WWW.KNIGA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, пособия, учебники, издания, публикации

 

Pages:   || 2 | 3 |

«Рецензенты: Желнерчик В.В. – начальник отдела энергетики УВПП ЖКХ Полоцкого района Теоретические основы по предмету Электроматериаловедение разработаны в соответствии с ...»

-- [ Страница 1 ] --

Авторы (составители):

Морозова Е.А. – преподаватель УО «Полоцкий ГПЛ с/х производства»

Рецензенты:

Желнерчик В.В. – начальник отдела энергетики УВПП ЖКХ

Полоцкого района

Теоретические основы по предмету «Электроматериаловедение»

разработаны в соответствии с учебной программой предмета, утвержденной

Министерством образования Республики Беларусь 15.09.2003 года.

Они охватывают темы программы и направлены на формирование знаний учащихся о видах, свойствах, строении и применении материалов.

Рекомендовано к изданию экспертным советом областного учебно-методического центра Протокол № от 20 г.

Ответственный за выпуск: Морозов Н.С. – зав.основным кабинетом оУМЦ Отпечатано в УМЦ, тираж экз.

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение …………………………………………………………………………….. Тема 1. Основные характеристики электротехнических материалов…………… Тема 2. Диэлектрики……………………………………………………………. Тема 3. Проводниковые материалы и изделия……………………………………. Тема 4. Полупроводниковы материалы………………………………………….. Тема 5. Магнитные материалы…………………………………………………… Тема 6. Сверхпроводники и криопроводники………………………………….. Тема 7. Вспомогательные материалы ………………………………………….... Тема 8. Конструкционные материалы………………………………………….... Литература…………………………………………………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

Электротехническими материалами называют совокупность проводниковых, магнитных, электроизоляционных и полупроводниковых материалов, предназначенных для работы в электротехнических установках.

Значимость электротехнических материалов в электротехнике велика: они лежат в основе производства всех без исключения электротехнических установок от свойств этих материалов зависят надежность, экономичность, срок службы электротехнических установок начиная от гигантских электрических машин и кончая миниатюрными интегральными схемами.

Таким образом, умение конструировать электротехнические установки, отвечающие современным требованиям, непосредственно зависит не только от глубины и оригинальности замысла их исполнения, но и от свойств материалов, которые будут использованы в новой установке. В этом случае говорят о современных технологиях, в том числе и в отношении электротехнических материалов. Ряд электротехнических материалов, выпускаемых отечественной промышленностью, в полной мере соответствует самым высоким современным требования Достижения современной науки и техники трудно представить без фундаментальных исследований в материаловедении. Поэтому, как бы высоки не были успехи космонавтики и вычислительной техники, приборостроения, ЭВМ, микроэлектроники и т.д., необходимо отдать должное развитию материаловедения, благодаря которому оказалось возможным создание обычных резисторов и конденсаторов, электронных ламп и транзисторов, интегральных микросхем и микропроцессоров, сложнейших ЭВМ, радиотехнических устройств и систем и т.п.





Роль и значение электротехнических материалов возрастает по мере развития научно-технического прогресса. Увеличение мощностей и напряжений электротехнических установок, уменьшение габаритов и массы аппаратов и устройств, необходимость их работы в условиях высоких, сверхвысоких и сверхнизких температур, повышенной влажности, иных внешних воздействий предъявляют все более жесткие требования к электротехническим материалам и вызывает необходимость разработки более совершенных их типов.

Современные отрасли науки и техники, такие, как радиосвязь, радиолокация, радиоастрономия, радиоспектроскопия, радиофизика, кибернетика, микроэлектроника, автоматика, телемеханика и др., не могли бы получить столь значительное развитие без использования высококачественных электротехнических материалов и радиокомпонентов на их основе. При этом в ряде случаев совершенно необходимо создание новых материалов с особыми свойствами.

Использование этих свойств позволяет существенно улучшить качественные показатели и эксплуатационную надежность оборудования, удешевить и упростить технологию производства.

Для получения требуемых свойств материалов в настоящее время используют разнообразные, зачастую весьма сложные приемы химического синтеза, искусственного выращивания монокристаллов, напыления и осаждения тонких пленок на различные подложки в вакууме и электролите, разнообразные способы особо глубокой очистки материалов (в том числе зонная плавка), введение добавок (диффузией и ионно-плазменным легированием), воздействие электромагнитного поля и проникающих излучений, высокого давления и температур и т.п. Все это свидетельствует о наличии весьма разнообразных приемов и методов получения материалов с широким набором требуемых свойств.

ТЕМА 1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ

МАТЕРИАЛОВ

При рациональном выборе электротехнических материалов можно создавать электрооборудование малых габаритов и массы, надежное в эксплуатации. Но для этого необходимо знать свойства электротехнических материалов и их изменения под воздействием электрического напряжения, температуры и других факторов.

Величины, с помощью которых оценивают те или иные свойства материалов, называют характеристиками (параметрами). Чтобы полностью оценить свойства того или иного электротехнического материала, необ ходимо знать его механические, электрические, тепловые и физико-химические характеристики. У магнитных материалов необходимо еще знать магнитные характеристики, которые позволяют оценить их магнитные свойства.





Электрические характеристики.

Удельное электрическое сопротивление.

Любой электротехнический материал — проводник, полупроводник и даже диэлектрик — проводит электрический ток. Для оценки степени электропроводности того или иного материала приходится определять его удельное электрическое сопротивление. Удельное электрическое сопротивление (Ом·м) рассчитывают по формуле:

где R — общее электрическое сопротивление образца материала, Ом; l — длина пути тока в образце материала, м; S — площадь образца материала, через которую протекают токи проводимости, м2.

Удельные сопротивления металлических проводников очень малы 10 8 10 6 Ом м. Это указывает на большую электрическую проводимость проводниковых материалов.

Удельные сопротивления полупроводниковых материалов больше, чем Удельное сопротивление электрических материалов в значительной степени зависит от температуры (рис.1).

Рис. 1. Зависимость удельного сопротивления материалов от температуры 1- проводники, 2 – полупроводники, 3 - диэлектрики Температурный коэффициент удельного сопротивления ТК.

Эта характеристика позволяет оценить изменение удельного электрического сопротивления материала при изменении его температуры. При линейном изменении удельного сопротивления значение ТК (1/°С) рассчитывают по формуле:

ТК()=(2-1)/(1(t2-t1)) 1 и 2 — удельные электрические сопротивления материала при начальной температуре t1 и температуре t2 ТК проводников больше нуля. Это указывает на рост электрического сопротивления проводников с повышением температуры. У полупроводников и диэлектриков ТК0, что указывает на уменьшение сопротивления этих материалов с повышением температуры.

Диэлектрическая проницаемость r.

Эта характеристика позволяет определить способность диэлектрика п р и н а н е с е н и и на него электродов и подаче напряжения образовывать электрическую емкость. Ёмкость С плоского конденсатора с двумя металлическими электродами прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости где h — толщина диэлектрика, м; S — площадь одного металлического электрода, м2; 0 — электрическая постоянная ( 0 = 8,85416• 10 12 Ф/м); r — диэлектрическая проницаемость (величина безразмерная).

Различают четыре основных вида поляризации диэлектриков: электронную, дипольную, ионную и спонтанную.

Диэлектрическая проницаемость электроизоляционных материалов изменяется в зависимости от температуры, частоты приложенного напряжения и других факторов (рис 2).

Рис.2. Зависимость диэлектрической проницаемости неполярного (1) и полярного (2) диэлектриков от температуры.

Тангенс угла диэлектрических потерь tg.

Если к отрезку металлического проводника один раз подключить постоянное напряжение, а другой — переменное, действующее значение которого будет равно постоянному, то потери энергии в том и другом случае будут одинаковы, т. е. Р~=РЕсли же такой опыт произвести с диэлектриком, то п о т е р и энергии в нем на переменном напряжении будут во много раз больше потерь энергии на постоянном напряжении, т. е. Р~=Р-. Потери энергии в диэлектрике называют диэлектрическими потерями (активная мощность).

Активную мощность (Вт), теряемую в диэлектрике, работающем при постоянном напряжении U, рассчитывают по формуле:

где I — ток проводимости через диэлектрик, A; U —напряжение, приложенное к диэлектрику, В.

Активную мощность (Вт), теряемую в диэлектрике, работающем при переменном напряжении, рассчитывают по формуле:

Ра=U22 fCtg где U — переменное напряжение, приложенное к диэлектрику, В; f — частота, Гц;

С — емкость диэлектрика, Ф.

Из формулы следует, что при заданном напряжении U, частоте f и емкости диэлектрика С. Активные потери в нем будут зависеть от значения tg. Так как tg газообразных диэлектриков равен 10-6—10-5 (воздух и др.), то их используют в образцовых конденсаторах.

Жидкие и твердые диэлектрики высшего класса имеют, tg ( 2 6) 10, а остальные — tg 0,002 0, Таким образом, tg определяет потери энергии в диэлектриках, но в сильной степени зависит от их температуры (рис 3).

Рис. 3 Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь неполярного (1) и полярного (2) диэлектриков от температуры Электрическая прочность Епр.

Напряженность однородного электрического поля, при которой происходит пробой — разрушение диэлектрика с образованием в нем сквозного канала с очень большой проводимостью, называют электрической прочностью диэлектрика, (В/м), которую рассчитывают по формуле:

Епр=Uпр/h где Uпр — пробивное напряжение, при котором наступает пробой диэлектрика, В;

h — толщина диэлектрика в месте пробоя, м.

Ввиду того, что диэлектрики пробиваются при очень больших напряжениях (тысячи вольт), значения электрической прочности выражают в мегавольтах на метр толщины материала в месте пробоя (МВ/м).

Как правило, электрическая прочность Епр. уменьшается с увеличением толщины диэлектрика и с повышением температуры (рис 4). Это связано с увеличением тока проводимости и возрастанием количества теплоты, выделяемой в диэлектрике.

Рис. 4. Зависимость диэлектрической прочности от температуры диэлектрика (при тепловом пробое) Механические характеристики Основными механическими характеристиками материалов являются:

разрушающее напряжение при растяжении р, разрушающее напряжение при сжатии с, разрушающее напряжение при статическом изгибе и, и ударная вязкость а.

Разрушающее напряжение при растяжении р.

Эту характеристику определяют на образцах такой формы, при которой обеспечивается равномерное распределение растягивающего усилия по площади сечения в его средней части. Образец закрепляют утолщенными концами в стальных зажимах (захватах) испытательной машины. Нижний зажим машины неподвижен, а к другому прикладывают разрушающее (растягивающее) усилие Р, которое плавно увеличивают с определенной скоростью до момента разрыва образца (рис 5).

Рис. 5. Образец электрокерамического материала, помещенный в зажимы машины для испытания при растяжении.

Разрушающее напряжение при растяжении (МПа) где Р — разрушающее усилие при разрыве образца, Н; So — площадь поперечного сечения образца до испытания, м2.

Разрушающее напряжение при сжатии с.

Эту характеристику определяют на образцах, имеющих форму цилиндра или куба. Так, для формованных и прессованных пластмасс она определяется на образцах, представляющих собой сплошные цилиндры высотой 15 мм и диаметром 10 мм. Образец располагают между стальными плитами испытательного пресса, к которым прикладывают сжимающую нагрузку, повышающуюся с определенной скоростью до момента разрушения образца.

Разрушающее напряжение при сжатии (МПа) где Рс — разрушающее усилие при сжатии образца, Н; So — площадь поперечного сечения образца до его испытания, м2.

Разрушающее напряжение материала при статическом изгибе и.

Эту характеристику определяют на образцах, представляющих собой бруски прямоугольного сечения. Образец помещают в испытательную машину, где он своими концами свободно опирается на две стальные опоры. Изгибающее усилие Ри прикладываемое к середине образца через стальной наконечник, плавно увеличивают и доводят до значения, при котором происходит разрушение образца (рис 6).

Рис. 6. Образец пластмассы (брусок), помещенный Разрушающее напряжение материала при статическом изгибе (МПа) рассчитывают по формуле:

Ри— изгибающее усилие, Н; L — расстояние между стальными опорами в испытательной машине, м; b и h — ширина и толщина образца м.

Ударная вязкость а.

Эту характеристику определяют на образцах в виде брусков (для пластмассы) и сплошных цилиндров. Образец материала укладывают на две стальные опоры испытательной машины и наносят, но его центру удар падающим с высоты стальным наконечником маятника. При этом происходит ударный изгиб.

Ударную вязкость а (Дж/м2) рассчитывают как отношение работы А, затраченной маятником на разрушении образца, к площади его первоначального сечения So:

Чем меньше ударная вязкость, тем более хрупок данный материал.

Тепловые характеристики электроизоляционных материалов при нагревании. Это имеет важное значение, так как большинство электроизоляционных материалов работает в электрических машинах и аппаратах при повышенных температурах.

Температура плавления. Эту характеристику определяют для материалов, имеющих кристаллическую структуру (металлов, полупроводников, диэлектриков), которые переходят из твердого состояния в жидкое при определенной температуре.

Температура размягчения. Эту характеристику определяют у материалов с аморфной структурой (смолы, битумы и др.), переход которых из твердого состояния в жидкое происходит не при строго определенной температуре, а в интервале температур. Поэтому у аморфных материалов измеряют некоторую условную температуру размягчения, при которой материал приобретает вязкотекучее состояние.

Теплостойкость. Эта характеристика позволяет оценить стойкость диэлектриков к кратковременному нагреву и определяется с помощью аппарата Мартенса на образцах, представляющих собой бруски сечением 10 15 мм и длиной 120 мм (рис 7).

Рис.7. Аппарат Мартенса для определения теплостойкости пластмасс:

1- стержень, 2 - указатель, 3 - миллиметровая шкала, 4- термометр, 8 - дно аппарата, 9- стальные гнезда, 10 – стальная плита, 11 – груз Бруски устанавливают в аппарате в вертикальном положении в стальные гнезда, приваренные к стальной плите. Плита помещается на дне, обогреваемом электронагревательными проволочными спиралями. На верхний конец каждого бруска надевают стальной зажим, снабженный штоком с грузом. На свободный конец штока опирается тонкий стальной стержень с указателем. Груз устанавливают на штоке так, чтобы в опасном сечении бруска под действием изгибающего момента создавалось напряжение 5 • 106 Н/м2.

В аппарат Мартенса устанавливают три образца из одного и того же материала, между которыми помещают два термометра. С помощью терморегулятора температуру внутри термостата поднимают со скоростью 50° С При одновременном воздействии нагрева и изгибающего момента образцы начинают, деформироваться — изг ибаться. При этом свободный конец штока и стержень опускаются. Глубина опускания конца штока фиксируется указателем на миллиметровой шкале. За определяемую этим методом теплостойкость принимают температуру, при которой деформация образца достигает такого предела, когда указатель опускается по шкале на 6 мм. При этом вычисляют среднее арифметическое значение температуры при одновременном испытании трех образцов, т.е. по показаниям двух термометров. Например, теплостойкость (по Мартенсу) полистирола 75—80° С, гетинакса 150—170° С.

Нагревостойкость. Способность электроизоляционного материала длительно выдерживать предельно допустимую температуру без признаков разрушения называют нагревостойкостью. Для электроизоляционных материалов, применяемых в электрических машинах и аппаратах, кабелях и др., установлены классы нагревостойкости (табл. 1):

Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов Температура, соответствующая классу нагревостойкости, является фактической температурой материала или системы изоляции.

К классу Y относятся органические диэлектрики (полистирол, полиэтилен) и волокнистые непропитанные материалы (картоны, бумаги, хлопчатобумажные ткани, натуральный шелк и др.) К классу А относятся пропитанные (лаками и другими составами) хлопчатобумажные и шелковые ткани (лакоткани), а также многие пластмассы (гетинакс, текстолит и др.).

К классу В относятся лавсановые электроизоляционные пленки, стеклотекстолит на бакелитовой смоле и др.

К классу Е относятся все клееные слюдяные материалы (миканиты) и материалы на основе стекловолокна, в которых применены клеящие составы класса нагревостойкости А или Е (бакелитовые смолы, лаки на основе этих и других смол).

К классу F относятся материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, склеенные или пропитанные лаками повышенной нагревостойкости (эпоксидными и др.).

К классу Н относятся кремнийорганические лаки, а также композиционные материалы, состоящие из слюды, стеклянных волокон, склеенных кремнийорганическими смолами и лаками.

К классу 200 относятся полиимиды, композиционные материалы (пластмассы), со состоящие из стеклянных или асбестовых волокон и нагревостойких органических и их некоторых кремнийорганических связующих.

К классу 220 относятся некоторые виды полиимидов, фторопластов и пластмассы в виде кремнеземных нитей и кремнийорганических и других нагревостойких связующих.

К классу 250 относятся преимущественно диэлектрики неорганического происхождения (электрокерамика, стекла, слюда без клеящих или пропиточных высокополимерных диэлектриков в этот класс входят фторопласт-4 и пластмассы Холодостойкость. Этот параметр позволяет оценить способность материала противостоять действию низких температур. При низких температурах э л е к т р о и з о л я ц и о н н ы е материалы (резины, пластмассы, лаковые пленки и др.) растрескиваются или теряют гибкость.

Холодостойкость жидких диэлектриков определяется температурой застывания, при которой они превращаются в твердое тело.

Температура вспышки паров жидких диэлектриков. При этой температуре пары и газы, образующиеся при нагревании определенного объема жидкого диэлектрика, при соприкосновении с открытым пламенем вспыхивают.

Физико-химические характеристики Кислотное число. Количество миллиграммов (мг) едкого калия (КОН), которое необходимо для нейтрализации свободных кислот, содержащихся в 1 г жидкого диэлектрика, называют кислотным числом. Чем выше кислотное число, тем больше свободных кислот в жидком диэлектрике, а значит, выше его приводимость, так как под действием электрического напряжения кислоты легко распадаются на ионы. Кроме того, кислоты могут разрушать электроизоляционные волокнистые материалы (бумагу, хлопчатобумажную обмотку и др.), с которыми соприкасается жидкий диэлектрик.

Вязкость. Коэффициент внутреннего трения при относительном перемещении частиц жидкости называют вязкостью. Если вязкость велика, жидкость густая и частицы имеют малую подвижность. Если же вязкость мала, частицы жидкости подвижны, т. е. она обладает хорошей текучестью.

Вязкостью определяется пропитывающая способность жидких диэлектриков. Чем меньше вязкость пропиточных электроизоляционных составов (лаков, компаундов), тем глубже проникают их частицы в поры волокнистой изоляции. С возрастанием вязкости пропитывающая способность жидких диэлектриков уменьшается.

Вязкость всех жидкостей уменьшается с ростом температуры. Это объясняется уменьшением сил взаимосвязи между частицами жидкости.

Водопоглощение. Эта характеристика позволяет оценить способность диэлектрика противостоять воздействию воды, которая, проникая в поры материала, вызывает снижение его электрических характеристик.

Для оценки водопоглощения образцы твердых диэлектриков вначале взвешивают, а затем погружают в сосуд с водой при комнатной температуре. По истечении 24 ч образцы вынимают из воды и снова взвешивают.

Водопоглощение материала (%) рассчитывают по формуле:

где G1— масса образца материала в высушенном состоянии, г; G 2 — масса образца материала после выдержки его в воде в течение 24 ч, г.

Тропическая стойкость (тропикостойкость). Эту характеристику определяют у электроизоляционных материалов, предназначенных для электрооборудования, работающего в условиях тропического климата.

В таких условиях не защищенные герметически закрытыми оболочками электроизоляционные материалы подвергаются следующим воздействиям:

высокой температуре окружающего воздуха (45—55 °С); резкому изменению температуры в течение суток (на 40° С и более); высокой влажности воздуха (90—95 %); солнечной радиации (большая плотность светового и теплового потоков); плесневых грибков (микроорганизмов), повреждающих многие электроизоляционные материалы органического происхождения; насекомых и грызунов, повреждающих изоляцию в электрооборудовании открытого типа;

воздуха, содержащего соли и пыль.

Разрушающему действию подвергаются как органические материалы (хлопчатобумажные и шелковые ткани), так и многие пластмассы с древесными наполнителями. Изделия из этих материалов можно применять только в герметически закрытых кожухах или защищёнными толстым слоем Наиболее стойки к тропическим воздействиям материалы неорганического происхождения — электрокерамика, бесщелочное стекло, также многие синтетические диэлектрики органического происхождения (бакелитовые, эпоксидные, поливинилхлоридные, кремнийорганические смолы, фторопласты и пластмассы на их основе с неорганическими наполнителями — стеклянное и асбестовое волокно, кварцевая мука, а также лаки, эмали компаунды на основе Тропическую стойкость электроизоляционных материалов или изделий определяют специальными испытаниями.

Диэлектрический материал — материал, предназначенный для использования его диэлектрических свойств.

Электроизоляционный материал — диэлектрический материал, предназначенный для электрической изоляции.

По агрегатному состоянию диэлектрики классифицируются на газообразные, жидкие и твердые.

Диэлектриком называется вещество, основным электрическим свойством которого является способность поляризоваться в электрическом поле.

Как и всякое вещество в природе, диэлектрик состоит из атомов и молекул, положительные и отрицательные заряды которых связаны достаточно большими силами электростатического взаимодействия, т.е. для диэлектрика характерно наличие сильно связанных зарядов и отсутствие свободных зарядов, способных участвовать в электропроводности.

Основные свойства диэлектриков Электропроводностью называется способность вещества проводить электрический ток под действием постоянного электрического поля.

Количественной мерой электропроводности является удельная проводимость,равная заряду, протекающему в единицу времени через единичное сечение образца при единичной напряженности поля.

Практической мерой электропроводности является не удельная проводимость, а величина ей обратная — удельное сопротивление р. В технике различают удельное объемное V и удельное поверхностное S сопротивления.

В системе СИ удельное объемное сопротивление V численно равно сопротивлению куба вещества с ребром 1 м, если ток проходит через объем между противоположными гранями куба, и имеет размерность [Ом·м].

Удельное поверхностное сопротивление S численно равно сопротивлению квадрата любого размера на поверхности диэлектрика, если ток проходит между противоположными сторонами этого квадрата, и имеет размерность [Ом], [Ом/квадрат], [Ом/].

Последняя форма записи размерности характерна для проводниковых и полупроводниковых пленок, используемых в микроэлектронике, как на полупроводниковых, так и на диэлектрических подложках.

Величина поверхностного сопротивления сильно зависит от состояния поверхности, т.е. влажности, степени загрязнения, окисления. Неполярные диэлектрики слабо адсорбируют влагу и s мало зависит от влажности. Ионные диэлектрики — керамика, стекло — гигроскопичны, поэтому для них S во влажной среде мало. Для устранения влияния влажности и повышения S керамические и стеклянные детали покрывают влагостойкими кремнийорганическими лаками.

Электронная поляризация диэлектриков.

Под действием внешнего электрического поля напряженностью Е происходит смещение связанных зарядов относительно своих устойчивых положений, т.е. происходит ориентация зарядов внешним электрическим полем.

Это явление называется поляризацией.

В зависимости от природы частиц, составляющих материал, и сил связи между ними в диэлектриках наблюдаются различные виды поляризации.

Основными механизмами или видами поляризации являются:

- электронная;

- ионная;

- дипольно-релаксационная;

- электронно-релаксационная;

- ионно-релаксационная поляризация.

Электронная поляризация обусловлена упругим смещением и деформацией электронных оболочек относительно ядер атомов и ионов (рис. 1).

При отсутствии внешнего поля центры положительного и отрицательного зарядов совпадают и, таким образом, электрический момент зарядов равен нулю.

При наложении внешнего поля происходит деформация орбиты, а точнее рассредоточение отрицательного заряда, т.е. появляется асимметрия зарядов и возникает электрический момент.

Возникновение электрического момента и есть электрическая поляризация.

а - при отсутствии внешнего поля; б - при наложении электрического поля.

Электронная поляризация присуща всем диэлектрикам и является единственным видом для неполярных диэлектриков. Время установления поляризации - 10 -15 с, т.е. поляризация мгновенна и затрат энергии внешнего поля на нее нет.

Понятие о сегнетоэлектриках. Диэлектрики, в которых возникает самопроизвольная поляризация в определенном интервале температур, называют сегнетоэлектриками, а явление поляризации — спонтанной.

Для количественной оценки степени поляризации диэлектрика пользуются макроскопической характеристикой, называемой диэлектрической проницаемостью. Различают абсолютную диэлектрическую проницаемость * И относительную, или просто диэлектрическую проницаемость. Абсолютная диэлектрическая проницаемость есть величина, характеризующая способность диэлектрика образовывать электрическую емкость; ее размерность — [Ф/м].

Связь между абсолютной и относительной диэлектрической проницаемостями определяется соотношением *= ·0, где 0 — электрическая постоянная, характеризующая электрическое поле при отсутствии его взаимодействия с веществом, т.е. она характеризует электрическое поле в вакууме.

Относительная диэлектрическая проницаемость является безразмерной величиной и определяется соотношением С точки зрения существования внутреннего электростатического поля в диэлектрике относительная диэлектрическая проницаемость показывает во сколько раз ослабляется поле в диэлектрике по сравнению с полем в вакууме при одинаковом заряде, создающем это электрическое поле.

Для инженерных расчетов диэлектрических потерь пользуются количественным параметром, называемым тангенсом угла диэлектрических потерь (tg).

Рис. 2. Векторная диаграмма токов и напряжений в диэлектрике При внесении диэлектрика в переменное электрическое поле векторная диаграмма имеет вид (рис 2). На ней обозначено: І0 — реактивный ток, обусловленный быстрыми видами поляризации; Іpr — реактивный ток, обусловленный замедленными видами поляризации; Іск — сквозной активный ток или ток сквозной проводимости; Іpa — активный ток, обусловлены за медленными видами поляризации.

Реактивный ток опережает напряжение U на 90°. Активный ток совпадает по фазе с напряжением. Полный ток / сдвинут относительно приложенного напряжения на угол. Угол, дополняющий угол сдвига фаз между током и напряжением до 90°, называется углом диэлектрических потерь. Тангенс угла диэлектрических потерь характеризует потери в диэлектрике, что легко понять из векторной диаграммы, поскольку Чем больше активный ток Іа, нагревающий диэлектрик, тем больше и tg и, следовательно, больше потери в диэлектрике. По значению tg представляется возможным оценить качество диэлектрика: чем он выше, тем хуже диэлектрик.

Для хороших диэлектриков Потери в диэлектрике Потерями энергии в диэлектрике или диэлектрическими потерями называют мощность, рассеиваемую в диэлектрике, помещенном в электрическое поле, т.е. энергию электрического поля, затрачиваемую на нагрев диэлектрика в течение одной секунды.

Существует две причины необратимых потерь энергии электрического поля в диэлектрике:

нагрев за счет протекания тока сквозной проводимости;

потери энергии за счет замедленных видов поляризации.

Наличие тока сквозной проводимости согласно закону Джоуля-Ленца приводит к выделению теплоты в диэлектрике, т.е. к необратимым потерям энергии внешнего поля.

Электрическим пробоем называют явление, приводящее к длительному или кратковременному образованию в диэлектрике канала с высокой электропроводностью. В этом случае диэлектрик теряет электроизоляционные свойства. Значение напряжения Uпр, при котором происходит пробой, называется пробивным напряжением, а соответствующая ему напряженность поля Епр — электрической прочностью диэлектрика, имеющей размерность [В/м], поскольку Значение Uпр зависит от толщины диэлектрика d. Чем больше d, тем большее напряжение требуется для образования канала высокой проводимости, т.е. пробоя. Величина Епр нормирована по толщине и поэтому является количественной мерой электрической прочности, т.е. качества диэлектрика.

Для надежной работы любого радиотехнического устройства необходимо, чтобы рабочее напряжение Uр было меньше пробивного Uпр. Отношение Up/Uпр, называют коэффициентом запаса электрической прочности изоляции.

Для твердых диэлектриков механизмами пробоя являются:

электрический;

тепловой;

электрохимический.

Электрическим пробоем называется пробой, развитие которого обусловлено только разрывом связей между частицами диэлектрика в результате приложенного к диэлектрику напряжения.

Тепловой пробой возникает в случае, когда количество теплоты, выделяющееся в диэлектрике за счет диэлектрических потерь превышает количество теплоты, которое может быть рассеяно в окружающую среду. В результате температура изделия увеличивается, что и приводит к пробою.

Электрохимический пробой имеет место в диэлектриках при повышенных температурах и влажности воздуха, когда в материале развиваются процессы, приводящие к необратимому уменьшению сопротивления, т.е. к электрохимическому старению, при котором возможны изменение химического состава вещества и ухудшение электрической прочности.

Газообразные диэлектрики.

К газообразным диэлектрикам относятся все газы и воздух, представляющий собой смесь газов и паров воды. Многие газы используют в качестве диэлектриков в газонаполненных конденсаторах, воздушных выключателях высокого напряжения и других электротехнических устройствах.

Воздух окружает все электрические установки и как диэлектрик во многом определяет надежность их работы. Так, провода линий электропередачи высокого напряжения, закрепленные на мачтах с помощью фарфоровых или стеклянных изоляторов, на всем протяжении изолированы друг от друга только слоем воздуха. Иногда в слое воздуха, непосредственно соприкасающемся с поверхностью проводов высокого напряжения, наблюдается светлое фиолетовое свечение — электрическая корона, которое сопровождается характерным шипением.

Электрическая корона возникает при ухудшении электроизоляционных свойств воздуха или при воздействии на воздух повышенного напряжения и вызывает потери энергии. С этим явлением следует бороться.

Достоинством газообразных диэлектриков является восстановление электрической прочности после снятия пробивного напряжения и стабильность свойств во времени.

Особенностью газообразных диэлектриков является необходимость их применения с твердыми диэлектриками.

Электрическая прочность некоторых газов гораздо выше, чем у воздуха.

Это связано со способностью их молекул захватывать свободные электроны и превращаться в малоподвижные ионы, что затрудняет развитие пробоя. Явление используют в технике для увеличения электрической прочности газовой изоляции.

Наиболее широко используется в технике элегаз, поскольку он не токсичен, химически инертен, не реагирует с металлами, не разлагается под действием воды, кислот, щелочей; допускает сжатие до 2 МПа при нормальной температуре и допускает нагрев до 150 °С. Используют элегаз в образцовых конденсаторах на рабочих напряжениях до 500 кВ, в высоковольтных кабелях под давлением 0,3...0,5 МПа, в высоковольтных выключателях с напряжением до 750 кВ.

Газы с малой электрической прочностью, такие как Не, Ne, Ar, Хе и др.

используют в газоразрядных и осветительных приборах.

В таблице 1 представлены характеристики некоторых газообразных диэлектрических материалов, используемых в технике. Они характеризуются малым значением И tg, высоким V и невысоким значением Епр по сравнению с жидкими и твердыми диэлектриками. В частности, электрическая прочность воздуха Епр. возд -3...5 МВ/м.

Количественные параметры газообразных диэлектриков (гексафторид серы) (дихлордифторметан) хлороформа хлористого углерода Электрическая проводимость газов.

Если между металлическими электродами заключить какой-либо объем газа, то при приложении к ним электрического напряжения на заряженные частицы будут действовать электрические силы — напряженности электрического поля. Под действием этих сил электроны и ионы будут перемещаться от одного электрода к другому, создавая электрический ток в газе.

Этот ток будет тем больше, чем больше заряженных частиц образуется в единицу времени и чем большую скорость приобретают они под действием сил электрического поля.

С повышением напряжения, приложенного к данному объему газа, электрические силы, действующие на электроны и ионы, увеличиваются. При этом скорость заряженных частиц и ток в газе возрастают.

Вольт-амперная характеристика. Изменение тока в зависимости от напряжения, приложенного к объему газа, выражается графически в виде кривой, называемой вольт-амперной характеристикой (рис.3). Эта характеристика показывает, что в области слабых электрических полей, когда электрические силы, действующие на заряженные частицы, относительно невелики (область І на графике), ток в газе возрастает пропорционально приложенному напряжению. В этой области изменение тока происходит согласно закону Ома.

Рис. 3 Вольтамперная характеристика газообразного диэлектрика С дальнейшим ростом напряжения (область ІІ) пропорциональность между током и напряжением нарушается. В этой области ток проводимости не зависит от напряжения. Здесь происходит накопление энергии заряженными частицами газа — электронами и ионами. При дальнейшем же повышении напряжения (область ІІІ) скорость заряженных частиц резко возрастает, вследствие чего происходят их частые соударения с нейтральными частицами газа. При этих упругих соударениях электроны и ионы передают часть накопленной ими энергии нейтральным частицам газа. В результате электроны отделяются от своих атомов и образуются новые электрически заряженные частицы: свободные электроны и ионы.

Пробой газообразных диэлектриков.

Развитие процесса ударной ионизации приводит к пробою данного объема газа (область ІІ). В момент пробоя ток в газе резко возрастает, а напряжение стремится к нулю. Пробой газа происходит в виде искрового разряда, т. е.

светящихся искр, соединяющих поверхности металлических электродов, помещенных в газовой среде.

Явление пробоя газообразных диэлектриков в однородном электрическом поле выражается следующей формулой (закон Пашена):

где Unp — пробивное напряжение слоя газа; р — давление газа; h — расстояние между электродами в газе; А — коэффициент.

Пробивное напряжение газа увеличивается с ростом его давления и с увеличением толщины слоя между электродами.

Пробой газообразного диэлектрика протекает по-разному в зависимости от степени однородности электрического поля в газе. Пробой в воздухе при наличии в нем однородного электрического поля происходит сразу в виде искры. Этот искровой разряд может переходить в электрическую дугу при достаточной мощности источника тока.

Пробой же газа в неоднородном электрическом поле проходит через ряд промежуточных стадий. Вначале наступает неполное электрическое разрушение слоя газа у электрода с меньшим радиусом, так как у его поверхности наблюдаются наибольшие напряженности электрического поля. Затем при повышении напряжения у поверхности электрода с малым радиусом (острие, провод малого диаметра и др.) в газе возникает коронирующий разряд — видимая электрическая корона. Она представляет собой светло-фиолетовое свечение в слое воздуха около электрода с меньшим радиусом. Электрическая корона сопровождается шипением и образованием в воздухе озона 03 и оксида азота N0.

Под действием озона и оксидов азота большинство органических диэлектриков разрушается. При дальнейшем повышении напряжения коронирующий разряд переходит в искровой, т. е. происходит полное электрическое разрушение газа.

Жидкие диэлектрики.

Жидкие диэлектрики широко применяют в электротехнических установках.

Ими заполняют внутреннее пространство силовых трансформаторов, реакторов, масляных выключателей, конденсаторов, кабелей и других элементов электрооборудования. Заливаемые в электрооборудование под вакуумом жидкие диэлектрики хорошо пропитывают пористую изоляцию обмоток, картоны и другие пористые электроизоляционные материалы и намного повышают их электрическую прочность. Наряду с этим жидкие диэлектрики выполняют роль теплоотводящей среды. Изоляционное масло в трансформаторах нагревается у обмоток, а затем, перемещаясь к холодным стенкам бака трансформатора, отдает им полученное тепло. В масляных выключателях жидкий диэлектрик не только изолирует токопроводящие части, но и выполняет роль среды, гасящей электрическую дугу, которая возникает между контактами срабатывающего выключателя.

В качестве жидких диэлектриков наибольшее распространение получили нефтяные электроизоляционные масла, которые делятся на три группы: для трансформаторов и высоковольтных выключателей; для пропитки бумажной изоляции конденсаторов; для высоковольтных кабелей. Реже используются синтетически масла: совол, совтолы и кремнийорганические жидколсти.

Основные классы жидких диэлектрических материалов представлены в виде схемы (рис.4):

жидких диэлектрических материалов (ДМ) Нефтяные масла Нефтяные электроизоляционные масла получают методом дробной перегонки нефти. Это сложный процесс, состоящий из ряда операций, в результате которых получают соляровое масло. Последовательной обработкой солярового масла серной кислотой и щелочью из него удаляют химически нестойкие соединения. После очистки, сушки и фильтрации получают электроизоляционное масло для трансформаторов, конденсаторов и кабелей.

Конденсаторные и кабельные масла отличаются более глубокой очисткой от примесей и поэтому обладают более высокими электрическими характеристиками.

Химический состав нефтяных масел определяется составом нефти.

Все нефтяные электроизоляционные масла — это сложные смеси углеводородов.

Основные характеристики электроизоляционных нефтяных масел приведены в таблице 2.

Основные характеристики нефтяных изоляционных масел Характеристики при 20 °С при 50 °С паров (не менее) (не выше) Удельное объемное Ом·м сопротивление при 20°С проницаемость при 50 Гц при 20 °С * Нефтяное трансформаторное масло выпускается нескольких марок. Характеристики этих масел укладываются в пределы, приведенные в таблице 2.

** Значения tg для трансформаторного масла даны при 90 °С *** Значения tg для конденсаторного и кабельных масел даны при 100 °С.

Все масла в процессе эксплуатации находятся под воздействием повышенных температур, электрического поля, а также соприкасаются с металлическими частями электрооборудования, а в некотором электрооборудовании соприкасаются с атмосферным воздухом. Это вызывает старение масла, в основе которого лежит окисление. Старение масла ускоряется металлическими катализаторами: медью, латунью, железом и другими металлами.

Присутствие воды в масле тоже ускоряет процесс его старения. При старении в масле образуются твердые смолообразные примеси, нерастворимые и растворимые в горячем масле, которые выпадают в виде осадков на обмотках и других частях трансформатора, что затрудняет теплоотвод от нагретых частей.

Будучи же растворенными в масле, примеси значительно ухудшают его электрические свойства. В процессе старения в масле образуются кислоты и влага, которые резко снижают уровень изоляции в трансформаторах, кабелях и другом электрооборудовании.

Чтобы замедлить старение масел, в них вводят вещества, задерживающие окисление,— ингибиторы. Однако присадка ингибиторов не может полностью предохранить масло от старения.

Электроизоляционные масла следует хранить и перевозить в сухой таре, перекачивать их по чистым металлическим трубопроводам* (но не по резиновым шлангам, которые, растворяясь, загрязняют масло). В условиях эксплуатации масло необходимо защищать от проникновения в него воздуха и влаги. Крышки маслонаполненных аппаратов должны плотно закрываться и иметь консерваторы, т. е. дополнительные бачки.

Иногда в трансформаторах пространство над уровнем масла заполняют инертным газом, например азотом, который защищает масло от окисления.

Несмотря на меры предохранения от старения масло все же окисляется и со временем в нем появляются твердые и жидкие продукты окисления и вода.

Поэтому находящееся в эксплуатации масло необходимо время от времени очищать от примесей и воды и даже восстанавливать его свойства. Существует несколько способов очистки. Воду из масла можно удалить испарением, нагревая масло до температуры кипения воды.

Рис.5. Схема сушки масла распылением в вакууме Однако всякое нагревание масла при наличии доступа воздуха портит его, поэтому сушку масла производят в специальных установках под вакуумом. Этим, во-первых, устраняется в значительной степени воздух и, следовательно, кислород и, во-вторых, понижается температура кипения воды, т. е. облегчается ее испарение.

Схема сушки масла при его распылении в вакууме показана на рис. 5.

Масло насосом 2 через фильтр /, теплообменник 3 и электроподогреватель подается в распыленном состоянии в вакуумный котел 7 вакуумным насосом 5.

Затем масло насосом 6 подается через теплообменник 3 и фильтр-пресс непосредственно в трансформатор или в тару.

От твердых примесей масло можно очистить на центрифуге, на которой твердые частицы, имеющие большую плотность, чем масло, отбрасываются к стенкам и удаляются. Масло при этом подвергается разделению на тонкие пленки и имеется опасность его окисления. Поэтому для лучшей очистки и понижения вязкости масло пропускают через центрифугу в нагретом состоянии (до 40—60° С).

От воды и твердых частичек загрязнений жидкие диэлектрики очищают также с помощью фильтр-пресса. При этом подогретая изоляционная жидкость прокачивается под давлением (35) -105 Па через систему перегородок из фильтровального картона. Твердые частицы загрязнений оседают на поверхности листов картона, а стенки их капилляров поглощают влагу, но пропускают очищенный и осушенный жидкий диэлектрик.

Сильно окисленное масло (кислотное число которого выше 0,4 мг КОН/г), претерпевшее процесс глубокого старения, нуждается в восстановлении (регенерации). Есть несколько способов регенерации масел. Наиболее окисленные и постаревшие масла восстанавливают по кислотно-щелочноземельному методу.

В этом случае в регенерируемое масло вводят 0,5—2 % крепкой серной кислоты, которая связывает все нестойкие соединения и переводит их в кислый гудрон.

Отстоявшееся затем масло обрабатывают щелочью для нейтрализации органических кислот и остатков серной кислоты. Далее масло промывают дистиллированной водой и обрабатывают адсорбентами (тонкодисперсные порошки, обладающие избирательной поглощаемостью), после чего фильтруют через фильтр-пресс или пропускают через центрифугу.

Синтетические жидкие диэлектрики Недостатками нефтяных электроизоляционных масел являются их горючесть, сравнительно невысокая температура вспышки паров и малая диэлектрическая проницаемость. Этих недостатков лишены синтетические жидкости, состоящие из хлорированных углеводородов, типичным представителем которых является совол.

Изготовляют совол хлорированием расплавленного кристаллического вещества — дифенила В присутствии катализатора (олова, железа и др.).

Так как молекулы совола построены несимметрично, они полярны и материя является полярным диэлектриком. Его диэлектрическая проницаемость г = 5,2, т. е. совпадает с диэлектрической проницаемостью изоляционных бумаг.

Это увеличивает емкость конденсаторов и повышает электрическую прочность (Епр) бумажной изоляции. Поэтому совол применяют в бумажных конденсаторах в качестве пропитывающего вещества. Значение tg совола несколько больше, чем нефтяных масел, а электрические прочности близки.

Совол — негорючее вещество, что является его главным преимуществом перед нефтяным маслом. Однако существенные недостатки ограничивают его применение. Так, температура застывания совола + 5° С и он обладает большой вязкостью, которая при 40° С составляет 2,9·10-4 м2/с, тогда как у нефтяного масла она равна 3·10—5 м2/с. Это исключает пропитку бумаги соволом при комнатной температуре и требует его подогрева до 50°С.

Большим недостатком является токсичность совола из-за наличия в нем хлора. Поэтому совол необходимо хранить в хорошо закрывающейся таре. При работе с соволом надо быть осторожным, так как он вызывает раздражение слизистых оболочек.

Совол и совтолы не воспламеняются, но их пары дают вспышку, которая не вызывает воспламенения самих жидкостей.

Большая вязкость и токсичность совола и совтолов весьма ограничивают их применение.

Основные характеристики жидких диэлектриков на основе совола приведены в табл. Основные характеристики синтетических изоляционных жидкостей Характеристики Единица Совол Совтол-2 Совтол-10 Гексол Вязкость:

при 20 °С при 65 °С вспышки паров (не менее) застывания (не выше) Удельное объемное Ом· м сопротивление при 20 °С проницаемость потерь при 50 Гц 65 °С (не менее) При сравнении данных, приведенных в табл. 2 и 3, видно, что электрические характеристики синтетических жидкостей на основе совола уступают соответствующим характеристикам нефтяных электроизоляционных масел.

Достижением в области разработки синтетических жидких диэлектриков было получение кремнийорганических жидкостей, обладающих очень низкой температурой замерзания (-60 °С), стабильностью электрических характеристик в широком интервале температур и высокой стойкостью к окислению.

Характерными особенностями кремнийорганических жидких диэлектриков являются: высокие электрические характеристики; низкая температура замерзания; высокая температура вспышки паров; нетоксичность. Вследствие большей, чем нефтяные изоляционные масла, стоимости, область применения кремнийорганических жидких диэлектриков ограничена. Их используют в специальных трансформаторах небольшой мощности, а также в бумажных и пленочных конденсаторах и в электронной аппаратуре.

Основные характеристики некоторых из этих жидких диэлектриков приведены в таблице 4.

Основные характеристики кремнийорганических изоляционных жидкостей Характеристика измереПМС-10 ПМС-50 ПЭС-Д ФМ- Вязкость:

при 20 °С вспышки паров (не менее) застывания (не более) объемное сопротивление проницаемость диэлектрических потерь при 50 Гц прочность (не менее) Твердые органические диэлектрики Высокополимерные материалы состоят из молекул больших размеров, которые включают в себя десятки и сотни тысяч молекул каких-либо простых веществ, называемых мономерами. Мономеры — вещества, легко вступающие в химические реакции. В результате этих реакций и образуется новое высокополимерное вещество (полимер) большой молекулярной массы.

Полимеры, состоящие из молекул линейной структуры, называемые линейными полимерами, способны размягчаться при нагревании, т. е. являются термопластичными материалами.

Полимеры, состоящие из молекул, развитых по трем направлениям в пространстве, и называемые пространственными, не размягчаются при нагревании, т. е. являются термореактивными материалами.

Высокополимерные вещества бывают природными (янтарь, натуральный каучук и др.) и синтетическими (полистирол, поливинилхлорид и др.).

Полимеризация — это процесс соединения молекул исходного (мономерного) вещества без изменения его элементарного состава в большие молекулы высокополимерного вещества.

Процесс соединения молекул нескольких исходных (мономерных) веществ в большие молекулы высокополимерного вещества называют поликонденсацией.

Полимеризационные органические диэлектрики.

СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

ПРИВЕДЕНЫ В ТАБЛИЦЕ 5, А ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИВЕДЕНЫ НИЖЕ.

ПОЛИЭТИЛЕН — твердый непрозрачный материал белого или светло-серого цвета, несколько жирный на ощупь, получаемый полимеризацией под давлением газа этилена Н2С = СН2. Различают полиэтилен высокого (ВД), среднего (СД) и низкого (НД) давления.

Процесс получения полиэтилена ВД протекает при давлении 1,5·10 8 Па и температуре 180—200 °С в присутствии кислорода (0,05 %). Полиэтилен НД получают при давлении (1 5)·105 Па и температуре 60 °С, но с применением специальных катализаторов. Полиэтилен СД получают при давлении 3·10 6 Па и температуре 130—140°С.

Полиэтилены НД и СД отличаются от полиэтилена ВД несколько большей плотностью, повышенной механической прочностью и большей жесткостью, но они менее устойчивы к тепловому старению.

Полиэтилены — термопластичные материалы, поступающие на заводы в виде гранул, из которых получают изделия литьем под давлением, горячим прессованием и экструзией. Вытягивание размягченного полиэтилена через щелифильтры (экструзия) позволяет ориентировать молекулы в направлении вытягивания и получать гибкие полиэтиленовые пленки. Экструзию применяют при нанесении полиэтиленовой изоляции на провода, а также при изготовлении изоляционных шлангов и трубок.

Из полиэтилена ВД изготовляют электроизоляционные полупрозрачные пленки толщиной от 30 до 200 мкм и шириной от 1 до 1,5 м, а из полиэтилена СД, НД — негибкие электроизоляционные изделия, каркасы катушек, платы и др.

При комнатной температуре полиэтилены не растворяются ни в одном из растворителей.

Все полиэтиленовые изделия нестойки к солнечному свету. Для повышения светостойкости в полиэтилены вводят сажу и другие красители. Изделия из полиэтилена могут соединяться сваркой.

Основными недостатками полиэтиленов являются невысокая нагревостойкость (90 °С) и склонность к растрескиванию при повышенных механических нагрузках.

Поливинилхлорид представляет собой порошок белого цвета, из которого изготовляют горячим прессованием или горячим выдавливанием механически прочные изделия (платы, трубы и др.), стойкие к минеральным маслам, многим растворителям, щелочам и кислотам.

Порошкообразный поливинилхлорид получают в результате реакции полимеризации газообразного вещества — винилхлорида Н2С=СН—СІ в присутствии перекиси водорода и др. Реакция проводится со сжиженным винилхлоридом в водном растворе щелочных веществ (водно-эмульсионная полимеризация).

Поливинилхлорид является термопластичным материалом. Из поливинилхлорида изготовляют баки для аккумуляторов и различные электроизоляционные детали (пласты и др.), стойкие к ударным нагрузкам.

Епр = = 3042 МВ/м.

Поливинилхлоридный пластикат — гибкий рулонный материал, получаемый из порошка поливинилхлорида, смешанного с пластификаторами — густыми маслообразными жидкостями (дибутилфталат и др.) в количестве от до 45 %. Кроме пластификаторов в поливинилхлоридный пластикат вводят красители, наполнители и термостабилизаторы. Все эти вещества перемешивают с порошкообразной полихлорвиниловой смолой и полученную смесь пропускают несколько раз между нагретыми стальными вальцами. В результате такой переработки получают гибкий, эластичный материал — поливинилхлоридный пластикат в виде лент толщиной от 0,8 до 2,5 мм и шириной до 400 мм в рулонах, а также в виде крошки (гранулы). Листовой пластикат имеет толщину от 1 до мм и площадь 600х100 мм2. Епр= 2030 МВ/м.

Поливинилхлоридный пластикат широко применяется в качестве основной изоляции монтажных проводов, а также для изготовления защитных оболочек — шлангов, кабелей. Обычно он бывает окрашен в черный, синий, желтый, красный и другие цвета. Красители вводят для защиты материала от светового старения, а также для распознавания проводов при монтаже. Поливинилхлоридный пластикат без красителей — прозрачный материал с желтоватым оттенком. Из поливинилхлоридного пластиката изготовляют гибкие изоляционные трубки и липкую изоляционную ленту. Характерной особенностью поливинилхлоридных материалов является то, что, будучи вынесены из пламени, они перестают гореть.

Полиформальдегид образующийся в результате полимеризации газообразного формальдегида.

Материал представляет собой порошок белого цвета, из которого изделия получают литьем под давлением или экструзией.

Характерной особенностью полиформальдегида является большое содержание кристаллической фазы (75 %), что обеспечивает повышенные механические характеристики материала и ярко выраженную температуру плавления (180 °С). Такие свойства, как повышенная твердость, большая стойкость к истиранию и малый коэффициент трения, позволяют изготовлять из полиформальдегида бесшумные шестеренные и червячные передачи и подшипники.

Довольно широкий интервал рабочих температур (от 55 до 100 °С), влагостойкость, химическая стойкость, стойкость к искровым разрядам и хорошие электрические характеристики обеспечивают широкую область применения полиформальдегида в качестве электроизоляционного материала (изоляционные основания — платы, каркасы катушек сложного профиля и др.). Изделия из полиформальдегида могут быть подвергнуты всем видам механической обработки (фрезерованию, обточке, сверлению и др.). Епр = = 23 МВ/м.

Органическое стекло (полиметилметакрилат) представляет собой высокополимерный термопластичный прозрачный материал, легко окрашиваемый во многие цвета, выпускаемый в виде листов толщиной от 0,8 до 24 мм и более, площадью от 400х500 мм2 до 1400х1600 мм2, а также в виде порошка. Органическое стекло — материал аморфного строения, обладающий очень высокой оптической прозрачностью (пропускает до 92 % лучей видимой области спектра).

Исходным материалом для получения органического стекла служит жидкое вещество — метилметакрилат, в которое вводят небольшое количество (0,1 %) перекиси бензоила и пластифицирующие вещества — маслообразные жидкости, уменьшающие хрупкость. Смесь исходных компонентов перемешивают в никелевом сосуде и после подогрева разливают в нагретые до 120 °С формы из обычного силикатного стекла или металла. После охлаждения формы разбирают и у полученных листов и пластин органического стекла обрезают края.

Епр= 1522 МВ/м.

Органическое стекло устойчиво к разбавленным кислотам и щелочам, а также к бензину и минеральным маслам. Оно растворяется в ароматических углеводородах (бензоле, толуоле, ксилоле), хлорированных углеводородах (хлорбензоле, трихлорбензоле и др.), ацетоне и некоторых других растворителях.

Органическое стекло поддается всем видам механической обработки (сверлению, фрезерованию и др.). Для предохранения от царапин при механической обработке органическое стекло предварительно оклеивают бумагой. Детали из органического стекла легко склеиваются дихлорэтановым клеем. Этот клей получают растворением стружки органического стекла в дихлорэтане (5 г стружки на 100 г дихлорэтана). Склеиваемые поверхности должны быть хорошо подогнаны и промыты растворителем (ацетон и др.). Места склеивания выдерживают под давлением 2-4 ч. Органическое стекло и изделия из него можно также сваривать в специальных устройствах при температуре 140- °С с применением давления на свариваемые поверхности.

Капрон - представляет собой твердый материал белого или светло-желтого цвета, синтетический материал, получаемый в результате полимеризации капролактамами — порошкообразного вещества с температурой плавления 70 °С.

Полученный полимер выдавливают через отверстие в дне автоклава в виде узкой ленты, которая попадает в ванну с проточной водой, отмывается от низкомолекулярных веществ, ухудшающих свойства капрона. Отмытая и остуженная в воде капроновая лента поступает на рубильную машину и рубится на кусочки — крошку длиной 10 и толщиной 2—3 мм. Полученную крошку подвергают дополнительной; промывке теплой водой, а затем сушат И хранят в резиновых мешках, так как она способна поглощать влагу из воздуха.

Капрон очень устойчив против плесневых грибков, но не устойчив к атмосферным воздействиям. Для повышения стойкости к атмосферным воздействиям в капрон вводят стабилизаторы (0,3—0,5 %). Епр= 1820 МВ/м.

У капрона под действием постоянной нагрузки наблюдается медленная деформация (холодная текучесть). Если деформация находится в пределах до 3 %, то после снятия нагрузки она исчезает.

Для электрической изоляции обмоточных и монтажных проводов, и основы электроизоляционных лакированных тканей применяют капроновое волокно, получаемое вытяжкой через фильтры (круглые отверстия диаметром 0,1 мм и менее) размягченной капроновой смолы. Капроновое волокно обладает большой механической прочностью и повышенным сопротивлением истиранию.

Количественные параметры органических диэлектрических материалов илен ий каучук бутадиенов ый СК-Б Поликонденсационные органические диэлектрики.

Резольные смолы являются термореактивными веществами.

В электротехнике среди резольных смол наибольшее применение имеет фенолоформальдегидная смола (бакелит), образующаяся в результате реакции поликонденсации между кристаллическим фенолом (С 6Н5—ОН) и формалином (40 %-ный раствор газа — формальдегида СН20 в воде) в присутствии щелочного катализатора—гидроксида бария Ва(ОН)2 или гидроксида аммония NH4OH — в виде 25 %-ного раствора в воде. Формальдегид берут в избытке.

Для получения бакелитовой смолы определенное количество компонентов (фенол, формалин и катализатор) загружают в реактор, где они перемешиваются вращающейся мешалкой. Затем смесь нагревают до температуры 95 °С, при которой начинается реакция поликонденсации. В результате в нижней части реактора образуется густая сиропообразная масса коричневого цвета — бакелитовая смола в первоначальной стадии А. После вакуумной сушки при 60 °С смолу разливают в металлические противни.

Охлажденная (до комнатной температуры) бакелитовая смола представляет собой твердое хрупкое вещество коричневого цвета и применяется в качестве связующего вещества в пластмассах, а также для получения бакелитовых лаков.

Спиртовой бакелитовый лак получают введением в варочный котел для растворения высушенной смолы в стадии А этилового спирта. Обычно лак содержит 50—60 % бакелитовой смолы. Для экономии этилового спирта широко используют жидкие водно-эмульсионные бакелитовые смолы, содержащие 15— 20 % воды.

Спиртовыми лаками и жидкими смолами пропитывают волокнистые основы (бумагу, ткани), применяемые для производства слоистых электроизоляционных материалов — гетинакса, текстолита, стеклотекстолита.

Все резольные смолы являются полярными диэлектриками, поэтому их диэлектрическая проницаемость г = 5 6.

Резольные смолы обладают стойкостью к минеральным маслам и воде, но не стойки К электрическим искрам. Под действием искровых разрядов поверхность резольных смол легко обогащается углеродом, в результате чего создаются науглероженные токопроводящие дорожки. Вследствие этого пластмассовые изделия, изготовленные на основе резольных смол, не рекомендуется применять там, где возможно образование сильных электрических искр.

НОВОЛАЧНЫЕ СМОЛЫ (новолаки), как и резольные, получают в результате реакции поликонденсации между фенолом и формальдегидом, но при недостатке формальдегида в присутствии кислотного катализатора соляной кислоты.

Полученная новолачная смола — густая масса светло-коричневого цвета, которую в нагретом состоянии разливают в противни. После охлаждения она представляет собой твердое хрупкое вещество, растворяющееся в этиловом спирте и ацетоне. Электроизоляционные свойства новолачных смол ниже, чем резольных: Епр= 89 мВ/м.

Новолачные смолы — термопластичные вещества, сохраняющие плавкость и растворимость при длительном хранении и даже при нагревании до 200 °С. Из смолы прессуют в стальных нагретых пресс-формах пластмассовые детали для электрических аппаратов низкого напряжения (основания и крышки выключателей, патронов), а также конструкционные детали (кнопки, рукоятки и др.).

Эпоксидные смолы представляют собой сиропообразные жидкости или твердые вещества желтой или светло-коричневой окраски. Жидкие эпоксидные смолы являются низкомолекулярными веществами. При большой молекулярной массе (свыше 1000) они представляют собой твердые вещества, растворяющиеся в ацетоне, толуоле.

Эпоксидные смолы получают в результате реакции поликонденсации хлорированного глицерина с резорцином или дианом (дифенилопропан). Процесс образования смолы происходит в щелочной среде.

Эпоксидные смолы нашли широкое применение в электротехнике как основы электроизоляционных заливочных компаундов, а также в качестве клеящих лаков и клеев. Достоинством эпоксидных компаундов является очень малая объемная усадка (0,3—2,0 %) при отверждении. Кроме того, затвердевшие эпоксидные смолы обладают большой механической прочностью и стойкостью к воде. Епр = 1518 МВ/м.

ГЛИФТАЛЕВЫЕ СМОЛЫ (глифтали) относятся к группе полиэфирных смол, получаемых поликонденсацией многоатомных спиртов (гликоль, глицерин и др.) и органических кислот (фталевая, малеиновая и др.). Глифталевые смолы получают в результате реакции поликонденсации глицерина и фталевого ангидрида при избытке последнего.

Для обеспечения достаточной гибкости глифталевые смолы модифицируют, т. е. в процессе поликонденсации в них вводят жирные кислоты и растительные масла, например касторовое. Отличительной особенностью глифталевых смол является их высокая клеящая способность при хороших электрических характеристиках, стойкость к поверхностным разрядам и повышенная нагревостойкость — до 130 °С (класс В). Электрические характеристики отвержденных глифталевых смол более высокие, чем фенолоформальдегидных:

Епр= 15 20 МВ/м.

В электротехнике глифталевые смолы используют как основу для клеящих, пропиточных и покровных лаков, пленки которых (после запекания) стойки к воздействию нагретого минерального масла.

Клеящие глифталевые лаки нашли большое применение для клейки слюды в производстве твердой и гибкой слюдяной изоляции (миканиты, микаленты).

Характеристики некоторых синтетических смол приведены в таблице Характеристики некоторых синтетических смол Крезольно- 1250…1300 10... 10 Этиловый спирт Для лакирования Кремнийорганическ 1600…1750 1012... 1014 Смесь бензола, В производстве Полиимиды — нагревостойкие органические диэлектрики, которые можно длительно использовать при 200—220 °С. Полиимидные электроизоляционные изделия (пластмассы) могут применяться до - 155°С и ниже, а электроизоляционные полиимидные пленки длительно выдерживают низкие температуры (- 190°С), не разрушаясь. Полиимиды являются химически стойкими диэлектриками: не растворяются в большинстве органических растворителей, не взаимодействуют с разбавленными кислотами, минеральными маслами и воДОЙ.

Разрушение полиимидов вызывают концентрированные кислоты, щелочи и перегретый водяной пар.

Полиимиды представляют собой диэлектрики, получаемые в результате реакции поликонденсации ангидрида пиромеллитовой кислоты и некоторых ароматических соединений — диаминов. На основе полиимидов изготовляют эмаль-лаки для эмалирования обмоточных проводов, которые могут длительно работать при температурах до 220 °С.

Из полиимидов получают гибкие полупрозрачные светло-желтые или коричневые электроизоляционные пленки толщиной от 5 до 100 мкм и более. Епр= МВ/м. Влагопоглощаемость пленок относительно большая и составляет в среднем 1 % за 24 ч нахождения в парах воды при 20 °С. Поэтому обмоточные провода с пленочной полиимидной изоляцией необходимо пропитывать нагревостойкими и водостойкими лаками. Полиимидную пленку приклеивают к проводу клеящим полиимидным лаком.

Полиимидные пленки применяют также в качестве пазовой изоляции в электрических машинах нагревостойкого исполнения.

На основе термопластичных полиимидов изготовляют различные пластмассовые изделия электроизоляционного и конструкционного назначения.

Для этого используют как чистые полиимиды, так и наполненные стекловолокном и другими нагревостойкими наполнителями. Изделия из полиимидов изготовляют литьем и прессованием при температурах 350—400 °С. Епр = 22 30 МВ/м;

особенностями полиимидных пластмасс являются легкость переработки в изделия благодаря большой текучести, малая объемная усадка и стабильность свойств при переработке.

Полиимидные пластмассы обладают высокой нагревостойкостью (220— °С), хорошими электрическими и механическими характеристиками. Все пластмассы на основе полиимидов обладают высокой радиационной стойкостью.

Лавсан (пОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ)— прозрачный высокополимерный диэлектрик кристаллического или аморфного строения, относится к полиэфирам.

Лавсан кристаллического строения получают в результате реакции поликонденсации терефталевой кислоты и этиленгликоля. Изготовленные из него прозрачные лавсановые пленки толщиной 30- 100 мкм находят применение в качестве пазовой изоляции в электрических машинах.

Лавсановые пленки стойки к растворителям, содержащимся в лаках, а также к плесневым грибкам и влаге и поэтому могут использоваться в электрических машинах и аппаратах тропического исполнения.

Лавсановые пленки длительно работают при температурах, не превышающих 120 °С (класс нагревостойкости Е). Несмотря на довольно большую электрическую прочность, лавсановые пленки нестойки к электрической короне, их область применения ограничивается электрооборудованием низкого напряжения. При длительном нахождении в трансформаторном масле при 110— 120 °С пленки становятся хрупкими.Е пр =140180 МВ/м.

Фторопласт-4, разработка которого явилась достижением в области получения нагревостойких диэлектриков, является твердым высокополимерным материалом, негорючим, жирным на ощупь, белого цвета. Получают его в результате полимеризации сжиженного газа — тетрафторэтилена F2C=CF2.

Образующийся полимер представляет собой рыхлый порошок, из которого прессованием (в стальных пресс-формах) получают различные изделия. Чтобы изделия были плотные и монолитные, их после опрессовки при комнатной температуре подвергают спеканию в печах.

Особенностью фторопласта-4 является исключительно высокая нагревостойкость (250 °С) и холодостойкость (-269 °С). При нагреве до 327 °С (точка перехода) кристаллическая структура материала переходит в аморфную и он приобретает прозрачность.

Основной причиной весьма высокой нагревостойкости фторопласта- является большая энергия химической связи между атомами углерода и фтора (447,0 кДж/моль) в его молекуле. Фторопласт-4 отличается химической стойкостью: не растворяется ни в одном из растворителей при комнатной температуре и нагреве; на него не действует ни одна из концентрированных кислот и щелочей. Водопоглощение фторопласта-4 равно нулю, и он не смачивается водой. Е пр = 27 МВ/м (у пленок Епр= 100180 МВ/м).

В электротехнике применяют тонкие (от 10 до 200 мкм) пленки и изделия (платы, каркасы катушек и др.) из фторопласта-4.

Отрицательным свойством фторопласта-4 является текучесть при комнатной температуре, т. е. он начинает деформироваться при механических напряжениях от 15 МПа и выше. Поэтому на изделия из фторопласта-4 нельзя допускать механические нагрузки, создающие напряжения выше 15 МПа.

Наряду с фторопластом-4 промышленностью выпускаются его разновидности: фторопласт-4Д, фторопласт-40 и др. От фторопласта-4 они отличаются формой, размерами частиц порошкообразной массы и более широкими возможностями переработки в изделия.

Характеристики и электрические свойства некоторых синтетических высокополимерных материалов приведены в таблице 7.

Характеристики и электрические свойства некоторых синтетических Наименование, общая характеристика и область стичный ударопрочный химически стойкий материал. Применяют для изготовления конструкций и деталей, стойких к удару и агрессивным средам Полистирол. Прозрачный термо- 1013... 1015 2,4...2,7 (2...4) ·10-4 25... пластичный материал. Применяют для изготовления каркасов, катушек, изоляционных плат и пленок прозрачный термопластичный материал. Область применения та же, что и у полистирола Полиэтилен низкой плотностивысокого давления).

Непрозрачный термопластичный материал, обладает гибкостью, стойкостью к воде и растворителям. Применяют в качестве гибкой изоляции проводов и кабелей (низкого давления). Непрозрачный термопластичный материал, стойкий к воде и растворителям.

Применяют для изготовления каркасов, катушек, плат и других изделий термопластичный материал, стойкий к воде и растворителям.

Область применения та же, что и у полистирола ный термопластичный материал с повышенными механическими и антифрикционными свойствами и малой усадкой. Область применения та же, что и у полистирола мопластичный материал с повы шенными механическими свойствами. Область применения та же, что и у полистирола и полипропилена. Кроме того, применяется для изготовления лаков и пенопластов прозрачный термопластичный материал. Обладает повышенным водопоглощением (8...10%).

Применяют для изготовления деталей низкого напряжения (органическое стекло).

Прозрачный термопластичный материал. Применяют для изготовления электроизоляционных и конструкционных деталей Негорючий термопластичный химически стойкий материал, обладающий значительной гибкостью. Применяют в качестве гибкой изоляции проводов и для изготовления трубок, шлангов и лент Прозрачный термопластичный химически стойкий материал.

Применяют в виде литых изделий и пленок в изоляции электрических машин и аппаратов химически стойкий роговидный негорючий материал. Применяют в виде пленок и прессованных изделий ции. Непрозрачный химически стойкий негорючий и нерастворимый материал. Может применяться до температур 250 'С.

Применяют в виде пленок и прессованных изделий материал желтого цвета, поддающийся всем видам механической обработки.

Выпускают в виде брусков, плит и труб. Применяют в качестве изоляции в электроприборах материал на основе каучуков.

Поддается всем видам механической обработки и горячей штамповке. Применяют в качестве изоляции в электроприборах Электроизоляционные лаки Лаки представляют собой коллоидные растворы пленкообразующих веществ в специально подобранных органических растворителях.

К пленкообразующим веществам относятся смолы (природные и синтетические), растительные высыхающие масла, эфиры целлюлозы и др. В качестве растворителей пленкообразующих веществ применяют легкоиспаряющиеся (летучие) жидкости: бензол, толуол, ксилол, спирты, скипидар и др.

Для разбавления загустевших лаков в них вводят разбавители (бензин, лаковый керосин, скипидар и некоторые другие жидкости), которые отличаются от растворителей меньшей испаряемостью.

В состав лака могут также входить пластификаторы и сиккативы.

Пластификаторы — вещества, придающие лаковой пленке эластичность. К ним относятся касторовое масло, жирные кислоты льняного масла и др.

Сиккативы представляют собой жидкие или твердые вещества, вводимые в некоторые лаки для ускорения их высыхания.

В зависимости от свойств пленкообразующих веществ, составляющих лаковую основу, пленка может быть гибкой (эластичной) или негибкой и хрупкой.

Виды лаков по назначению:

Пропиточные лаки применяют для пропитки обмоток эластических машин и аппаратов с целью цементации (соединения) их витков друг с другом, а также устранения пористости изоляции. Пропиточный лак, проникая в поры изоляции, вытесняет из них воздух и после отвердевания делает обмотку влагостойкой. При этом повышается электрическая прочность изоляции обмотки и ее коэффициент теплопроводности. Одной из главных характеристик пропиточных лаков является их пропитывающая способность. Чем меньше вязкость лака, тем больше его пропитывающая способность.

Покровные лаки применяют для создания на поверхности пропитанных обмоток влагостойких или маслостойких лаковых покрытий. К покровным относят также эмаль-лаки, применяемые для эмалирования обмоточных проводов, а также лаки, используемые для изоляции листов электротехнической стали и других деталей.

электроизоляционных материалов: листочков слюды (в производстве слоистой слюдяной изоляции), керамики, пластмасс и др. Основное требование, предъявляемое к клеящим лакам, состоит в том, чтобы они обладали хорошим прилипанием (адгезией) и образовывали прочный шов.

В зависимости от способа сушки лаки делят на две группы: воздушной (холодной) и печной (горячей) сушки.

Отверждение пленки лаков воздушной сушки, к которым относят шеллачные, эфироцеллюлозные и некоторые другие, происходит при комнатной температуре, а лаков печной сушки возможно лишь при температурах, значительно выше комнатной (от 100 °С и выше). В лаках печной сушки применяют термореактивные пленкообразующие вещества (глифталевые, резольные и другие смолы), отвердевание которых обусловлено процессами полимеризации, требующими повышенных температур. Лаки горячей сушки, обладают более высокими механическими и электрическими характеристиками, чем лаки печной сушки.

В таблице 8 приведены основные характеристики электроизоляционных лаков.

Основные характеристики электроизоляционных лаков Кремнийоргани КО-964 1-2(200) 260-300(200) 75—80 Пропиточный Электроизоляционные эмали представляют собой лаки с введенными в них мелкораздробленными веществами — пигментами. В качестве пигментов применяют неорганические вещества, преимущественно оксиды металлов (оксид цинка, железный сурик, литопон- смесь сернистого цинка с сернокислым барием, придающая эмали белый цвет и др.) и их смеси. Пигментирующие вещества, введенные в лак, тщательно перетирают в краскотерочных машинах до получения однородной массы. При высыхании эмалей пигменты вступают в химические реакции с лаковой основой, образуя плотное покрытие с повышенной твердостью.

Электроизоляционные эмали являются покровными материалами и служат для покрытия лобовых частей обмоток электрических машин и аппаратов с целью защиты их от смазочных масел, влаги и других воздействий.

Основой многих электроизоляционных эмалей являются масляноглифталевые лаки, характеризующиеся высокой клеящей способностью и повышенной нагревостойкостью. На масляно-глифталевых лаках изготовляют эмали нескольких марок: СПД — эмаль горячей (105 °С) сушки, покрытия из которой имеют серый цвет и обладают стойкостью к минеральным маслам и к электрическим искрам; СВД — эмаль холодной сушки, которая образует покрытия серого цвета, стойкие к минеральным маслам; КВД — эмаль холодной сушки, которая образует покрытия красно-коричневой окраски, стойкие к действию электрической дуги.

Эмали на эпоксидных лаках отличаются хорошим прилипанием (адгезией) и повышенной нагревостойкостью (до 155 °С).

Большой интерес представляют электроизоляционные эмали на основе кремнийорганических лаков, отличающиеся очень высокой нагревостойкостью (180— 200 °С).

В таблице 9 приведены основные характеристики электроизоляционных эмалей.

Основные характеристики электроизоляционных эмалей Марка эмали Марки, особенности и область применения эмалей некоторых эмалей приведены в таблице 10.

Марки, особенности и область применения эмалей Эмаль ГФ-92ГС — глифтале-масляная эмаль Применяется для защитного серого цвета печной сушки (100... 150 °С). покрытия неподвижных и растворители и разбавители — смесь уайт- электрических машин и спирита и бензола или толуола. Пленки эмали аппаратов для получения Эмаль ГФ-92ХК — глифтале-масляная эмаль, Применяется для покрытия Разбавитель — смесь толуола и бутилацетата. обмотки и изоляционных Пленка эмали гладкая, твердая, без морщин, деталей электрических машин и Эмали МЛ-160, МЛ-165, МЛ-165ПМ Применяется для окраски молотковые — суспензии пигментов и приборов. МЛ-160 и МЛ-165 — наполнителя в смеси растворов алкидной и полуматовые эмали меламиноформальдегидной смол с серебристого, серого, зеленодобавлением кремнийорганического жира голубого, красно-коричневого, Эмали ЭП-51 — растворы алкидно- Применяются для окраски эпоксидной смолы Э-30 и коллоксилина в металлических изделий с целью смеси летучих органических растворителей с защиты от коррозии в добавлением пигментов и пластификаторов. атмосферных условиях Цвета: белый, желтый, красный, серый, синий, зеленый, защитный и черный.

Эмаль ЭП-91 — эпоксидная покровная эмаль Применяется для покрытия темно-зеленого цвета.

Представляет собой изоляционных деталей и узлов суспензию пигментов в эпоксидном лаке. приборов влагозащищенного Эмаль отличается водостойкостью и высокими исполнения. Эмаль наносится электроизоляционными свойствами методом окунания или Эмаль эпоксидная ЭП-274 черная Эмаль применяется для полуглянцевая — раствор эпоксидной смолы покрытия вакуумных Э-49, меламиноформальдегидной смолы К- конденсаторов, различных 421-02 и полиэфира себациновой кислоты № деталей из алюминиевых и 24 в летучих органических растворителях с медных сплавов добавлением пигментов. Интервал рабочих температур от -60 до +180 °С. Разбавитель эмали — смесь ацетона, этилцеллозольва и ксилола Эмаль ЭП-773 зеленая, кремовая — раствор Эмаль применяют в качестве эпоксидной смолы Э-41 в смеси органических защитного покрытия низкорастворителей с добавлением вольтных трансформаторов, соответствующих пигментов, наполнителей. а также для окраски Отличается высокими электрическими металлических поверхностей, свойствами, нагрево- и щелочестойкостью подвергающихся действию Эмаль КО-936 кремнийорганическая, Применяется для покрытия нагревостойкая, покровная, печной сушки, лобовых частей обмоток секций, розового цвета на основе лака К-48, катушек, якорей и других пигментированного двуокисью титана с деталей и узлов электрических железным суриком. Растворитель и машин, длительно работающих разбавитель — толуол. Пленка эмали после при 180°С или при повышенной соответствующей термической обработки при влажности 180... 190 °С становится влаго- и маслостойкой Эмаль КО-935 — кремнийорганическая, Применяется для покрытия нагревостойкая, покровная эмаль лобовых частей катушек низкотемпературной сушки — красочная обмоток и упругих узлов и полиорганосилоксановом лаке К-54. изоляцией класса Н, длительно Пигменты: железный сурик и двуокись титана. работающих при 180 °С, или в Растворитель и разбавитель — толуол. Эмаль тех случаях, когда требуется обладает высокой нагревостойкостью и сушка изоляции при высокими электроизоляционными свойствами, пониженной температуре (120...

повышенными твердостью и маслостойкостью Эмаль КО-911 — кремнийорганическая, Применяют для отделочного нагревостойкая, покровная, воздушной сушки, покрытия и ремонта якорей, суспензия пигментов в лобовых частей секций, катуполиорганосилоксановом лаке К-65, двух шек и других узлов и деталей цветов: розовая и красно-коричневая. электрических машин и Разбавитель и растворитель — толуол. аппаратов с рабочей Применяют с добавлением отвердителя температурой до 180 °С полиэтиленполиамина. Эмаль обладает высокими электроизоляционными свойствами и маслостойкостью электроизоляционные, жаростойкие. пропитки и лакировки волокниПредставляют собой суспензию порошка стой изоляции при изготовлении слюдинитовой бумаги, окислов алюминия, обмоточных проводов, а также полиорганосилоксановых лаках КО-812 и КО- электротехнического оборудования Эмаль КО-976 электроизоляционная, Эмаль применяется для перепредставляет собой суспензию пигмента в крытия сборочных узлов и дерастворе кремнийорганического связующего талей электрических машин с Компаунды — это электроизоляционные составы, изготовляемые из нескольких исходных веществ (смол, битумов). В момент применения компаунды представляют собой жидкости, которые, постепенно отвердевая, превращаются в монолитный твердый диэлектрик.

В отличие от лаков и эмалей компаунды не содержат летучих растворителей При сушке слоя лака растворители испаряются и, улетучиваясь, образуют в пленке лака сквозные поры и капилляры. Это приводит к снижению влагостойкости изоляции, пропитанной лаком. Отсутствие в компаундах растворителей обеспечивает их монолитность после отверждения. Согласно назначению компаунды разделяются на пропиточные, заливочные и обмазочные.

Пропиточные компаунды применяют для пропитки, обмоток электрических машин и аппаратов с целью цементации их витков и защиты от влаги, заливочные — для заливки полостей (свободных пространств) в кабельных муфтах и воронках, а также в корпусах электрических аппаратов — трансформаторов тока, дросселей и др.

Обмазочные компаунды применяются для заполнения промежутков между витками и стенками паза в лобовой части обмотки, а также наносится слой компаунда на всю лобовую часть обмотки. Этим создается дополнительная защита обмотки от механических повреждений, смазочного масла и повышается его влагостойкость.

Применяются термореактивные компаунды, не размягчающиеся после отверждения, и термопластичные, размягчающиеся при последующем нагреве. К термопластичным относятся компаунды на основе битумов, воскообразных диэлектриков (парафин, церезин и др.), термопластичных полимеров (полистирол и др.).

термопластичные компаунды на основе битумов, которые являются дешевыми материалами, стойкими к воде, и обладают хорошими электроизоляционными свойствами.

Для пропитки обмоток электрических машин применяют битумный пропиточный компаунд № 225Д, получаемый в результате сплавления битума, канифоли и льняного масла, взятых в определенных отношениях. В твердом состоянии этот компаунд представляет собой массу черного цвета с блестящей поверхностью. Епр= 1820 МВ/м.

Для пропитки обмоток компаунд нагревают до температуры 160—170 °С, при которой он переходит в жидкое состояние и его частицы становятся способными проникать внутрь пропитываемой обмотки. Пропитывают обмотки жидкими битумными компаундами в специальных закрываемых герметически пропиточных котлах. Предварительно обмотки, помещенные в пропиточные котлы, сушат под вакуумом при температуре 100—180 °С. Затем в пропиточный котел впускают разогретый жидкий компаунд, который начинает проникать в отрытые поры изоляции обмоток. Давление в котле повышают до (68)·10 5 Па, и жидкий компаунд, проникая в поры изоляции обмоток, одновременно опрессовывает их. Пропитанные обмотки дополнительно сушат. Для различных обмоток и компаундов разрабатываются разные режимы пропитки.

Среди заливочных битумных компаундов наиболее широко применяют компаунды МБ-70, МБ-90, МБМ-1: и МБМ-2. Компаунды МБ-70 и МБ- изготовляют на[ основе нефтяных битумов, взятых в разных соотношениях, а МБМ-1 и МБМ-2 — также на основе битумов, но для повышения холодостойкости в них вводят трансформаторное масло. Этими компаундами заливают noлости кабельных соединительных муфт и концевые воронок напряжением до 10 кВ.

Большой интерес представляют термореактивные, компаунды, которые при последующем нагревании не размягчаются. К ним относится компаунд МБК, одно временно являющийся пропиточным и заливочным.

Компаунды МБК (компаунд метакрил -бутиловый) изготовляют на основе эфиров метакриловой кислоты с введением или без введения в них отвердителей и пластификаторов. В исходном состоянии компаунды МБК представляют собой прозрачные с желтоватым оттенком жидкости, которые при нагревании образуют твердые изоляционные блоки. В жидком состоянии компаунды МБК обладают хорошей пропитывающей способностью.

Компаунды МБК при введении в них отвердителей отвердевают при 20 °С в течение 20—24 ч, а без отвердителей — 8—10 ч, но при нагреве до 75 °С. В отвердевшем состоянии компаунды инертны по отношению К меди, стойки к воде и обладают хорошими электроизоляционными свойствами.

Компаунды МБК применяют в интервале температур от -60 до +110°С (без наполнителя). При введении минерального наполнителя их используют при температурах от-60 до +150°С.

В отвердевшем виде компаунды МБК обладает Епр= 15 20 МВ/м. Объемная усадка этих компаундов 5—6 %.

Очень широкое применение получили компаунды на основе смеси одной из эпоксидных смол с отвердителями (ангидридов фталевой или малеиновой кислоты и других веществ). Эти компаунды отличаются хорошей адгезией к металлам, керамике, пластмассам и волокнистой изоляции обмоток, обладают повышенной механической прочностью и малой объемной усадкой (0,5—1,5 %).

Для повышения коэффициента теплопроводности эпоксидных компаундов и улучшения их механических характеристик в исходные жидкие составы вводят минеральные наполнители: пылевидный кварц, молотый тальк и др. Введение наполнителей снижает текучесть жидкого компаунда. Компаунды с наполнителями применяют главным образом для заливки больших полостей, в которых имеется много металлических деталей. Епр = 2055 МВ/м;

водопоглощение (за 24 ч) 0,05— 0,08 %.

В качестве нагревостойких пропиточных и заливочных составов применяют кремнийорганические, а также эпоксидно-кремнийорганические компаунды, отличительной особенностью которых являются высокие нагревостойкость (до 180—200 °С) и холодостойкость (до -60 °С).

Отвердевание чистых кремнийорганических компаундов происходит ступенями: сначала при температуре 150 °С, а затем при 200 °С; объемная усадка составляет 5—6 %. Эти компаунды обладают малой вязкостью, высокой пропитывающей способностью и применяются для пропитки обмоток электрических машин нагревостойкого и влагостойкого исполнения.

В отвердевшем состоянии они могут работать в интервале температур от до +200 °С и отличаются хорошими характеристиками Епр = 2030 МВ/м;

водопоглощение 0,03 0,06 %.

Марки, свойства и области применения компаундов приведены в таблице 11.

Марки, свойства и области применения компаундов Компаунды термореактивные МБК — Применяют для пропитки и пропиточные и заливочные составы, герметизации электрических получаемые сополимеризацией обмоток и блоков, работающих в бутилметакридата с полиэфиром ТГМ-3 условиях высокой влажности.

(диметилакрилаттриэтиленгликоль), МБК-1 применяют для изделий, отверждаются при 70... 100 °С без работающих при повышенных МБК-1 — сополимер без пластификатора, высокой морозостойкости.

в отвержденном состоянии образует твердые МБК-2 применяют для тех же МБК-2 — сополимер с добавкой трикрезил- габаритов и без повышенных МБК-3 — сополимер с добавкой электроизолирующим диоктилсебацината. Компаунды обладают свойствам.

высокой пропитывающей способностью; в МБК-3 применяют для радиотвердом состоянии они отличаются высокой технических и аналогичных прочностью; инертны по отношению предъявляются требования к меди, устойчивы против растрескивания. высокой морозостойкости МБК-2 и МБК-3 образуют эластичные резиноподобные полимеры Компаунд К-30 — прозрачная жидкость Применяется для заливки желтого цвета. При нагревании образует деталей, работающих при твердый эластичный полимер температурах от -80 до +60 °С Компаунд KT-102 — твердый эластичный Применяют в качестве прозрачный полимер, получаемый из демпфирующе! о материала для касторового масла и продукта 102-т заливки деталей, работающих при Компаунд К-31 — прозрачная жидкость Применяется для заливки желтого цвета. При нагревании компаунда различных деталей, работающих в при 60 °С образуется твердый эластичный интервале от -80 до +120 °С полимер эпоксидно-диановой смолы ЭД-5 и пропитки, обволакивания, полиэфира МГФ-9. Компаунд изготовляют заливки, склейки и герметизации без наполнителей и с наполнителями, в различных радиодеталей и узлов качестве которых служат плавленый кварц вибропомола, пылевидный кварц, маршалит, слюдяная мука и тальк. В качестве отвердителя компаунда применяют полиэтилен-полиамин, малеиновый ангидрид, отвердители № 254, T-14 и др.



Pages:   || 2 | 3 |
Похожие работы:

«Каталог краткий 2011 Электротехническая продукция Издание первое EKF — это международный электротехнический холдинг, один из ведущих отечественных производителей электрики широкого спектра. За десять лет эффективной работы, компания EKF заслужила доверие специалистов самых различных сфер: строительно-монтажных организаций, проектных институтов, предприятий энергетического комплекса и ЖКХ, дистрибьюторов электротехнической продукции, промышленного сектора. Пройдя за эти годы сложный путь, от...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра Теоретических основ электротехники УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебно-методической работе _Газизов Р.К. “”20. г РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Специальность 220402 Специальные организационно-технические системы (код и наименование направления...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет Кафедра автоматизации производственных процессов и электротехники УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ Математические основы управления Основной образовательной программы по направлению подготовки (специальности) 220301 Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям) Благовещенск...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО УрГУПС) Кафедра Проектирование и эксплуатация автомобилей Основная образовательная программа Электроэнергетика и электротехника УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА по дисциплине. Программы проектирования Шифр дисциплины – М1.В.ОД. Направление...»

«Короткова О.В. Лицей №8 Олимпия, Волгоград Пояснительная записка к рабочей программе Настоящая рабочая программа является модифицированной, разработана на основе программы общеобразовательных учреждений Технология трудовое обучение 1-4, 5-11 классы за 2007 год авторов Ю. Л. Хотунцева, В. Д. Симоненко Рабочая программа ориентирована на использование учебника Технология: учебник для 6 кл. общеобразовательного учреждения: вариант для мальчиков/В.Д. Симоненко, А.Т. Тищенко, П.С. Самородский: под...»

«Альбом электромонтажника ТЕХНИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО ЖИЛЫЕ ОБЪЕКТЫ И МАЛЫЕ ПРЕДПРИЯТИЯ Электрические и информационные сети Домашняя автоматизация ВТОРОЕ ИЗДАНИЕ Введение Данный альбом предназначен для электромонтажников и электриков, занимающихся сборкой щитов жилого Содержание и офисного сектора, менеджеров электротехнических компаний и их клиентов, заинтересованных в составлении полного и качественного проекта электрической части помещения. Проект 1. Типовая квартира Альбом призван помочь с...»

«1 Профессор М.А. Бонч-Бруевич Михаил Александрович Бонч-Бруевич родился в 1888 г. в г. Орле. Окончил Киевское коммерческое училище, Петербургское Николаевское военно-инженерное училище, Офицерскую электротехническую школу. С 1913 г. – член Русского физико-химического общества. Служил на Тверской приёмной радиостанции, где начал работу по конструированию и разработке теоретических вопросов проектирования и применения электронных ламп. В 1915 г. построил одну из первых в мире разборных...»

«Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном бюджетном учреждении высшего профессионального образования СанктПетербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича. Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент, Арбузов Сергей Михайлович Официальные оппоненты: Соловьева Елена Борисовна, доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет ЛЭТИ им. В. И. Ульянова (Ленина), заведующая...»

«Zepter inyernational в санкт-петербурге Wifi сети в новокосино Wsus видит не все компьютеры в сети Tv-тюнер в iphone Аварии + в городе чита Webp gthtdtcnb в jpeg Yfcnhjqrf jnj, hf tybz типы файлов в w7 Аварии в бишкеке видео Ups в казахстане 19 Аквапарк ривера в г казань Wtys yf съемные квартиры в мирном 2011 Yhtfnbd в мире рекламы мясной продукции Айриш паб г Саратов Ubuntu 1204 Добавить пользователя в группу X705 обувь в сантиметрах formydogs U с точкой в электротехнике Академии футбола г...»

«Каталог технической литературы по электротехнике радиоэлектронике вычислительной технике и программированию Выпуск 19 Москва Радиософт 2013 Дорогие Друзья! Перед вами каталог технической литературы по электронике, радиотехнике, вычислительной технике, информатике и программированию, по которому вы можете заказать интересующее вас издание. В настоящее время он выпускается с периодичностью два раза в год (весна, осень). В нем представлена профессиональная и любительская литература ведущих...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет Кафедра автоматизации производственных процессов и электротехники УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ Информационно-измерительная техника и электроника Основной образовательной программы по специальности 140204.65 Электрические станции 140205.65 Электроэнергетические системы и сети 140211.65...»

«РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО ТЕХНОЛОГИИ 5 класс ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Настоящая рабочая программа разработана применительно к учебной программе Технология. 5–7 классы (вариант для мальчиков). Рабочая программа ориентирована на использование учебника Технология для учащихся 5 кл. общеобразовательных учреждений (вариант для мальчиков) / В. Д. Симоненко, А. Т. Тищенко, П. С. Самородский; под редакцией В. Д. Симоненко. – М.: Просвещение, 2007; а также дополнительных пособий: для учащихся: – Викторов, Е. А....»

«Авторш-хIоттийнарш Арсунакаев Iабдулла Эжаев Умалт : НОХЧИЙН ЛИТЕРАТУРА 10 КЛАССАНА ХРЕСТОМАТИ Нохчийн Республикин Дешаран а,Iилманан а министерствос къобалйина 2-гIа арахоьцу Грозный Издательство Абат 2008 1 ББК УДК Ч 57 Ч 57 Чеченская литература. Учебная хрестоматия для 10 класса / Авт.-сост. А. М. Арсанукаев, У. Х. Эжаев. – 2-гIа арахоьцу – Грозный: Абат, 2008. – с. ISBN 5-98108-002-7 © А. М. Арсанукаев, У.Х. Эжаев, © Издательство Абат, АРСАНОВ САЬIИД-БЕЙ АРСАНБЕКОВИЧ 1889 – Нохчийн...»

«140400.62:07 ПРОГРАММА ИТОГОВОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ АТТЕСТАЦИИ 1. Цели итоговой государственной аттестации Целями итоговой государственной аттестации (ИГА) являются: – установление уровня подготовки выпускника к выполнению профессиональных задач и соответствия его подготовки в области электроэнергетики и электротехники требованиям федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (включая базовую, вариативную часть дисциплин и дисциплин по выбору),...»

«Алюминий и его сплавы. Влияние кремния на силумины. Введение Алюминий – светло-серебристый металл, имеющий кристаллическую решетку гранецентрированного куба с периодом 4,0413. Не испытывает полиморфных превращений. Алюминий – легкий металл, его удельный вес 2,703 г/см3 при 20 С. В связи с этим алюминий является основой сплавов для легких конструкций, например в авиационной технике. Алюминий обладает высокой электропроводностью (65% от меди), поэтому алюминий в большом объеме используется в...»

«Указатель литературы, поступившей в библиотеку Муромского института 1999 году Муром 2000 г. Библиотека МИ СОДЕРЖАНИЕ ОБРАЗОВАНИЕ. СОЦИАЛЬНАЯ РАБОТА ИСТОРИЯ. КУЛЬТУРОЛОГИЯ. ПОЛИТИЧЕСКИЕ НАУКИ. СОЦИОЛОГИЯ. СТАТИСТИКА. ФИЛОСОФСКИЕ НАУКИ.. 3 ЭКОНОМИКА. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ НАУКИ. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ПЛАНИРОВАНИЕ. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. ГОСУДАРСТВО И ПРАВО. ЯЗЫКОЗНАНИЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ. МАТЕМАТИКА. ФИЗИКА. ХИМИЯ. БИОЛОГИЯ. АВТОМАТИКА, КИБЕРНЕТИКА, ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА ЭЛЕКТРОТЕХНИКА,...»

«Евгений Анатольевич Банников Виктор Александрович Барановский Электричество дома и на даче Текст предоставлен правообладателемhttp://www.litres.ru Электричество дома и на даче: Современная школа; Москва; 2006 ISBN 985-6751-99-3 www.elek3ki.ru Аннотация Описаны устройство и технология монтажа и ремонта электропроводок, воздушных и кабельных линий, домашнего электрооборудования. Книга поможет устранить неисправности в электропроводке и произвести подключение к источнику питания дачного домика,...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Утверждаю Проректор по УМР ОмГТУ _Л.О. Штриплинг 201 год РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по дисциплине Приемники электрической энергии систем электроснабжения (ПЦ.Б.3.02.07) для направления подготовки бакалавров 140400.62 Электроэнергетика и электротехника Разработана в соответствии с ООП по направлению подготовки бакалавриата 140400. Электроэнергетика и...»

«Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном бюджетном учреждении высшего профессионального образования СанктПетербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича. Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент, Болтов Юрий Фёдорович Официальные оппоненты: Дегтярёв Владимир Михайлович, доктор технических наук, профессор, СанктПетербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. БончБруевича, заведующий кафедрой...»

«ВВЕДЕНИЕ Дипломный проект или исследовательская дипломная работа являются завершающим этапом полного курса обучения студентов по специализации 1-50 01 01 04 Технология тканей, в котором студент-дипломник должен показать все свои навыки и умения по специальным и общеинженерным дисциплинам, приобретенные за время обучения в университете. Исследовательская дипломная работа выявляет творческие способности студента, умение самостоятельно проводить исследования, обобщать полученные результаты и...»






 
© 2014 www.kniga.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, пособия, учебники, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.