Электроизоляционные материалы

Органический  текстиль применяется в качестве защитных покровов кабелей и в изоляции электрических машин. Органический текстиль включает: материалы из натуральных волокон, материалы из искусственных волокон и материалы из синтетических волокон.

Материалы из натуральных волокон бывают следующих разновидностей: хлопчатобумажная пряжа, кабельная пряжа, хлопчатобумажные изоляционные ленты, изоляционный шелк. Данные материалы применяются в качестве верхних защитных покровов изоляции.

Материалы из искусственных  волокон бывают следующих разновидностей: вискозный шелк, ацетатный шелк. Ткани из этих волокон прочны и эластичны.

Материалы из синтетических  волокон бывают следующих разновидностей: полиамидное волокно (капрон), лавсановый шелк. Данные материалы применяются для изоляции обмоточных проводов.

Пропитанные волокнистые материалы получают путем пропитки в электроизоляционных лаках или составах различных материалов из натуральных органических волокон. Сочетание высокой механической прочности пропитываемой ткани с высокими изоляционными свойствами пропитывающих составов позволяет получать материалы, обладающие комплексом свойств, обусловившим их широкое применение для целей электрической изоляции.

К пропитанным  волокнистым материалам относят: лакоткани, лакобумаги, лакированные трубки и  изоляционные ленты (изоленты).

Лакоткани широко применяют для изоляции в электрических машинах, аппаратах, кабельных изделиях в виде обмоток, оберток, прокладок и т.д. Разновидностью лакотканей является стеклоткань, у которой в качестве основы используется стекловолокно. Недостаток лакотканей – повышенное тепловое старение.

При пропитке бумаги лаками получают лакобумаги, которые дешевле лакотканей и в ряде случаев являются их альтернативой. Недостаток лакобумаг – низкая механическая прочность.

Лакированные  трубки используются в качестве уплотнителей и дополнительной изоляции.

Изоляционные  ленты бывают односторонние и двухсторонние, в зависимости от наличия резиновой смеси на одной или двух сторонах.

Пленочные и слюдяные электроизоляционные  материалы 

Органические  полимерные пленки представляют собой тонкие и гибкие материалы, которые могут быть получены в виде длинных, намотанных в рулоны лент различной ширины. Благодаря высоким изоляционным свойствам, пленки представляют особый интерес для электроизоляционной техники: в электромашиностроении, конденсаторостроении, производстве кабельных изделий.

Полимерные  пленки являются важным элементом изоляции низковольтных электрических машин (до 1000 В), где они используются в  качестве витковой и корпусной изоляции обмоток. Применение полимерных пленок в кабельной технике позволяет создавать обмоточные и монтажные провода, а также силовые кабели с высокими электрическими и механическими характеристиками при относительно малой толщине изоляции. Пленочные материалы используются также в качестве диэлектрика силовых конденсаторов.

Слюда – это природный минеральный электроизоляционный материал. Слюда обладает высокой электрической прочностью, нагревостойкостью, влагостойкостью, механической прочностью и гибкостью. Поэтому она применяется в качестве изоляции электрических машин высоких напряжений и больших мощностей.

Миканиты – это листовые или рулонные материалы, склеенные из отдельных лепестков слюды с помощью клеящего лака или сухой смолы. Миканиты используются в качестве коллекторной изоляции и различных изолирующих прокладок в электрических машинах.

Микалента представляет собой композиционный материал из одного слоя пластинок слюды, склеенных при помощи лака между собой. В качестве подложки используется стеклоткань, покрывающая слюду с обеих сторон.

Из слюды, полученной синтетическим способом, изготавливают слюдяную бумагу. Существует два основных типа изоляционных материалов, изготавливаемых из слюдяных бумаг: слюдиниты и слюдопласты.

Слюдиниты применяются в изоляции электрических машин нагревостойкого исполнения (класс нагревостойкости H) в качестве пазовой изоляции и межвитковых прокладок.

Область применения слюдопластов включает фасонные изделия электрических машин: коллекторные манжеты, гильзы, трубки, изоляционные цилиндры класса нагревостойкости F.

Каучуки и резины

Натуральный каучук является продуктом, содержащимся в млечном соке (латексе), который извлекают из стволов каучуконосных деревьев, растущих в тропических странах.

Синтетические каучуки являются продуктами различных процессов полимеризации изопрена, бутадиена и других органических соединений.

Резина представляет собой вулканизированную многокомпонентную смесь на основе каучуков. Резина применяется в первую очередь в кабельных изделиях.

Кабельные резины делятся на два основных класса: изоляционные и шланговые.

Изоляционные  резины служат для изоляции токопроводящих жил. Резиновая смесь накладывается на жилу в виде трубки определенной толщины и в таком виде вулканизируется.

Шланговые резины применяются в качестве защитной оболочки для переносных кабелей и проводов, так как таким изделиям необходима максимальная гибкость.

Полупроводящие  резины применяются для экранирования гибких кабелей.

Починочные  резины используются при сращивании и ремонте кабелей.

Применение  резин в кабельных изделиях позволяет придать им нужную гибкость, влагостойкость, маслонефтестойкость, способность не распространять горение, путем применения в резиновых смесях современных каучуков и других ингредиентов.

Электроизоляционные стекла

Стеклообразное  состояние является разновидностью аморфного. По твердости, хрупкости и упругости стекло сходно с типичными твердыми телами, но отличается от них характерным для жидкостей отсутствием симметрии в кристаллической решетке. Наибольшее распространение находят конденсаторные стекла (диэлектрик конденсаторов), установочные стекла (установочные детали, изоляторы, платы), ламповые стекла (колбы и ножки осветительных ламп, различных электровакуумных приборов), порошковые стекла (стеклянные припои, эмали, прессованные фасонные детали) и стекловолокно.

Микалекс – это стекло, наполненное слюдяным порошком. Это дорогостоящий материал. Область применения: держатели мощных ламп, панели воздушных конденсаторов, гребенки катушек индуктивности, платы переключателей.

     Лаки, эмали, компаунды

      
Электроизоляционные лаки представляют собой коллоидные растворы на лаковой основе, образующей после удаления растворителя пленку, которая обладает электроизоляционными свойствами.

     Лаковая основа представляет собой ту часть  лака, которая образует пленку и  состоит из битумов, высыхающих растительных масел, природных или синтетических смол, а также из их композиций.

     Синтетические и природные смолы, применяемые  при изготовлении электроизоляционных  лаков, эмалей и компаундов, также  применяются для лаковой основы растительные масла и битумы.

     Растительные  масла, получаемые из семян различных  растений, способны под действием  нагрева, освещения, соприкосновения  с кислородом воздуха и других факторов переходить в твердое состояние. Высыхание масел является сложным  химическим процессом, связанным с полимеризационными процессами и поглощением маслом некоторого количества кислорода из воздуха, . поэтому масса льняного и подобного масел при сушке может несколько увеличиваться. Наиболее широко применяются льняное и тунговое масла. Эти масла, если их нанести на поверхность, быстро высыхают с образованием твердой неплавкой пленки. Пленки из тунгового масла не растворяются в органических растворителях, стойки к действию воды, а пленки льняного масла почти не растворяются в растворителях. Наиболее высокими электроизоляционными свойствами обладает тунговое масло, которое является токсичным продуктом. Катализаторами реакций высыхания масел являются соединения свинца, кобальта, кальция, вводимые в масла в виде солей, различных кислот. Такие вещества называются сиккативами.

     Битумы  — черные, твердые или пластичные вещества с аморфной структурой, состоящие  в основном из сложной смеси углеводородов  и продуктов их дальнейшей полимеризации  и окисления. Природные битумы, называемые также асфальтами, содержат различные минеральные примеси. Битумы при нагревании переходят в жидкое состояние, при охлаждении затвердевают. При низких температурах они хрупки и дают характерный излом в виде раковины. Лучшие электроизоляционные свойства, как правило, имеют более тугоплавкие битумы, они труднее растворяются и более хрупки. Температура размягчения битумов может быть повышена путем пропускания воздуха через расплавленный битум. По своим диэлектрическим характеристикам битумы могут быть отнесены к слабополярным соединениям. Для электроизоляционной техники наиболее широко применяют нефтяные битумы марок БН-1П, БН-IV, БН-V и более тугоплавкие спецбитумы марок В и Г.

     Растворители  — летучие жидкости, применяемые  для растворения лаковых основ  и улетучивающиеся в процессе образования пленки. Растворителями могут служить ароматические углеводороды, спирты, сложные и простые эфиры, скипидар и др. В состав лака, кроме того, могут входить следующие дополнительные вещества.

     Сиккативы — вещества, ускоряющие процесс  высыхания растительных масел и лаков. Пластификаторы - вещества, придающие эластичность и ударную прочность лаковой пленке. Отвердители - соединения, способствующие отверждению пленки лака. Инициаторы и ускорители — вещества, ускоряющие процесс образования полимеров. Ингибиторы - соединения, препятствующие преждевременному запустеванию.

     Электроизоляционные эмали представляют собой лаки, в  состав которых входят пигменты —  высокодисперсные неорганические вещества, повышающие твердость и механическую прочность лаковой пленки, теплопроводность, дугостойкость. В качестве .пигментов часто применяют диоксид титана, железный сурик и др.

     Электроизоляционные компаунды в основном состоят  из тех же веществ, которые входят в состав лаковой основы электроизоляционных  лаков, но в отличие от лаков не содержат растворителей. В момент применения при нормальной и повышенной температуре компаунды находятся в жидком состоянии и твердеют после охлаждения или в результате происходящих в них химических процессов.

     Кроме того, в состав компаундов могут входить активные разбавители, понижающие вязкость компаунда, пластификаторы, отвердители. инициаторы и ингибиторы, назначения которых те же, что и в лаках. В состав компаунда могут также входить наполнители — неорганические и органические порошкообразные или волокнистые материалы, применяемые для уменьшения усадки, улучшения теплопроводности, уменьшения температурного коэффициента расширения и снижения стоимости. В качестве наполнителей применяют пылевидный кварц, тальк, слюдяную пыль, асбестовое и стеклянное волокно и ряд других.

     Электроизоляционные лаки и компаунды широко применяются  в электроизоляционной и кабельной  технике, в производстве электрических  машин, турбо -и гидрогенераторов, аппаратов, трансформаторов, распределительных  устройств, в высокочастотной технике.

     Выбор электроизоляционных лаков или  компаундов для той или иной конструкции  основывается на знании технических  требований для данной конструкции  и условий ее работы, на физических и электрических характеристиках  лаков и компаундов, определяемых соответствующими ГОСТами и техническими условиями (ТУ).

     По  назначению и выполняемым функциям электроизоляционные лаки принято  подразделять на три основные группы: пропиточные, покровные и клеящие.

     Пропиточные лаки предназначены для пропитки изоляции обмоток электрических машин и аппаратов, для пропитки различных электроизоляционных материалов волокнистого строения — бумаги, ткани, стеклоткани, электрокартона и др.

     Покровные лаки используют для создания внешней  защитной отделки различных электроизоляционных деталей, металлических - узлов и деталей, покрытия предварительно пропитанных обмоток электрических машин и аппаратов. К этой группе относятся также эмаль-лаки, применяемые в кабельной промышленности, и полупроводящие лаки, обладающие повышенной удельной проводимостью.