Egenskaper hos elektriska isoleringsmaterial

Elektriska isoleringsmaterial är material som ledningar isoleras med. De har: hög resistans, elektrisk hållfasthet — materialets förmåga att motstå nedbrytning genom dess elektriska spänning och elektriska förluster, kännetecknad av tangenten för förlustvinkeln, värmebeständighet, kännetecknad av den temperatur som är maximalt tillåten för ett givet dielektrikum under dess långvariga användning i elektrisk utrustning.

Elektriska isoleringsmaterial - Dielektrikum kan vara fasta, flytande och gasformiga.

Syftet med elektriska isoleringsmaterial i elektricitet är att skapa mellan delar som har olika elektrisk potential, en sådan miljö som förhindrar passage av ström mellan delarna.

Särskilja elektriska, mekaniska, fysikalisk-kemiska och termiska egenskaper hos dielektrikum.

Elektriska egenskaper hos dielektrika

Bulkresistans — motståndet hos ett dielektrikum när en likström passerar genom det. För ett platt dielektrikum är det lika med:

Rv = ρv (d/S), ohm

där ρv — dielektrikumets specifika volymresistans, vilket är motståndet hos en kub med en kant på 1 cm, när en likström passerar genom två motsatta sidor av dielektrikumet, Ohm-cm, S är tvärsnittsarean av dielektrikumet genom vilket strömmen går (elektrodernas area), cm2, e — dielektrisk tjocklek (avstånd mellan elektroderna), se

Dielektrisk ytresistans

Ytresistans — motståndet hos ett dielektrikum när en ström passerar genom dess yta. Detta motstånd är:

Rs = ρs (l/S), Ohm

där ps — specifik ytresistans hos ett dielektrikum, vilket är motståndet hos en kvadrat (av vilken storlek som helst) när en likström passerar från en sida till dess motsatta, Ohm, l- längden av den dielektriska ytan (i strömriktningen ), cm, C — den dielektriska ytans bredd (i riktningen vinkelrät mot strömflödet), se

Dielektricitetskonstanten.

Som du vet är kapaciteten hos en kondensator - en dielektrikum stängd mellan två parallella och motsatta metallplattor (elektroder):

C = (ε S) / (4π l), cm,

där ε — materialets relativa dielektriska konstant, lika med förhållandet mellan kapaciteten hos en kondensator med ett givet dielektrikum och kapaciteten hos en kondensator med samma geometriska dimensioner, men vars dielektrikum är luft (eller snarare vakuum); C — arean av kondensatorelektroden, cm2, l — tjockleken på dielektrikumet stängt mellan elektroderna, se

Dielektrisk förlustvinkel

Effektförlusten i ett dielektrikum när en växelström appliceras på det är:

Pa = U NS Ia, W

där U är den applicerade spänningen, Ia är den aktiva komponenten av strömmen som passerar genom dielektrikumet, A.

Som är känt: Ia = AzR / tgφ = AzRNS tgδ, A, Azr = U2πfC

där Azp är den reaktiva komponenten av strömmen som passerar genom dielektrikumet, A, C är kapacitansen för kondensatorn, cm, f är strömmens frekvens, Hz, φ — vinkeln med vilken strömvektorn som passerar genom dielektrikumet är före den applicerade spänningsvektorn till denna dielektrikum, grader, δ — vinkel komplementär till φ till 90 ° (dielektrisk förlustvinkel, grader).

På detta sätt bestäms mängden effektförlust:

Pa = U22πfCtgδ, W

Av stor praktisk betydelse är frågan om tgδs beroende av storleken på den applicerade spänningen (joniseringskurvan).

Med homogen isolering, utan delaminering och sprickbildning, är tgδ nästan oberoende av storleken på den applicerade spänningen; i närvaro av delaminering och sprickbildning, med ökande applicerad spänning, ökar tgδ kraftigt på grund av jonisering av hålrum som finns i isoleringen.

Periodisk mätning av dielektriska förluster (tgδ) och dess jämförelse med resultaten från tidigare mätningar karakteriserar isoleringens tillstånd, graden och intensiteten av dess åldrande.

Dielektrisk styrka

I elektriska installationer måste dielektrikum som utgör spolens isolering motstå inverkan av det elektriska fältet. Tyllens intensitet (spänning) ökar när spänningen som skapar detta fält ökar och när fältstyrkan når ett kritiskt värde förlorar dielektrikumet sina elektriskt isolerande egenskaper, s.k. dielektriskt genombrott.

Spänningen vid vilken genombrottet sker kallas för genombrottsspänningen, och motsvarande fältstyrka är den dielektriska styrkan.

Det numeriska värdet på den dielektriska styrkan är lika med förhållandet mellan genombrottsspänningen och tjockleken på dielektrikumet vid punkten för genombrott:

Epr = UNHC / l, kV / mm,

där Upr — genombrottsspänning, kV, l — isolationstjocklek vid genomslagspunkten, mm.

Elektriska isoleringsmaterial

Fysikalisk-kemiska egenskaper hos dielektrikum

Förutom elektriska särskiljs följande fysikalisk-kemiska egenskaper hos dielektrika.

Syratal — anger mängden (mg) kaliumhydroxid (KOH) som krävs för att neutralisera de fria syror som finns i det flytande dielektrikumet och försämra dess elektriska isoleringsegenskaper.

Viskositet — bestämmer graden av fluiditet hos det flytande dielektrikumet, vilket bestämmer penetreringsförmågan hos lacker vid impregnering av lindningstrådar, såväl som konvektion av olja i transformatorer, etc.

De särskiljer kinematisk viskositet, mätt med kapillära viskometrar (U-formade glasrör), och den så kallade villkorade viskositeten, bestämd av hastigheten för vätskeflödet från en kalibrerad öppning i en speciell tratt. Enheten för kinematisk viskositet är Stokes (st).

Villkorlig viskositet mätt i grader Engler.

Termiskt motstånd — ett materials förmåga att utföra sina funktioner när det utsätts för en driftstemperatur under en tid som är jämförbar med den beräknade perioden för normal drift av elektrisk utrustning.

Under påverkan av uppvärmning uppstår termisk åldring av elektriska isoleringsmaterial, som ett resultat av vilket isoleringen upphör att uppfylla de krav som ställs på den.

Värmebeständighetsklasser av elektriska isoleringsmaterial (GOST 8865-70).Bokstaven anger klassen av värmebeständighet och siffrorna inom parentes - temperatur, ° C

Y (90) Fibermaterial av cellulosa, bomull och natursilke, inte impregnerade eller doppade i flytande elektriskt isoleringsmaterial A (105) Fibröst material av cellulosa, bomull eller naturligt, viskos och syntetiskt silke, impregnerat eller doppat i flytande elektriskt isoleringsmaterial D (120) Syntetiska material (filmer, fibrer, hartser, föreningar) B (130) Glimmer, asbest och glasfibermaterial som används med organiska bindemedel och impregneringsmedel F (155) Glimmer, asbest och glasfibermaterial i kombination med syntetiska bindemedel och impregneringsmedel H (180) ) Material baserade på glimmer, asbest och glasfiber i kombination med silikonkiselbindemedel och impregneringsföreningar C (över 180) Glimmer, keramiska material, glas, kvarts eller kombinationer därav utan bindemedel eller med oorganiska bindemedelsämnen

Mjukningspunkt vid vilken fasta dielektrika med amorft tillstånd i kallt tillstånd (hartser, bitumen) börjar mjukna. Mjukningspunkten bestäms när den uppvärmda isoleringen pressas ut ur en ring eller ett rör med hjälp av en stålkula eller kvicksilver.

Droppunkt där den första droppen separeras och faller från bägaren (med en öppning på 3 mm i diameter i botten) i vilken testmaterialet värms upp.

Ångans flampunkt vid vilken en blandning av isolerande flytande ånga och luft antänds av den presenterade brännarlågan. Ju lägre flampunkt vätskan har, desto större är dess flyktighet.

Fuktbeständighet, kemisk beständighet, frostbeständighet och tropisk beständighet dielektriska - stabiliteten hos elektriska och fysikalisk-kemiska egenskaper hos elektriska isoleringsmaterial när de utsätts för fukt, syror eller baser vid låga temperaturer i intervallet från -45 ° till -60 ° C, som samt tropiskt klimat, kännetecknat av hög och kraftigt växlande lufttemperatur under dagen, dess höga luftfuktighet och föroreningar, förekomst av mögel, insekter och gnagare.

Motstånd mot ljusbåge och korona-dielektrik — motstånd hos elektriska isoleringsmaterial mot effekterna av ozon och kväve som frigörs under tyst urladdning — korona, såväl som motstånd mot inverkan av elektriska gnistor och stabil ljusbåge.

Termoplastiska och härdbara egenskaper hos dielektrikum

Termoplastiska elektriska isoleringsmaterial är sådana som initialt är fasta när de är kalla, mjuknar vid upphettning och löser sig i lämpliga lösningsmedel. Efter kylning stelnar dessa material igen. Vid upprepad uppvärmning kvarstår deras förmåga att mjukna och lösas upp i lösningsmedel. Uppvärmning av sådana material orsakar således inte några förändringar i deras molekylära struktur.

I motsats till dem, de så kallade härdplasterna efter värmebehandling i ett lämpligt läge, hårdnar de (bakar). Vid upprepad uppvärmning mjuknar de inte och löser sig inte i lösningsmedel, vilket indikerar irreversibla förändringar i deras molekylära struktur som inträffade under uppvärmningen.

Mekaniska egenskaper hos isoleringsmaterial är: maximal draghållfasthet, kompression, statisk och dynamisk böjning samt styvhet.