Текстильные электроизоляционные материалы.

 

В качестве электроизоляционных материалов широко применяются текстильные материалы: пряжа, ткани, ленты и другие виды текстильных изделий. В таких материалах употребляются натуральные волокна растительного и животного происхождения, а также различные синтетические и искусственные волокна. Большое применение в электротехнике имеют текстильные изделия из стеклянного волокна, отличающиеся высокой нагревостойкостью.

Из натуральных текстильных изделий в основном применяют хлопчатобумажные и шелковые ткани. Хлопчатобумажная пряжа может быть некрученой или крученой. Толщина нитей определяется длиной пряжи в метрах в одном грамме. Крученая пряжа состоит из нескольких нитей. Пряжа применяется для изоляции обмоточных проводов, для чего ее лощат, т. е. вводят в нее вещества, придающие пряже упругость и блеск, уменьшающие ее увлажнение. Шелковая пряжа позволяет создать изоляцию обмоточных проводов более тонкую, поэтому она применяется для проводов малых сечений.

Из искусственных органических волокон следует отметить вискозные волокна, которые вырабатываются в виде непрерывных волокон из целлюлозы с помощью химической ее обработки. Из целлюлозы посредством химической переработки получают также ацетатное шелковое волокно, которое менее гигроскопично, чем вискозное.

В последнее время для изоляции обмоточных проводов, помимо искусственных волокон, применяют капроновые волокна, изготовляемые из синтетической смолы. Такие волокна обладают высокой механической прочностью.

Ткани и ленты используют в электротехнике не только в качестве электроизоляционных материалов, но и как материалы при помощи которых обеспечивается механическая прочность и защита основной изоляции. Поэтому они должны обладать высокой механической прочностью, что обуславливается природой волокон, плотностью и толщиной самих тканей и способом переплетения нитей.

Ткани, применяемые электротехнике, имеют полотняное или саржевое переплетение ( рис. 117,118). При полотняном переплетении поперечная нить (уток) перекрывает продольную нить (основа) под углом 90°, образуя простую решетку. При саржевом переплетении нити утка и основа, перекрывая друг друга (рис. 118), образуют на ткани характерные полосы (диагональные рубчики), расположенные под углом 45° к кроме ткани.

 

Рис.117 Рис.118

Виды переплетений ткани: а- постоянное, б- саржевое.

повышенной механической прочностью при растяжении, но обладают некоторой жесткостью. Ткани с саржевым переплетением обладают повышенной мягкостью, но имеют меньшую механическую прочн6омть. Применяемые в электрической изоляции ткани-перкаль, бязь, перкаль и тафтяная лента имеют полотняное переплетение, а киперная лента-саржевое переплетение. Перкаль и бязь имеют ширину 890 и 1120 мм. Ленты изготавливают шириной от 10 до 50 мм и толщиной от 0,18 (батистовая) до 0,45 мм (киперная) с прочностью на разрыв от 20 до 38 кГ/см2 для тафтяной.

Киперную и тафтяную ленты используют при изготовлении электрических машин. В непропитанном виде ленты применяют для бандажировки секций обмоток – при пропитке катушек машин, а ленты, пропитанные асфальтовым лаком, - для изоляции полюсных катушек. Для изоляции секций катушек применяется пропитанная батистовая лента как наиболее тонкая. Перкаль применяется главным образом для изготовления лакированных тканей (лакотканей) и миткаль и бязь- для производства слоистой электроизоляционной пластмассы- текстолита. Шелковые ткани идут на изготовление шелковых лакотканей, обладающие малой толщиной (0,04-0,08мм) и высокой механической прочностью. Они применяются также в производстве шелкослюдяной ленты (микашелк) и слюдяного полотна для изоляции обмоток электрических машин в тех случаях, когда обмотки не подвергаются горячей опрессовке.

 

Рис.119. Схема получения волокна: 1- плотинородиевая лодочка, 2- подвод тока для нагрева лодочки, 3- расправленная стекломассы, 4- фильеры(отверстия) в дне лодочки, 5- вытягиваемые стеклянные волокна, 6- приемный барабан, 7- водилка для раскладки стеклянных нитей, 8- сосуд с замасливателем

Из стеклянных тканей вырабатывается стеклотекстолит, стекломикафолий, стеклолакоткани и стеклолента.

Для изготовления стеклянного волокна употребляют алюмосиликатные, т.е. бесщелочные стекла. Они содержат очень малое количество (2- 4%) щелочных окислов Na2 и К2О. При большом содержании этих окислов наблюдается повышенная электропроводимость. Для производства стеклянных волокон вначале приготавливаются стеклянные шарики. Их загружают для расплавления в лодочки из сплава платины и родия. Лодочки нагреваются электрическим током. Расплавленное стекло под действием собственного веса вытекает из отверстий- фильер, находящиеся в дне лодочки (рис.119). Из лодочки одновременно выходят100 и более нитей, которые вытягиваются и замасливаются в целях предохранения от слипания друг с другом и обрыва начальных (элементарных) волокон. Стеклянные нити, идущие на изготовление различных изделий, содержат большое количество элементарных волокон. Эти нити мало гигроскопичны (0,2%) и имеют высокую нагревостойкость, т. е. способность незначительно изменять при высоких (до300°С) механическую прочность. В табл. 37 приведены величины прочности на разрыв различных волокон.

Электрические свойства стеклянных тканей определяются составом стекла. У бесщелочных стекол они значительно выше чем у щелочных (натриево-калиевых). Это объясняется повышенной проводимостью, обусловленной наличием ионов натрия (Na+) и кали (К+ ), обладающий большой подвижностью.

Так как у не пропитанной ткани весьма большая общая удельная поверхность, то на электрические свойства ее решающее влияние оказывает поверхностное увлажнение нитей. Поэтому стеклянные ткани применяются в качестве диэлектрика лишь после пропитки их лаками. Так, поверхностная проводимость ткани, пропитанной кремнийорганическим лаком, повышается в 104 раза, а электрическая прочность в 10 раз.