Электроизоляционные материалы — диэлектрики могут быть жесткими, водянистыми и газообразными.

Предназначение электроизоляционных материалов в электронных заключается в разработке меж частями, имеющими различные электронные потенциалы, таковой среды, которая препятствовала бы прохождению тока меж этими частями.

Различают электронные, механические, физико-химические и термические свойства диэлектриков.

Электронные свойства диэлектриков

Объемное сопротивление — сопротивление диэлектрика при прохождении через него неизменного тока. Для плоского диэлектрика оно равно:

Rv = ρv (d / S), Ом

где ρv — удельное объемное сопротивление диэлектрика, представляющее собой сопротивление куба с ребром 1 см при прохождении неизменного тока через две обратные грани диэлектрика, Ом-см, S — площадь сечения диэлектрика, через которое проходит ток (площадь электродов), см2, d — толщина диэлектрика (расстояние меж электродами), см.

Поверхностное сопротивление диэлектрика

Поверхностное сопротивление — сопротивление диэлектрика при прохождении тока по его поверхности. Это сопротивление составляет:

Rs = ρs (l / S), Ом

где ps — удельное поверхностное сопротивление диэлектрика, представляющее собой сопротивление квадрата (всех размеров) при прохождении неизменного тока от одной его стороны к обратной, Ом, l— длина поверхности диэлектрика (в направлении прохождения тока), см, S — ширина поверхности диэлектрика (в направлении, перпендикулярном прохождению тока), см.

Диэлектрическая проницаемость.

Как понятно, емкость конденсатора — диэлектрика, заключенного меж 2-мя параллельно расположенными и находящимися друг против друга металлическими обкладками (электродами), составляет:

С = (ε S) / (4π l), см,

где ε — относительная диэлектрическая проницаемость материала, равная отношению емкости конденсатора с данным диэлектриком к емкости конденсатора таких же геометрических размеров, но диэлектриком которого является воздух (точнее вакуум); S — площадь электрода конденсатора, см2, l — толщина диэлектрика, заключенного меж электродами, см.

Угол диэлектрических утрат

Утрата мощности в диэлектрике при приложении к нему переменного тока составляет:

Pa = U х Ia, Вт

где U — приложенное напряжение, Ia — активная составляющая тока, проходящего через диэлектрик, А.

Как понятно: Ia = Iр / tgφ = Iрх tgδ, А, Iр = U2πfC

где Iр — реактивная составляющая тока, проходящего через диэлектрик, А, С — емкость конденсатора, см, f — частота тока, гц, φ — угол, на который вектор тока, проходящий через диэлектрик, опережает вектор напряжения, приложенного к этому диэлектрику, град, δ — угол, дополняющий φ до 90° (угол диэлектрических утрат, град).

Таким макаром, величина утраты мощности определяется:

Pa = U²2πfCtgδ, Вт

Огромное практическое значение имеет вопрос зависимости tgδ от величины приложенного напряжения (кривая ионизации).

При однородной изоляции, не имеющей расслоений и растрескиваний, tgδ практически не находится в зависимости от величины приложенного напряжения; при наличии расслоений и растрескиваний с повышением приложенного напряжения tgδ резко растет из-за ионизации промежутков, заключенных снутри изоляции.

Периодическое измерение угла диэлектрических утрат (tgδ) и его сравнивание с плодами прошлых замеров охарактеризовывают состояние изоляции, степень и интенсивность ее старения.

Электронная крепкость диэлектрика

В электроустановках диэлектрики, образующие изоляцию обмоток, должны противостоять действию электронного поля. Интенсивность (напряженность) тюля растет с повышением напряжения, создающего это поле, и, когда напряженность поля добивается критичной величины, диэлектрик теряет свои электроизоляционные характеристики происходит так именуемый пробой диэлектрика.

Напряжение, при котором происходит пробой, именуется пробивным напряжением, а соответственная ему напряженность поля — электронной прочностью диэлектрика.

Численное значение электронной прочности равно отношению величины пробивного напряжения к толщине диэлектрика в месте пробоя:

Eпр = Uпр / l, кВ / мм,

где Uпр — пробивное напряжение, кВ, l — толщина изоляции в месте пробоя, мм.

Физико-химические свойства диэлектриков

Кроме электронных, различают последующие физико-химические свойства диэлектриков.

Кислотное число — определяет количество (мг) гидроксида калия (КОН), нужное для нейтрализации свободных кислот, содержащихся в водянистом диэлектрике и ухудшающих его электроизоляционные характеристики.

Вязкость — определяет степень текучести водянистого диэлектрика, от которой зависит проникающая способность лаков при пропитке обмоточных проводов, также конвекция масла в трансформаторах и т. д.

Различаются кинематическая вязкость, измеряемая капиллярными вискозиметрами (U-образными стеклянными трубками), и так именуемая условная вязкость, определяемая по скорости истечения воды из калиброванного отверстия в специальной воронке. Единицей кинематической вязкости является стокс (ст).

Условная вязкость измеряется градусами Энглера.

Нагревостойкость — способность материала делать свои функции при воздействии рабочей температуры в течение времени, сопоставимого с расчетным сроком обычной эксплуатации электрического оборудования.

Под воздействием нагрева происходит термическое старение электроизоляционных материалов, в итоге которого изоляция перестает удовлетворять предъявляемым к ней требованиям.

Температура размягчения, при которой начинается размягчение жестких диэлектриков, имеющих в прохладном состоянии бесформенное состояние (смол, битумов). Температура размягчения определяется при выдавливании нагретой изоляции из кольца либо трубки при помощи железного шарика либо ртути.

Температура каплепадения, при которой из чашечки (имеющей на деньке отверстие поперечником 3 мм), в какой разогревается испытуемый материал, отделяется и падает 1-ая капля.

Температура вспышки паров, при которой смесь паров электроизоляционной воды и воздуха воспламеняется от преподнесенного пламени горелки. Чем ниже температура воспламенения воды, тем больше ее испаряемость.

Гидростойкость, химстойкость, морозостойкость и тропикостойкость диэлектриков — стабильность электронных и физико-химических черт электроизоляционных материалов при воздействии соответственно воды, кислот либо щелочей низкой температуры в границах от -45° до -60° С, также тропического климата, характеризуемого высочайшей и резко изменяющейся в течение суток температурой воздуха, его высочайшей влажностью и загрязненностью, наличием плесневых грибков, насекомых и мышей.

Дугостойкость и короностойкость диэлектриков — стойкость электроизоляционных материалов к воздействию озона и азота, выделяющихся при тихом разряде — короне, также стойкость к действию электронных искр и устойчивой дуги.

Термопластичные и термореактивные характеристики диэлектриков

Термопластичными электроизоляционными материалами являются такие, которые, будучи жесткими в начальном, прохладном состоянии, размягчаются при нагреве и растворяются в соответственных растворителях. После остывания эти материалы вновь отвердевают. При повторном нагреве сохраняется их способность к размягчению и растворению в растворителях. Таким макаром, нагрев таких материалов не вызывает каких-то конфигураций в их молекулярной структуре.

В противоположность этому так именуемые термореактивиые материалы после термический обработки при соответственном режиме отвердевают (запекаются). При повторном нагреве не размягчаются и не растворяются в растворителях, что свидетельствует о прошедших при нагреве необратимых конфигурациях в их молекулярном строении.

Механическими чертами изоляционных материалов являются: пределы прочности при растяжении, сжатии, статическом и динамическом извиве, также твердость.

Школа для электрика