Kenmerken van elektrische isolatiematerialen

Elektrische isolatiematerialen zijn materialen waarmee draden zijn geïsoleerd. Ze hebben: hoge weerstand, elektrische sterkte - het vermogen van het materiaal om weerstand te bieden aan doorslag door zijn elektrische spanning en elektrische verliezen, gekenmerkt door de tangens van de verlieshoek, hittebestendigheid, gekenmerkt door de temperatuur die maximaal toelaatbaar is voor een bepaald diëlektricum tijdens het langdurig gebruik ervan in elektrische apparatuur.

Elektrische isolatiematerialen - Diëlektrica kunnen vast, vloeibaar en gasvormig zijn.

Het doel van elektrische isolatiematerialen in elektriciteit is om tussen onderdelen met verschillende elektrische potentialen een zodanige omgeving te creëren dat de doorgang van stroom tussen die onderdelen wordt voorkomen.

Onderscheid elektrische, mechanische, fysisch-chemische en thermische kenmerken van diëlektrica.

Elektrische kenmerken van diëlektrica

Bulkweerstand - de weerstand van een diëlektricum wanneer er een gelijkstroom doorheen gaat. Voor een vlak diëlektricum is het gelijk aan:

Rv = ρv (d / S), ohm

waarbij ρv — de specifieke volumeweerstand van het diëlektricum, wat de weerstand is van een kubus met een rand van 1 cm, wanneer een gelijkstroom door twee tegenoverliggende zijden van het diëlektricum gaat, Ohm-cm, S is het dwarsdoorsnede-oppervlak van het diëlektricum waar de stroom doorheen gaat (oppervlak van de elektroden), cm2, e — diëlektrische dikte (afstand tussen elektroden), zie

Diëlektrische oppervlakteweerstand

Oppervlakteweerstand - de weerstand van een diëlektricum wanneer een stroom door het oppervlak gaat. Deze weerstand is:

Rs = ρs (l/S), Ohm

waar ps - specifieke oppervlakteweerstand van een diëlektricum, wat de weerstand is van een vierkant (van elke grootte) wanneer een gelijkstroom van de ene naar de andere kant gaat, Ohm, l- lengte van het diëlektrische oppervlak (in de richting van de stroom ), cm, C — de breedte van het diëlektrische oppervlak (in de richting loodrecht op de stroom), zie

De diëlektrische constante.

Zoals u weet, is de capaciteit van een condensator - een diëlektricum gesloten tussen twee parallelle en tegenover elkaar liggende metalen platen (elektroden):

C = (ε S) / (4π l), cm,

waar ε - de relatieve diëlektrische constante van het materiaal, gelijk aan de verhouding van de capaciteit van een condensator met een bepaald diëlektricum tot de capaciteit van een condensator met dezelfde geometrische afmetingen, maar waarvan het diëlektricum lucht is (of liever vacuüm); C — oppervlakte van de condensatorelektrode, cm2, l — dikte van het diëlektricum gesloten tussen de elektroden, zie

Diëlektrische verlieshoek

Het vermogensverlies in een diëlektricum wanneer er een wisselstroom op wordt toegepast, is:

Pa = U NS Ia, W

waar U de aangelegde spanning is, is Ia de actieve component van de stroom die door het diëlektricum gaat, A.

Zoals bekend: Ia = AzR / tgφ = AzRNS tgδ, A, Azr = U2πfC

waar Azp de reactieve component is van de stroom die door het diëlektricum gaat, A, C is de capaciteit van de condensator, cm, f is de frequentie van de stroom, Hz, φ — de hoek waaronder de stroomvector die door het diëlektricum gaat vóór de toegepaste spanningsvector op dit diëlektricum, graden, δ — hoek complementair aan φ tot 90 ° (diëlektrische verlieshoek, graden).

Op deze manier wordt de hoeveelheid vermogensverlies bepaald:

Pa = U22πfCtgδ, W

Van groot praktisch belang is de kwestie van de afhankelijkheid van tgδ van de grootte van de aangelegde spanning (ionisatiecurve).

Met homogene isolatie, zonder delaminatie en scheuren, is tgδ bijna onafhankelijk van de grootte van de aangelegde spanning; in aanwezigheid van delaminatie en scheuren, met toenemende aangelegde spanning, neemt tgδ sterk toe als gevolg van de ionisatie van holtes in de isolatie.

Periodieke meting van diëlektrische verliezen (tgδ) en de vergelijking met de resultaten van eerdere metingen kenmerken de toestand van de isolatie, de mate en intensiteit van de veroudering ervan.

Diëlektrische sterkte

In elektrische installaties moeten de diëlektrica die de isolatie van de spoel vormen, bestand zijn tegen de werking van het elektrische veld. De intensiteit (spanning) van de tule neemt toe naarmate de spanning die dit veld creëert toeneemt, en wanneer de veldsterkte een kritische waarde bereikt, verliest het diëlektricum zijn elektrisch isolerende eigenschappen, de zogenaamde diëlektrische storing.

De spanning waarbij de doorslag optreedt, wordt de doorslagspanning genoemd en de bijbehorende veldsterkte is de diëlektrische sterkte.

De numerieke waarde van de diëlektrische sterkte is gelijk aan de verhouding van de doorslagspanning tot de dikte van het diëlektricum op het punt van doorslag:

Epr = UNHC / l, kV / mm,

waarbij Upr — doorslagspanning, kV, l — isolatiedikte op het doorslagpunt, mm.

Elektrische isolatiematerialen

Fysisch-chemische eigenschappen van diëlektrica

Naast elektrische worden de volgende fysisch-chemische kenmerken van diëlektrica onderscheiden.

Zuurgetal — specificeert de hoeveelheid (mg) kaliumhydroxide (KOH) die nodig is om de vrije zuren in het vloeibare diëlektricum te neutraliseren en de elektrisch isolerende eigenschappen ervan te verminderen.

Viscositeit — bepaalt de mate van vloeibaarheid van het vloeibare diëlektricum, dat het penetratievermogen van vernissen bepaalt bij het impregneren van wikkeldraden, evenals de convectie van olie in transformatoren, enz.

Ze onderscheiden kinematische viscositeit, gemeten door capillaire viscosimeters (U-vormige glazen buizen), en de zogenaamde voorwaardelijke viscositeit, bepaald door de snelheid van de vloeistofstroom uit een gekalibreerde opening in een speciale trechter. De eenheid van kinematische viscositeit is Stokes (st).

Voorwaardelijke viscositeit gemeten in graden Engler.

Thermische weerstand - het vermogen van een materiaal om zijn functies uit te voeren wanneer het wordt blootgesteld aan een bedrijfstemperatuur gedurende een tijd die vergelijkbaar is met de geschatte periode van normale werking van elektrische apparatuur.

Onder invloed van verwarming treedt thermische veroudering van elektrische isolatiematerialen op, waardoor de isolatie niet meer voldoet aan de daaraan gestelde eisen.

Hittebestendigheidsklassen van elektrische isolatiematerialen (GOST 8865-70).De letter geeft de klasse van hittebestendigheid aan en de cijfers tussen haakjes - temperatuur, ° C

Y (90) Vezelmaterialen van cellulose, katoen of natuurlijke zijde, niet geïmpregneerd of gedompeld in vloeibaar elektrisch isolatiemateriaal A (105) Vezelmaterialen van cellulose, katoen of natuurlijke, viscose en synthetische zijde, geïmpregneerd of gedompeld in vloeibaar elektrisch isolatiemateriaal D (120) Synthetische materialen (films, vezels, harsen, verbindingen) B (130) Mica, asbest en glasvezelmaterialen gebruikt met organische bindmiddelen en impregneermiddelen F (155) Mica, asbest en glasvezelmaterialen gecombineerd met synthetische bindmiddelen en impregneermiddelen H (180 ) Materialen op basis van mica, asbest en glasvezel in combinatie met silicium siliciumbindmiddelen en impregneermiddelen C (meer dan 180) Mica, keramische materialen, glas, kwarts of combinaties daarvan zonder bindmiddelen of met anorganische bindmiddelen

Verwekingspunt waarop vaste diëlektrica met een amorfe toestand in koude toestand (harsen, bitumen) beginnen te verzachten. Het verwekingspunt wordt bepaald wanneer de verwarmde isolatie met behulp van een stalen kogel of kwik uit een ring of buis wordt geperst.

Druppelpunt waarop de eerste druppel loskomt en uit het bekerglas valt (met een opening met een diameter van 3 mm aan de onderkant) waarin het testmateriaal wordt verwarmd.

Dampontvlammingspunt waarbij een mengsel van isolerende vloeistofdamp en lucht wordt ontstoken door de gepresenteerde brandervlam. Hoe lager het vlampunt van de vloeistof, hoe groter de vluchtigheid.

Vochtbestendigheid, chemische weerstand, vorstbestendigheid en tropische weerstand diëlektrica -stabiliteit van elektrische en fysisch-chemische eigenschappen van elektrische isolatiematerialen bij blootstelling aan vocht, zuren of basen bij lage temperaturen in het bereik van -45 ° tot -60 ° C, zoals evenals een tropisch klimaat, gekenmerkt door een hoge en sterk veranderende luchttemperatuur gedurende de dag, de hoge luchtvochtigheid en vervuiling, de aanwezigheid van schimmels, insecten en knaagdieren.

Weerstand tegen boog- en corona-diëlektrica - weerstand van elektrische isolatiematerialen tegen de effecten van ozon en stikstof die vrijkomen tijdens stille ontlading - corona, evenals weerstand tegen de werking van elektrische vonken en stabiele boog.

Thermoplastische en thermohardende eigenschappen van diëlektrica

Thermoplastische elektrische isolatiematerialen zijn materialen die aanvankelijk vast zijn als ze koud zijn, zacht worden als ze verwarmd worden en oplossen in geschikte oplosmiddelen. Na afkoeling stollen deze materialen weer. Bij herhaaldelijk verhitten blijft hun vermogen om zacht te worden en op te lossen in oplosmiddelen behouden. Het verwarmen van dergelijke materialen veroorzaakt dus geen veranderingen in hun moleculaire structuur.

In tegenstelling tot hen, de zogenaamde thermohardende materialen, harden ze na warmtebehandeling in een geschikte modus uit (bakken). Bij herhaalde verhitting worden ze niet zacht en lossen ze niet op in oplosmiddelen, wat wijst op onomkeerbare veranderingen in hun moleculaire structuur die tijdens verhitting optraden.

Mechanische kenmerken van isolatiematerialen zijn: maximale treksterkte, compressie, statische en dynamische buiging, evenals stijfheid.