Электроизоляционные материалы

Электроизоляционными материалами, или диэлектриками, называют та­кие материалы, с помощью которых осуществляют изоляцию, т. е. препятст­вуют утечке электрического тока между какими-либо токопроводящими час­тями, находящимися под разными электрическими потенциалами. Диэлектри­ки имеют очень большое электрическое сопротивление.

По химическому составу диэлектрики делят на органические и неорга­нические. Основным элементов в молекулах всех органических диэлектриков является углерод. В неорганических диэлектриках углерода нет. Наибольшей нагревостойкостью обладают неорганические диэлектрики (слюда, керамика и др.).

По способу получения различают естественные (природные) и синтети­ческие диэлектрики. Синтетические диэлектрики могут быть созданы с заданным комплексом электрических и физико-химических свойств, поэтому они широко применяются в электротехнике.

По строению молекул диэлектрики делят на неполярные (нейтральные) и полярные. Нейтральные диэлектрики состоят из электрически нейтральных атомов и молекул, которые до воздействия на них электрического поля не обладают электрическими свойствами. Нейтральными диэлектриками являются: полиэтилен, фторопласт-4 и др. Полярные, или дипольные, диэлектрики со­стоят из полярных молекул-диполей. Последние вследствие асимметрии своего строения обладают начальным электрическим моментом еще до воздейст­вия на них силы электрического поля. К полярным диэлектрикам относятся бакелит, поливинилхлорид и др. По сравнению с нейтральными диэлектрика­ми полярные имеют более высокие значения диэлектрической проницаемости, а также немного повышенную проводимость.

По агрегатному состоянию диэлектрики бывают газообразными, жидкими и твердыми. Самой большой является группа твердых диэлектриков.

Большое применение в электротехнике получили пленочные электроизоляционные материалы, изготавливаемые из полимеров. К ним относятся пленки (полистирольные, лавсановые, полихлорвиниловые, пленки из фторопласта-4 и т.д. ) и ленты.

В качестве электроизоляционных материалов используются также лаки и эмали. Лаки — это растворы пленкообразующих веществ: смол, битумов, высыхающих масел, эфиров целлюлозы или композиций этих материалов в органических растворителях. В процессе сушки лака из него испаряются рас­творители, а в лаковой основе происходят физико-химические процессы, приводящие к образованию лаковой пленки. Эмали представляют собой лаки с введенными в них пигментами — неорганическими наполнителями (окись цинка, двуокись титана, железный сурик и др.). Пигменты вводятся с целью повышения твердости, механической прочности, влагостойкости и других свойств эмалевых пленок. Эмали относятся к покровным материалам.

В качества электроизоляционных материалов применяют масляные лаки (на основе льняного и тунгового масла), масляно-битумные, водоэмульсион­ные, кремнийорганические лаки и эмали, лаки и эмали на основе эпоксидных смол и др.

Электроизоляционные компаунды представляют собой изоляционные составы, которые в момент использования бывают жидкими, а затем отверде­вают. Компаунды не имеют в своем составе растворителей. Их применяют для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов, для заливки полостей в кабельных муфтах, а также в электромашинах и приборах с целью герметиза­ции.

Гетинакс, текстолит и стеклотекстолит являются важнейшими из слоистых электроизоляционных пластмасс. Электроизоляционные резины приме­няют для изоляции токопроводящей жилы проводов и кабелей, для изготовле­ния специальных перчаток и обуви. Их получают из неполярных каучуков (натурального, синтетического теплостойкого, бутилкаучука и т.д.).

К минеральным электроизоляционным материалам относятся горные породы: слюда, мрамор, базальт и др. Также к этой группе относятся материа­лы, получаемые из портландцемента и асбеста (асбоцемент и асбопласт). Вся на группа неорганических диэлектриков отличается высокой стойкостью к электрической дуге и обладает достаточно высокими механическими характе­ристиками. Минеральные диэлектрики (кроме слюды и базальта) поддаются механической обработке за исключением нарезания резьбы. Основным недостатком многих минеральных диэлектриков (за исключением слюды) является невысокий уровень их электрических характеристик, вызванный наличием большего количества пор и оксидов железа. Такое явление позволяет исполь­зовать минеральные диэлектрики только в условиях низкого напряжения.

В большинстве случаев нее минеральные диэлектрики, кроме слюды и базальта, перед применением пропитывают парафином, битумом, бакелитовыми смолами и др. Наибольший эффект достигается при пропитке уже меха­нически обработанных минеральных диэлектриков (панели, перегородки, ка­меры и т.д.). Мрамор и изделия из него не переносят резких изменений температуры и растрескиваются.

Электрокерамические материалы представляют собой искусственные твердые тела, получаемые в результате термической обработки (обжига) ис­ходных керамических масс, состоящих из различных минералов (глины, таль­ка и др.) и других веществ, взятых в определенном соотношении. Из керами­ческих масс получают различные электрокерамические изделия: изоляторы, конденсаторы и др. Наряду с электрокерамическими материалами многие ти­пы изоляторов изготавливают из стекла. Большинство типов изоляторов вы­сокого напряжения изготавливают из закаленного стекла. Закаленные стек­лянные изоляторы по своей механической прочности превосходят фарфоровые изоляторы.