Пленочные электроизоляционные материалы.

Пленочные электроизоляционные материалы представляют собой гибкие пленки и ленты, получаемые из синтетических высо­кополимерных диэлектриков: полистирола, полиэтилена, фторо­пласта-4 и др.

Полистирольные пленки получают методом выдавливания размягченного (при 140—160°С) полистирола через узкую щель — фильеру в металлической плашке. При выходе из щели выдавливаемая полистирольная пленка захватывается специаль­ными приспособлениями, которые увлекают нагретую пленку и растягивают ее в продольном и поперечном направлениях. В ре­зультате этого толщина пленки уменьшается. Охлажденная в воздухе полистирольная пленка (стиропленка) наматывается на вращающийся приемный барабан. Полистирольные пленки изготовляют толщиной от 0,02 до 0,1 мм и шириной от 20 до 400 мм. Их выпускают неокрашенными и окрашенными в фиолетовый, розовый и другие цвета.

Характеристики полистирольных пленок: удельный вес 1,05 г/см3; σр = 5-8 кГ/мм2; lр = 3%; ρν = 1015 - 1016 Ом* см; ε= 2,5; tg δ= 0,0005; Епр = 80 00 кВ/мм; температура размяг­чения 80°С; морозостойкость —60°С; водопоглощение 0,1%. Недостатком полистирольных пленок является сравнительно невысокая температура их размягчения и низкая механическая прочность при надрыве.

Полистирольные пленки и ленты применяют для изоляции жил высокочастотных кабелей, а также в производстве полисти­рольных конденсаторов низкого и высокого напряжения.

Полиэтиленовые пленки получают способом выдавливания размягченного полиэтилена через кольцевое отверстие в мунд­штуке машины. Через это отверстие непрерывно вытягивается полиэтиленовый цилиндр с тонкими стенками, который разду­вается изнутри поступающим сжатым воздухом. На некотором расстоянии от мундштука полиэтиленовый цилиндр сплющи­вается металлическими валками, а затем разрезается. В резуль­тате этого получается полиэтиленовая пленка толщиной от 0,03 до 0,2 мм и шириной от 1 до 1,4 м. Для изготовления пленок при­меняют полиэтилен ВД. Полиэтиленовые пленки и ленты полу­прозрачны и имеют желтоватый оттенок.

Характеристики полиэтиленовых пленок: удельный вес 0,93 г!см3; σр =1,6-3,0 кГ/мм2; lр =300-500%; ρν = 1016 -1017 Ом *см; ε = 2,2; tg δ = 0,0004; Епр = 35-62 кВ/мм; темпе­ратура размягчения 60—65°С; морозостойкость —60°С; водопоглощение 0%. Вследствие невысокой температуры размягче­ния область применения полиэтиленовых пленок в электротех­нике невелика. Полиэтиленовые пленки применяют для изоляции жил высокочастотных кабелей, а также в качестве электроизо­ляционных прокладок.

Пленки из фторопласта-4 получают посредством обточки (на токарном станке) вращающейся фторопластовой болванки ци­линдрической формы. Стружка снимается специальным широ­ким резцом при его автоматической подаче. Обычный способ получения пленки выдавливанием размягченного материала че­рез щель не может быть применен, так как фторопласт-4 не раз­мягчается вплоть до температуры 415°С, когда начинается его термическое разложение.

Пленка, снимаемая резцом в виде непрерывной стружки, имеет толщину от 0,06 до 0,25 мм и ширину от 40 до 100 мм. Она представляет собой неориентированную фторопластовую пленку с несколько шероховатой поверхностью. Неориентированные пленки из фторопласта-4 обладают сравнительно невысокими значениями механической и электрической прочности: σр = 1-3 кГ/мм2; Епр = 28-30 кВ/мм.

Если неориентированную пленку подвергнуть многократной прокатке между нагретыми стальными валками, то получится ориентированная, уплотненная пленка. Она выпускается толщи­ной от 0,02 до 0,1 мм и шириной от 10 до 100 мм. Предел проч­ности при растяжении у ориентированных пленок составляет σр = 3- 10 кГ/мм2; а электрическая прочность Епр = 90 - 120 кВ/мм. Остальные характеристики пленок из фторо­пласта-4: удельный вес 2,1 г/см3; ρν = 1016-1018 Ом * см; ε = 2,0; tg δ= 0,0002; температура разложения 400—415°С; морозостой­кость — 100°С (пленки сохраняют гибкость), водопоглощение 0%.

Пленки из фторопласта-4 являются негорючими. Их приме­няют в производстве термостабильных конденсаторов, а также в обмоточных и монтажных проводах, используемых при темпе­ратурах до 250°С.

Лавсановые пленки представляют собой прозрачные пленки, получаемые из синтетического высокополимерного материала — лавсана. Пленки получают методом выдавливания через щель размягченного лавсана (метод экструзии). Лавсановые пленки выпускают неориентированными и ориентированными - уплот­ненными посредством прокатки между нагретыми вальцами.

Характеристики лавсановых пленок: удельный вес 1,38 — 1,4 г/см3; σр = 5-18 кГ/мм2; lр = 70 -150%; ρν = 1015 -1017 Ом * см; ε = 3,3-3,5; tg δ = 0,005; Епр=160-180 кВ/мм.

Температура размягчения 250—260°С; морозостойкость — 60°С; водопоглощение 0,3—0,4%.

Большие значения механической и электрической прочности и относительного удлинения при разрыве относятся к ориенти­рованным лавсановым пленкам.

Пленки из лавсана применяют для пазовой и межвитковой. изоляции электрических машин низкого напряжения.

Триацетатцеллюлозные (триацетатные) пленки изготовляют из уксуснокислого эфира целлюлозы — аморфного прозрачного вещества, получаемого в результате воздействия уксусного ангидрида на растительную клетчатку (целлюлоза).

Триацетатные пленки выпускают непластифицированными, слабопластифицированными и пластифицированными. Непласти-фицированные пленки обладают жесткостью и упругостью, у слабопластифицированных жесткость заметно снижена, а пласти­фицированные обладают значительной гибкостью и растяжи­мостью. Непластифицированные триацетатные пленки имеют голубой цвет и выпускаются толщиной от 0,04 до 0,07 мм, слабо пластифицированные пленки — бесцветные (прозрачные), вы­пускаются толщиной от 0,04 до 0,07 мм. Пластифицированные триацетатные пленки окрашены в синий цвет и имеют толщину от 0,025 до 0,04 мм. Их применяют для изоляции обмоточных проводов.

Непластифицированные и слабопластифицированные триаце­татные пленки применяют в качестве пазовой и межвитковой изоляции в машинах низкого напряжения. Они могут быть дли­тельно использованы при температурах до 120°С включительно.

Характеристики триацетатных пленок: удельный вес 1,23 - 1,27 г/см3; σр = 6-9 кГ/см2; ρν = 1014-1015 Ом*см; ε = 3-4; tg δ = 0,008-0,012; Епр = 60 — 90 кВ/мм; водопоглощение 1,5-3,0%.

Следует отметить недостаточную стойкость триацетатных пленок к электрической короне, что ограничивает их применение в электрических машинах и аппаратах высокого напряжения.

Отрицательным свойством триацетатных пленок является их невысокая механическая прочность. Поэтому триацетатные пленки, как правило, применяют в композиции с электрокарто­ном, на который они наклеиваются с помощью масляно-глифталевых или других лаков, дающих гибкие пленки. .

Электрокартон, оклеенный с одной или двух сторон триаце­татной пленкой, называется пленкоэлектрокартоном. Из пленкоэлектрокартона изготовляется пазовая изоляция электриче­ских машин на напряжения до 500 В.

Наибольшее применение имеет пленкоэлектрокартон, окле­енный триацетатной пленкой с одной стороны. Этот материал выпускается толщиной 0,16; 0,2; 0,3; 0,4 мм и шириной 450 — 500 мм.

Основные характеристики пленкоэлектрокартона: σр=3,5-9,0 кГ/мм2; ρо=1018-1014 Ом * см; tg δ = 0,02 -0,05; Епр = 17-25 кВ/мм.

Пленки из капрона и других высокополимерных веществ пока не нашли широкого применения в качестве электроизоляци­онных материалов, поэтому здесь они не описываются.

Таблица 30

 

 

В табл. 30 приведены основные характеристики этих пласт­масс. Температура прессования этих пластмасс находится в пределах 160— 180°С при удельном давлении 350—450 кГ/см2. Вы­держка при прессовании составляет 1—1,5 мин. на 1 мм толщи­ны прессуемого изделия, т. е. та же, что и у фенопластов.

Для деталей с большой механической прочностью, работаю­щих в условиях широкого интервала температур (от 60 до 250°С), применяются термореактивные пластмассы АГ-4 и АГ-4В, наполнителем в которых является стеклянное волокно, а в качестве связующего применяется модифицированная фенол-формальдегидная смола.

 

 

Рис.110.

Электроизоляционные изделия из пластмассы

 

Основные характеристики этих пластмасс: удельный вес 1,7/1,8 г/см3; теплостойкость 280°С; σр=800-2000 кГ/см2; аn=45-250 кг*см/см2. Водопоглощение 0,05 г/дм2; ρυ=1012-1013 Ом * см; Епр = 15-18 кВ/мм.

Особый интерес представляют пластмассы на основе кремнийорганических смол, так как они обладают высокой нагревостойкостью и малой зависимостью электрических характеристик от температуры. Введение в такие пластмассы нагревостойких наполнителей (стекловолокна и асбеста) снижает электрические характеристики чистых кремнийорганических смол, но резко уве­личивает механические характеристики. Такие пластмассы применяют для изделий, работающих при температурах до 200° С и в условиях повышенной влажности.

Термопластичные пластмассы и изделия из них изготовляют преимущественно без наполнителей, так как термопластики в основе своей имеют полимеризационные смолы (полистирол, поливинилхлорид), которые обладают весьма высокими электрическими свойствами, но малой теплостойкостью (65—85°С). Введение же в них наполнителей приводит к снижению их электрических свойств. Из термопластических пластмасс изделия можно получать пресслитьем, шприцеванием, а также прессованием в охлаждаемых обычных или литьевых пресс-формах. На (рис. 110) показаны некоторые электроизоляционные детали из пластмасс.