Χαρακτηριστικά ηλεκτρικών μονωτικών υλικών

Τα ηλεκτρικά μονωτικά υλικά είναι υλικά με τα οποία μονώνονται τα καλώδια. Έχουν: υψηλή αντίσταση, ηλεκτρική αντοχή — την ικανότητα του υλικού να αντιστέκεται στη διάσπαση μέσω της ηλεκτρικής τάσης και των ηλεκτρικών απωλειών, που χαρακτηρίζεται από την εφαπτομένη της γωνίας απώλειας, αντίσταση στη θερμότητα, που χαρακτηρίζεται από τη μέγιστη επιτρεπτή θερμοκρασία για ένα δεδομένο διηλεκτρικό κατά τη διάρκεια η μακροχρόνια χρήση του σε ηλεκτρολογικό εξοπλισμό.

Ηλεκτρικά μονωτικά υλικά - Τα διηλεκτρικά μπορεί να είναι στερεά, υγρά και αέρια.

Ο σκοπός των ηλεκτρικών μονωτικών υλικών στον ηλεκτρισμό είναι να δημιουργήσουν ανάμεσα σε μέρη που έχουν διαφορετικά ηλεκτρικά δυναμικά, ένα τέτοιο περιβάλλον που να εμποδίζει τη διέλευση ρεύματος μεταξύ αυτών των τμημάτων.

Διακρίνει τα ηλεκτρικά, μηχανικά, φυσικοχημικά και θερμικά χαρακτηριστικά των διηλεκτρικών.

Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά διηλεκτρικών

Αντοχή όγκου — η αντίσταση ενός διηλεκτρικού όταν το διέρχεται συνεχές ρεύμα. Για ένα επίπεδο διηλεκτρικό είναι ίσο με:

Rv = ρv (d / S), ohm

όπου ρv — η αντίσταση ειδικού όγκου του διηλεκτρικού, που είναι η αντίσταση ενός κύβου με ακμή 1 cm, όταν ένα συνεχές ρεύμα διέρχεται από δύο αντίθετες πλευρές του διηλεκτρικού, Ohm-cm, S είναι το εμβαδόν διατομής του το διηλεκτρικό από το οποίο διέρχεται το ρεύμα (περιοχή των ηλεκτροδίων ), cm2, e — διηλεκτρικό πάχος (απόσταση μεταξύ ηλεκτροδίων), βλ.

Διηλεκτρική αντίσταση επιφάνειας

Επιφανειακή αντίσταση — η αντίσταση ενός διηλεκτρικού όταν ένα ρεύμα διέρχεται από την επιφάνειά του. Αυτή η αντίσταση είναι:

Rs = ρs (l / S), Ohm

όπου ps — ειδική επιφανειακή αντίσταση ενός διηλεκτρικού, η οποία είναι η αντίσταση ενός τετραγώνου (οποιουδήποτε μεγέθους) όταν ένα συνεχές ρεύμα περνά από τη μια πλευρά στην αντίθετη πλευρά του, Ohm, l- μήκος της διηλεκτρικής επιφάνειας (στην κατεύθυνση της ροής του ρεύματος ), cm, C — το πλάτος της διηλεκτρικής επιφάνειας (στην διεύθυνση κάθετη προς τη ροή του ρεύματος), βλ.

Η διηλεκτρική σταθερά.

Όπως γνωρίζετε, η χωρητικότητα ενός πυκνωτή — ενός διηλεκτρικού κλειστού μεταξύ δύο παράλληλων και απέναντι μεταλλικών πλακών (ηλεκτρόδια) είναι:

C = (ε S) / (4π l), cm,

όπου ε — η σχετική διηλεκτρική σταθερά του υλικού, ίση με τον λόγο της χωρητικότητας ενός πυκνωτή με δεδομένο διηλεκτρικό προς την χωρητικότητα ενός πυκνωτή με τις ίδιες γεωμετρικές διαστάσεις, αλλά του οποίου το διηλεκτρικό είναι αέρας (ή μάλλον κενό). C — περιοχή του ηλεκτροδίου πυκνωτή, cm2, l — πάχος του διηλεκτρικού κλειστού μεταξύ των ηλεκτροδίων, βλ.

Διηλεκτρική γωνία απώλειας

Η απώλεια ισχύος σε ένα διηλεκτρικό όταν εφαρμόζεται σε αυτό εναλλασσόμενο ρεύμα είναι:

Pa = U NS Ia, W

όπου U είναι η εφαρμοζόμενη τάση, Ia είναι το ενεργό συστατικό του ρεύματος που διέρχεται από το διηλεκτρικό, Α.

Όπως είναι γνωστό: Ia = AzR / tgφ = AzRNS tgδ, A, Azr = U2πfC

όπου Azp είναι η δραστική συνιστώσα του ρεύματος που διέρχεται από το διηλεκτρικό, A, C είναι η χωρητικότητα του πυκνωτή, cm, f είναι η συχνότητα του ρεύματος, Hz, φ — η γωνία στην οποία το διάνυσμα ρεύματος που διέρχεται από το διηλεκτρικό είναι μπροστά από το διάνυσμα της εφαρμοζόμενης τάσης σε αυτό το διηλεκτρικό, μοίρες, δ — γωνία συμπληρωματική του φ έως 90 ° (γωνία διηλεκτρικής απώλειας, μοίρες).

Με αυτόν τον τρόπο προσδιορίζεται το ποσό της απώλειας ισχύος:

Pa = U22πfCtgδ, W

Μεγάλη πρακτική σημασία έχει το ζήτημα της εξάρτησης του tgδ από το μέγεθος της εφαρμοζόμενης τάσης (καμπύλη ιονισμού).

Με ομοιογενή μόνωση, χωρίς αποκόλληση και ρωγμές, το tgδ είναι σχεδόν ανεξάρτητο από το μέγεθος της εφαρμοζόμενης τάσης. παρουσία αποκόλλησης και ρωγμών, με την αύξηση της εφαρμοζόμενης τάσης, η tgδ αυξάνεται απότομα λόγω του ιονισμού των κενών που περιέχονται στη μόνωση.

Η περιοδική μέτρηση των διηλεκτρικών απωλειών (tgδ) και η σύγκρισή της με τα αποτελέσματα προηγούμενων μετρήσεων χαρακτηρίζουν την κατάσταση της μόνωσης, τον βαθμό και την ένταση της γήρανσής της.

Διηλεκτρική αντοχή

Στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, τα διηλεκτρικά που αποτελούν τη μόνωση του πηνίου πρέπει να αντέχουν τη δράση του ηλεκτρικού πεδίου. Η ένταση (τάση) του τούλι αυξάνεται όσο αυξάνεται η τάση που δημιουργεί αυτό το πεδίο και όταν η ένταση του πεδίου φτάσει σε μια κρίσιμη τιμή, το διηλεκτρικό χάνει τις ηλεκτρικές μονωτικές του ιδιότητες, το λεγόμενο διηλεκτρική βλάβη.

Η τάση στην οποία συμβαίνει η διάσπαση ονομάζεται τάση διάσπασης και η αντίστοιχη ένταση πεδίου είναι η διηλεκτρική ισχύς.

Η αριθμητική τιμή της διηλεκτρικής ισχύος είναι ίση με την αναλογία της τάσης διάσπασης προς το πάχος του διηλεκτρικού στο σημείο της διάσπασης:

Epr = UNHC / l, kV / mm,

όπου Upr — τάση διάσπασης, kV, l — πάχος μόνωσης στο σημείο διάσπασης, mm.

Ηλεκτρομονωτικά υλικά

Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά διηλεκτρικών

Εκτός από τα ηλεκτρικά, διακρίνονται τα ακόλουθα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των διηλεκτρικών.

Αριθμός οξέος — καθορίζει την ποσότητα (mg) υδροξειδίου του καλίου (KOH) που απαιτείται για την εξουδετέρωση των ελεύθερων οξέων που περιέχονται στο υγρό διηλεκτρικό και την υποβάθμιση των ηλεκτρικών μονωτικών ιδιοτήτων του.

Ιξώδες — καθορίζει τον βαθμό ρευστότητας του υγρού διηλεκτρικού, ο οποίος καθορίζει τη διεισδυτική ικανότητα των βερνικιών κατά τον εμποτισμό των καλωδίων περιέλιξης, καθώς και τη μεταφορά λαδιού σε μετασχηματιστές κ.λπ.

Διακρίνουν το κινηματικό ιξώδες, που μετράται με τριχοειδή ιξωδόμετρα (γυάλινοι σωλήνες σχήματος U) και το λεγόμενο ιξώδες υπό όρους, που καθορίζεται από την ταχύτητα της ροής του ρευστού από ένα βαθμονομημένο στόμιο σε μια ειδική χοάνη. Η μονάδα κινηματικού ιξώδους είναι ο Stokes (st).

Υπό όρους ιξώδες μετρημένο σε βαθμούς Engler.

Θερμική αντίσταση — η ικανότητα ενός υλικού να εκτελεί τις λειτουργίες του όταν εκτίθεται σε θερμοκρασία λειτουργίας για χρονικό διάστημα συγκρίσιμο με την εκτιμώμενη περίοδο κανονικής λειτουργίας του ηλεκτρικού εξοπλισμού.

Υπό την επίδραση της θέρμανσης, συμβαίνει θερμική γήρανση των ηλεκτρικών μονωτικών υλικών, με αποτέλεσμα η μόνωση να παύει να πληροί τις απαιτήσεις που της επιβάλλονται.

Κατηγορίες αντοχής στη θερμότητα ηλεκτρικών μονωτικών υλικών (GOST 8865-70).Το γράμμα υποδεικνύει την κατηγορία αντοχής στη θερμότητα και τους αριθμούς σε παρενθέσεις - θερμοκρασία, ° C

Υ (90) Ινώδη υλικά από κυτταρίνη, βαμβάκι και φυσικό μετάξι, μη εμποτισμένα ούτε βουτηγμένα σε υγρό ηλεκτρικό μονωτικό υλικό Α (105) Ινώδη υλικά από κυτταρίνη, βαμβάκι ή φυσικό, βισκόζη και συνθετικό μετάξι, εμποτισμένα ή βουτηγμένα σε υγρό ηλεκτρικό μονωτικό υλικό D (120) Συνθετικά υλικά (μεμβράνες, ίνες, ρητίνες, ενώσεις) B (130) Μίκα, αμίαντος και υλικά από υαλοβάμβακα που χρησιμοποιούνται με οργανικά συνδετικά και εμποτιστικά F (155) Μυρτιά, αμίαντος και υαλοβάμβακα σε συνδυασμό με συνθετικά συνδετικά υλικά και εμποτιστικά H (180 ) Υλικά με βάση μίκα, αμίαντο και υαλοβάμβακα σε συνδυασμό με συνδετικά πυριτίου και ενώσεις εμποτισμού C (πάνω από 180) Μίκα, κεραμικά υλικά, γυαλί, χαλαζία ή συνδυασμοί τους χωρίς συνδετικά ή με ανόργανα συνδετικά υλικά

Σημείο μαλάκυνσης στο οποίο τα στερεά διηλεκτρικά που έχουν άμορφη κατάσταση στην ψυχρή κατάσταση (ρητίνες, άσφαλτος) αρχίζουν να μαλακώνουν. Το σημείο μαλάκυνσης προσδιορίζεται όταν η θερμαινόμενη μόνωση συμπιέζεται από έναν δακτύλιο ή σωλήνα χρησιμοποιώντας μια χαλύβδινη σφαίρα ή υδράργυρο.

Σημείο πτώσης στο οποίο η πρώτη σταγόνα διαχωρίζεται και πέφτει από το ποτήρι ζέσεως (με άνοιγμα διαμέτρου 3 mm στο κάτω μέρος) στο οποίο θερμαίνεται το υλικό δοκιμής.

Σημείο ανάφλεξης ατμών στο οποίο ένα μείγμα μονωτικού υγρού ατμού και αέρα αναφλέγεται από την παρουσιαζόμενη φλόγα του καυστήρα. Όσο χαμηλότερο είναι το σημείο ανάφλεξης του υγρού, τόσο μεγαλύτερη είναι η πτητικότητά του.

Αντοχή στην υγρασία, χημική αντίσταση, αντοχή στον παγετό και τροπική αντίσταση διηλεκτρικά - σταθερότητα ηλεκτρικών και φυσικοχημικών χαρακτηριστικών ηλεκτρικών μονωτικών υλικών όταν εκτίθενται σε υγρασία, οξέα ή βάσεις σε χαμηλές θερμοκρασίες στην περιοχή από -45 ° έως -60 ° C, όπως καθώς και τροπικό κλίμα, που χαρακτηρίζεται από υψηλή και απότομα μεταβαλλόμενη θερμοκρασία του αέρα κατά τη διάρκεια της ημέρας, την υψηλή υγρασία και τη ρύπανση, την παρουσία μούχλας, εντόμων και τρωκτικών.

Αντίσταση στα διηλεκτρικά τόξου και κορώνας — αντοχή των ηλεκτρικών μονωτικών υλικών στις επιδράσεις του όζοντος και του αζώτου που απελευθερώνεται κατά την αθόρυβη εκκένωση — κορώνα, καθώς και αντίσταση στη δράση ηλεκτρικών σπινθήρων και σταθερού τόξου.

Θερμοπλαστικές και θερμοσκληρυνόμενες ιδιότητες διηλεκτρικών

Τα θερμοπλαστικά ηλεκτρικά μονωτικά υλικά είναι εκείνα που είναι αρχικά στερεά όταν κρυώνουν, μαλακώνουν όταν θερμαίνονται και διαλύονται σε κατάλληλους διαλύτες. Μετά την ψύξη, τα υλικά αυτά στερεοποιούνται ξανά. Με επαναλαμβανόμενη θέρμανση, η ικανότητά τους να μαλακώνουν και να διαλύονται σε διαλύτες παραμένει. Έτσι, η θέρμανση τέτοιων υλικών δεν προκαλεί καμία αλλαγή στη μοριακή τους δομή.

Σε αντίθεση με αυτά, τα λεγόμενα θερμοσκληρυνόμενα υλικά μετά από θερμική επεξεργασία σε κατάλληλο τρόπο, σκληραίνουν (ψήνονται). Με επανειλημμένη θέρμανση, δεν μαλακώνουν και δεν διαλύονται σε διαλύτες, γεγονός που υποδηλώνει μη αναστρέψιμες αλλαγές στη μοριακή τους δομή που συνέβησαν κατά τη θέρμανση.

Τα μηχανικά χαρακτηριστικά των μονωτικών υλικών είναι: μέγιστη αντοχή σε εφελκυσμό, θλίψη, στατική και δυναμική κάμψη, καθώς και ακαμψία.