просочувальні і заливальні склади виготовляють з нафтових бітумів і сплавів мінерального масла з каніфоллю. Іноді для збільшення теплопровідності в бітуми вводять наповнювач, наприклад кварцовий пісок.

Слюда

Мінерал кристалічної будови. Завдяки своїй будові слюда легко розщеплюється на окремі листочки. Вона володіє високою електричною міцністю (80 - 200 кВ / мм), високою нагревостойкостью, вологостійкість, механічною міцністю і гнучкістю. В електротехніці застосовують два види слюди: мусковіт і флогопит, що розрізняються за складом, кольором і властивостями. Кращою слюдою є мусковіт. З листочків слюди штампують прямокутні пластинки для конденсаторів, шайби для електротехнічних приладів тощо. Однак частіше окремі листочки слюди за допомогою клеять лаків (гліфталевого, бітумно-масляного, шеллачного та інших) склеюють між собою. Такий матеріал називається міканітів. Розрізняють міканіти: колекторний (для ізоляції колекторних пластин), прокладочний (для ізоляції шайб, прокладок), формувальний (пресується при нагріванні для виготовлення фасонних деталей), гнучкий (для міжвиткової і пазової ізоляції електричних машин), жаротривкий (для електронагрівальних приладів). Іноді пластинки слюди наклеюють на папір або тканини (Мікаленти, мікафолій, стекломікафолій).

Скло

Отримують переплавкою кремнезему - SiO2 (у вигляді піску) з оксидами різних металів - натрію, калію, свинцю, кальцію (у вигляді соди, селітри, бури, різних кам'яних порід). Скло - аморфне тіло, тому воно не має певної температури плавлення. При нагріванні скло розм'якшується і стає рідким. У цьому стані скло можна видувати, витягати, пресувати, відливати. Фізичні та механічні властивості скла залежать від його складу і обробки. Якщо звичайне скло крихке, то особливо загартоване скло - сталініт має високу міцність на удар. Скло практично водонепроникно, на нього не діють кислоти (за винятком плавикової) і луги. Однак, скла, що містять тільки лужні оксиди (Na2O, K2O), добре розчиняються у воді (рідке скло). Електроізоляційні властивості скла дуже високі. З нагріванням скло швидко втрачає ізоляційні якості. В електротехніці скло використовують для виготовлення балонів освітлювальних і електронних ламп, ізоляторів і тому подібного. Зі скла можна отримати волокна діаметром до 0,005 - 0,006 мм. Окремі волокна звиваються в нитки. Скляні нитки (Стеклопряжа) використовують для ізоляції провідників марки ПСД. Електрична міцність скла 10 - 40 кВ / мм; ε = 5,5 - 10.

текстоліт

Пластмаса, що представляє собою багатошарову тканину, просочену резольной смолою і спресований під великим тиском при 150 ° С. в порівнянні з гетинаксу текстоліт має наступні позитивні властивості: меншою крихкістю, високими механічними властивостями і стійкістю до стирання. Його негативними якостями є: гірші електричні властивості, менша вологостійкість, дорожнеча (в 5 - 6 разів дорожче гетинакса). Текстоліт, виготовлений на основі скляної тканини, називається склотекстоліти. Він володіє високими електричними властивостями, вологостійкістю, нагревостойкостью і великою механічною міцністю. Текстолит легко піддається механічній обробці на верстатах. Він застосовується для виготовлення роликів, безшумних зубчастих коліс, вкладишів для підшипників і так далі. Електрична міцність текстоліту 27 - 45 кВ / мм.

Фарфор електротехнічний

Є найбільш поширеним керамічним електроізоляційним матеріалом. До складу порцеляни входять: каолін - біла глина, вогнетривка глина, кварц і польовий шпат. Виготовлення порцелянових виробів складається з наступних операцій: подрібнення складових частин порцеляни і перемішування їх з водою в однорідну масу. Шляхом пресування, обточування, виливки в гіпсові форми або видавлювання з цієї маси отримують вироби потрібної конфігурації. Для видалення надлишку води вироби сушать, потім їх покривають склоподібної масою - глазур'ю, яка зменшує гігроскопічність порцеляни, надає певне забарвлення виробів і створює при випалюванні рівну, гладку поверхню. після поливання виріб знову сушать і обпалюють в печах при температурі 1320 - 1450 ° С. Фарфор характеризується високою теплостійкістю, стійкістю до електричних дуг і вельми малим водопоглинанням. З порцеляни виготовляють лінійні (підвісні й штирові) ізолятори, стаціонарні (опорні і прохідні) ізолятори, апаратні ізолятори, настановні порцелянові вироби (ролики, деталі запобіжників , Патронів, штепселів і тому подібні). Електрична міцність порцеляни 6 - 10 кВ / мм; ε = 5 - 6,5. Крім порцеляни, застосовується інший керамічний матеріал - Стеатит, виготовлений на основі мінералу - тальку. Стеатит в порівнянні з порцеляною володіє вищими електроізоляційними і фізико-механічними властивостями.

Фібра

Виготовляється з пористого паперу, обробленої розчином хлористого цинку. Фібра добре піддається механічній обробці. Великим недоліком фібри є її гігроскопічність. Фібра роз'їдається кислотами і лугами. З неї виготовляють дрібні деталі, прокладки, каркаси котушок. Електрична міцність фібри 5 - 11 кВ / мм; ε = 2,5 - 5. тонка фібра (0,1 - 0,5 мм) називається летероідом.

віск

Отримують шляхом очищення воскообразного мінералу - озокериту або петролатуму. Віск в порівнянні з парафіном має підвищену температуру плавлення (65 - 80 ° С) і підвищену стійкість проти окислення. Віск застосовують для просочення паперових конденсаторів, приготування ізолюючих складів і іншого. Електрична міцність церезина 15 кВ / мм.

шовк

Отримують з коконів хробака-шовкопряда. Товщина нитки 0,01 - 0,015 мм. Шовкові нитки йдуть на ізоляцію проводів і виготовлення тканини.

шелак

Природна смола тропічних рослин, температура його плавлення 100 - 200 ° С. Шелак має вигляд жовтуватих або коричневих лусочок, легко розчиняється в спирті. Шелак застосовується для приготування заливних мас, ізоляційних і клеять лаків, просочення ізоляційних стрічок; ε = 2,7 - 3,7.

шифер

Шифер-сланець, має шарувату будову. Шифер негигроскопичен, легко піддається механічній обробці. Раніше він йшов на виготовлення панелей, щитків для рубильників і тому подібного. Електрична міцність шиферу 1,5 - 3 кВ / мм; ε = 6 - 7,5.

ебоніт

Це тверда гума, що отримується з каучуку шляхом добавки в нього 20 - 50% сірки. Ебоніт випускається у вигляді листів (дощок), палиць і трубок, добре піддається механічній обробці. Він застосовується в техніці слабких струмів, в ебонітові трубки протягують дроти при вході крізь стіни і при прихованій проводці.

Джерело: Кузнецов М. І., "Основи електротехніки" - 9-е видання, виправлене - Москва: Вища школа, 1964 - 560 с.