Карактеристике електроизолационих материјала

Електрични изолациони материјали су материјали којима су жице изоловане. Имају: висок отпор, електричну чврстоћу — способност материјала да се одупре пропаду кроз свој електрични напон и електричне губитке, карактерише тангенс угла губитка, отпорност на топлоту, коју карактерише температура која је максимално дозвољена за дати диелектрик током његова дуготрајна употреба у електричној опреми.

Електрични изолациони материјали - Диелектрици могу бити чврсти, течни и гасовити.

Сврха електричних изолационих материјала у електричној енергији је да између делова који имају различите електричне потенцијале створе такво окружење да спречи пролаз струје између тих делова.

Разликовати електричне, механичке, физичко-хемијске и термичке карактеристике диелектрика.

Електричне карактеристике диелектрика

Отпорност - отпор диелектрика када једносмерна струја пролази кроз њега. За раван диелектрик је једнако:

Рв = ρв (д / С), охм

где је ρв — специфични запремински отпор диелектрика, који је отпор коцке са ивицом од 1 цм, када једносмерна струја прође кроз две супротне стране диелектрика, Охм-цм, С је површина попречног пресека диелектрик кроз који струја пролази (површина електрода), цм2, е — дебљина диелектрика (раздаљина између електрода), види

Диелектрични површински отпор

Површински отпор — отпор диелектрика када струја прође кроз његову површину. Овај отпор је:

Рс = ρс (л / С), Охм

где је пс — специфични површински отпор диелектрика, који је отпор квадрата (било које величине) када једносмерна струја прелази са једне стране на њену супротну, Охм, л- дужина површине диелектрика (у смеру тока струје ), цм, Ц — ширина површине диелектрика (у правцу окомитом на струјни ток), види

Диелектрична константа.

Као што знате, капацитет кондензатора - диелектрика затвореног између две паралелне и супротне металне плоче (електроде) је:

Ц = (ε С) / (4π л), цм,

где је ε — релативна диелектрична константа материјала, једнака односу капацитета кондензатора са датим диелектриком према капацитету кондензатора истих геометријских димензија, али чији је диелектрик ваздух (или боље речено вакуум); Ц — површина електроде кондензатора, цм2, л — дебљина диелектрика затвореног између електрода, види

Угао диелектричних губитака

Губитак снаге у диелектрику када се на њега примени наизменична струја је:

Па = У НС Иа, В

где је У примењени напон, Иа је активна компонента струје која пролази кроз диелектрик, А.

Као што је познато: Иа = ​​АзР / тгφ = АзРНС тгδ, А, Азр = У2πфЦ

где је Азп реактивна компонента струје која пролази кроз диелектрик, А, Ц је капацитивност кондензатора, цм, ф је фреквенција струје, Хз, φ — угао под којим је вектор струје који пролази кроз диелектрик испред вектора напона примењеног на овај диелектрик, степени, δ — угао комплементаран са φ до 90 ° (угао диелектричног губитка, степени).

На овај начин се одређује количина губитка снаге:

Па = У22πфЦтгδ, В

Од великог практичног значаја је питање зависности тгδ од величине примењеног напона (крива јонизације).

Код хомогене изолације, без раслојавања и пуцања, тгδ је скоро независан од величине примењеног напона; у присуству деламинације и пуцања, са повећањем примењеног напона, тгδ нагло расте услед јонизације шупљина садржаних у изолацији.

Периодично мерење диелектричних губитака (тгδ) и његово поређење са резултатима претходних мерења карактерише стање изолације, степен и интензитет њеног старења.

Диелектрична чврстоћа

У електричним инсталацијама диелектрици који чине изолацију намотаја морају да издрже дејство електричног поља. Интензитет (напон) тила расте како се повећава напон који ствара ово поље, а када јачина поља достигне критичну вредност, диелектрик губи своја електроизолациона својства, тзв. диелектрични слом.

Напон при којем долази до слома назива се пробојни напон, а одговарајућа јачина поља је диелектрична чврстоћа.

Нумеричка вредност диелектричне чврстоће једнака је односу пробојног напона и дебљине диелектрика у тачки пробоја:

Епр = УНХЦ / л, кВ / мм,

где је Упр — пробојни напон, кВ, л — дебљина изолације у тачки квара, мм.

Електрични изолациони материјали

Физичко-хемијске карактеристике диелектрика

Поред електричних, разликују се и следеће физичко-хемијске карактеристике диелектрика.

Киселински број — одређује количину (мг) калијум хидроксида (КОХ) потребну за неутрализацију слободних киселина садржаних у течном диелектрику и деградацију његових електричних изолационих својстава.

Вискозност — одређује степен флуидности течног диелектрика, који одређује продорну способност лакова при импрегнацији жица за намотаје, као и конвекцију уља у трансформаторима итд.

Разликују кинематичку вискозност, мерену капиларним вискозиметрима (стаклене цеви у облику слова У), и такозвани условни вискозитет, одређен брзином протока течности из калибрисаног отвора у посебном леву. Јединица кинематичке вискозности је Стокс (ст).

Условни вискозитет измерен у степенима Енглера.

Топлотни отпор — способност материјала да обавља своје функције када је изложен радној температури у времену које је упоредиво са процењеним периодом нормалног рада електричне опреме.

Под утицајем загревања долази до термичког старења електричних изолационих материјала, услед чега изолација престаје да испуњава захтеве који су јој наметнути.

Класе топлотне отпорности електричних изолационих материјала (ГОСТ 8865-70).Слово означава класу отпорности на топлоту, а бројеви у загради - температура, ° Ц

И (90) Влакнасти материјали од целулозе, памука и природне свиле, неимпрегнирани или умочени у течни електрични изолациони материјал А (105) Влакнасти материјали од целулозе, памука или природне, вискозне и синтетичке свиле, импрегнирани или умочени у течни електрични изолациони материјал Д (120) Синтетички материјали (филмови, влакна, смоле, једињења) Б (130) Лискун, азбест и материјали од фибергласа који се користе са органским везивима и импрегнантима Ф (155) Лискун, азбест и материјали од фибергласа комбиновани са синтетичким везивним супстанцама и импрегнансима Х (180) ) Материјали на бази лискуна, азбеста и фибергласа у комбинацији са силицијум-силицијумским везивом и импрегнирајућим једињењима Ц (преко 180) Лискун, керамички материјали, стакло, кварц или њихове комбинације без везива или са неорганским везивним супстанцама

Тачка омекшавања у којој чврсти диелектрици који имају аморфно стање у хладном стању (смоле, битумен) почињу да омекшавају. Тачка омекшавања се одређује када се загрејана изолација истисне из прстена или цеви помоћу челичне кугле или живе.

Тачка пада на којој се прва кап одваја и пада из чаше (са отвором пречника 3 мм на дну) у којој се испитни материјал загрева.

Тачка паљења паре при којој се мешавина изолационе течне паре и ваздуха пали представљеним пламеном горионика. Што је нижа тачка паљења течности, већа је њена испарљивост.

Отпорност на влагу, хемијску отпорност, отпорност на мраз и тропску отпорност диелектрика - стабилност електричних и физичко-хемијских карактеристика електричних изолационих материјала када су изложени влази, киселинама или базама на ниским температурама у опсегу од -45° до -60°Ц, као као и тропска клима, коју карактерише висока и нагло променљива температура ваздуха током дана, његова висока влажност и загађење, присуство плесни, инсеката и глодара.

Отпорност на лучне и короне диелектрике — отпорност електричних изолационих материјала на дејство озона и азота који се ослобађа при тихом пражњењу — корона, као и отпорност на дејство електричних варница и стабилног лука.

Термопластичне и термореактивне особине диелектрика

Термопластични електрични изолациони материјали су они који су у почетку чврсти када су хладни, омекшају када се загреју и растварају се у одговарајућим растварачима. Након хлађења, ови материјали се поново учвршћују. Са поновљеним загревањем, њихова способност омекшавања и растварања у растварачима остаје. Дакле, загревање таквих материјала не изазива никакве промене у њиховој молекуларној структури.

За разлику од њих, такозвани термореактивни материјали након термичке обраде у одговарајућем режиму стврдњавају (пеку). При вишекратном загревању не омекшају и не растварају се у растварачима, што указује на неповратне промене у њиховој молекуларној структури које су настале током загревања.

Механичке карактеристике изолационих материјала су: максимална затезна чврстоћа, компресија, статичко и динамичко савијање, као и крутост.