Karakteristika for elektriske isoleringsmaterialer

Elektriske isoleringsmaterialer er materialer, som ledninger er isoleret med. De har: høj modstand, elektrisk styrke - materialets evne til at modstå nedbrydning gennem dets elektriske spænding og elektriske tab, karakteriseret ved tangenten af ​​tabsvinklen, varmemodstand, karakteriseret ved den temperatur, der er maksimalt tilladt for et givet dielektrikum under dets langvarige brug i elektrisk udstyr.

Elektriske isoleringsmaterialer - Dielektriske materialer kan være faste, flydende og gasformige.

Formålet med elektriske isoleringsmaterialer i elektricitet er at skabe mellem dele, der har forskellige elektriske potentialer, et sådant miljø, at det forhindrer passage af strøm mellem disse dele.

Skelne elektriske, mekaniske, fysisk-kemiske og termiske karakteristika af dielektriske stoffer.

Elektriske egenskaber af dielektriske stoffer

Bulk modstand - modstanden af ​​et dielektrikum, når en jævnstrøm passerer gennem det. For et fladt dielektrikum er det lig med:

Rv = ρv (d/S), ohm

hvor ρv — dielektrikumets specifikke volumenmodstand, som er modstanden af ​​en terning med en kant på 1 cm, når en jævnstrøm passerer gennem to modsatte sider af dielektrikumet, Ohm-cm, S er tværsnitsarealet af det dielektrikum, som strømmen passerer igennem (arealet af elektroderne), cm2, e — dielektrisk tykkelse (afstand mellem elektroder), se

Dielektrisk overflademodstand

Overflademodstand - modstanden af ​​et dielektrikum, når en strøm passerer gennem dets overflade. Denne modstand er:

Rs = ρs (l/S), Ohm

hvor ps — specifik overflademodstand af et dielektrikum, som er modstanden af ​​et kvadrat (af enhver størrelse), når en jævnstrøm passerer fra den ene side til dens modsatte, ohm, l- længden af ​​den dielektriske overflade (i strømretningen ), cm, C — bredden af ​​den dielektriske overflade (i retningen vinkelret på strømmen), se

Den dielektriske konstant.

Som du ved, er kapaciteten af ​​en kondensator - et dielektrikum lukket mellem to parallelle og modsatte metalplader (elektroder):

C = (ε S) / (4π l), cm,

hvor ε — materialets relative dielektriske konstant, lig med forholdet mellem kapaciteten af ​​en kondensator med et givet dielektrikum og kapaciteten af ​​en kondensator med samme geometriske dimensioner, men hvis dielektrikum er luft (eller rettere vakuum); C — areal af kondensatorelektroden, cm2, l — tykkelsen af ​​dielektrikumet lukket mellem elektroderne, se

Dielektrisk tabsvinkel

Strømtabet i et dielektrikum, når en vekselstrøm påføres det, er:

Pa = U NS Ia, W

hvor U er den påførte spænding, Ia er den aktive komponent af strømmen, der passerer gennem dielektrikumet, A.

Som det er kendt: Ia = AzR / tgφ = AzRNS tgδ, A, Azr = U2πfC

hvor Azp er den reaktive komponent af strømmen, der passerer gennem dielektrikumet, A, C er kapacitansen af ​​kondensatoren, cm, f er frekvensen af ​​strømmen, Hz, φ - den vinkel, hvormed den strømvektor, der passerer gennem dielektrikumet, er foran den påførte spændingsvektor til dette dielektrikum, grader, δ — vinkel komplementær til φ til 90 ° (dielektrisk tabsvinkel, grader).

På denne måde bestemmes mængden af ​​strømtab:

Pa = U22πfCtgδ, W

Af stor praktisk betydning er spørgsmålet om afhængigheden af ​​tgδ af størrelsen af ​​den påførte spænding (ioniseringskurve).

Med homogen isolering, uden delaminering og revner, er tgδ næsten uafhængig af størrelsen af ​​den påførte spænding; i nærvær af delaminering og revner, med stigende påført spænding, stiger tgδ kraftigt på grund af ionisering af hulrum indeholdt i isoleringen.

Periodisk måling af dielektriske tab (tgδ) og dens sammenligning med resultaterne af tidligere målinger karakteriserer isoleringens tilstand, graden og intensiteten af ​​dens ældning.

Dielektrisk styrke

I elektriske installationer skal dielektrika, der danner spolens isolering, modstå påvirkningen af ​​det elektriske felt. Tyllens intensitet (spænding) stiger i takt med, at den spænding, der skaber dette felt, stiger, og når feltstyrken når en kritisk værdi, mister dielektriket sine elektriske isolerende egenskaber, den såkaldte dielektrisk nedbrydning.

Spændingen, ved hvilken sammenbruddet sker, kaldes nedbrydningsspændingen, og den tilsvarende feltstyrke er den dielektriske styrke.

Den numeriske værdi af den dielektriske styrke er lig med forholdet mellem gennembrudsspændingen og tykkelsen af ​​dielektrikumet ved nedbrydningspunktet:

Epr = UNHC / l, kV / mm,

hvor Upr — gennembrudsspænding, kV, l — isolationstykkelse ved gennemslagspunktet, mm.

Elektriske isoleringsmaterialer

Fysisk-kemiske egenskaber ved dielektriske stoffer

Ud over elektriske skelnes følgende fysisk-kemiske egenskaber ved dielektriske stoffer.

Syretal — angiver mængden (mg) kaliumhydroxid (KOH), der kræves for at neutralisere de frie syrer, der er indeholdt i det flydende dielektrikum og forringe dets elektriske isolerende egenskaber.

Viskositet — bestemmer graden af ​​fluiditet af det flydende dielektrikum, som bestemmer gennemtrængningsevnen af ​​lakker ved imprægnering af viklingstråde samt konvektion af olie i transformere mv.

De skelner mellem kinematisk viskositet, målt med kapillære viskosimeter (U-formede glasrør), og den såkaldte betingede viskositet, bestemt af hastigheden af ​​væskestrømmen fra en kalibreret åbning i en speciel tragt. Enheden for kinematisk viskositet er Stokes (st).

Betinget viskositet målt i grader Engler.

Termisk modstand — et materiales evne til at udføre sine funktioner, når det udsættes for en driftstemperatur i en tid, der kan sammenlignes med den anslåede periode for normal drift af elektrisk udstyr.

Under påvirkning af opvarmning forekommer termisk ældning af elektriske isoleringsmaterialer, som et resultat af, at isoleringen ophører med at opfylde de krav, der stilles til den.

Varmemodstandsklasser af elektriske isoleringsmaterialer (GOST 8865-70).Bogstavet angiver klassen af ​​varmemodstand, og tallene i parentes - temperatur, ° C

Y (90) Fibermaterialer af cellulose, bomuld og natursilke, ikke imprægneret eller dyppet i flydende elektrisk isoleringsmateriale A (105) Fibrøse materialer af cellulose, bomuld eller naturligt, viskose og syntetisk silke, imprægneret eller dyppet i flydende elektrisk isoleringsmateriale D (120) Syntetiske materialer (film, fibre, harpikser, forbindelser) B (130) Glimmer, asbest og glasfibermaterialer anvendt med organiske bindemidler og imprægneringsmidler F (155) Glimmer, asbest og glasfibermaterialer kombineret med syntetiske bindemidler stoffer og imprægneringsmidler H (180) ) Materialer baseret på glimmer, asbest og glasfiber i kombination med silicium silicium bindemidler og imprægneringsforbindelser C (over 180) Glimmer, keramiske materialer, glas, kvarts eller kombinationer heraf uden bindemidler eller med uorganiske bindemidler stoffer

Blødgøringspunkt, hvor faste dielektriske stoffer med en amorf tilstand i kold tilstand (harpikser, bitumen) begynder at blive blødgjort. Blødgøringspunktet bestemmes, når den opvarmede isolering presses ud af en ring eller et rør ved hjælp af en stålkugle eller kviksølv.

Dråbepunkt, hvor den første dråbe separeres og falder fra bægeret (med en åbning på 3 mm i diameter i bunden), hvori testmaterialet opvarmes.

Dampflammepunkt, ved hvilket en blanding af isolerende væskedamp og luft antændes af den præsenterede brænderflamme. Jo lavere væskens flammepunkt er, jo større er dens flygtighed.

Fugtbestandighed, kemisk resistens, frostbestandighed og tropisk modstandsdielektrik - stabilitet af elektriske og fysisk-kemiske egenskaber af elektriske isoleringsmaterialer, når de udsættes for fugt, syrer eller baser ved lave temperaturer i området fra -45 ° til -60 ° C, som samt tropisk klima, karakteriseret ved høj og kraftigt skiftende lufttemperatur i løbet af dagen, dens høje luftfugtighed og forurening, tilstedeværelsen af ​​skimmelsvampe, insekter og gnavere.

Modstand mod lysbue- og korona-dielektriske stoffer - modstand af elektriske isoleringsmaterialer over for virkningerne af ozon og nitrogen frigivet under lydløs udladning - korona samt modstand mod virkningen af ​​elektriske gnister og stabil lysbue.

Termoplastiske og termohærdende egenskaber af dielektriske stoffer

Termoplastiske elektriske isoleringsmaterialer er dem, der i starten er faste, når de er kolde, blødgøres ved opvarmning og opløses i passende opløsningsmidler. Efter afkøling størkner disse materialer igen. Ved gentagen opvarmning forbliver deres evne til at blødgøre og opløses i opløsningsmidler. Opvarmning af sådanne materialer forårsager således ingen ændringer i deres molekylære struktur.

I modsætning til dem hærder de såkaldte termohærdende materialer efter varmebehandling i en passende tilstand (bager). Ved gentagen opvarmning bliver de ikke bløde og opløses ikke i opløsningsmidler, hvilket indikerer irreversible ændringer i deres molekylære struktur, der opstod under opvarmning.

Mekaniske egenskaber ved isoleringsmaterialer er: maksimal trækstyrke, kompression, statisk og dynamisk bøjning samt stivhed.