De quins materials estan fets els aïllants moderns?

Materials dels aïllants moderns

Avui, a tot arreu del nostre planeta, a la terra i sota l'aigua, hi ha línies elèctriques. Només al territori de l'antiga Unió Soviètica, la longitud de totes les línies elèctriques és tal que és moltes vegades més gran que la longitud de l'equador. I cap línia elèctrica aèria pot prescindir de l'ús d'aïllants avui dia. Gràcies als aïllants, es va poder construir sistemes d'energia fiables i estables amb una tensió de funcionament constant de fins a 0,5 megavolts.

Un gran nombre d'aïllants diferents, cadascun dels quals és adequat per resoldre els seus propis problemes, són estructuralment diferents, però al mateix temps força funcionals. Proporcionen un aïllament fiable de les línies elèctriques d'alta tensió dels suports conductors, ja que les propietats dielèctriques dels materials aïllants ho garanteixen.

Cadascuna de les seccions de l'aïllant, com l'aïllant en conjunt, serveix durant tot el període de funcionament de la línia d'alta tensió, per tant, el principal requisit per a l'aïllant és la durabilitat. I el material de l'aïllant està obligat a proporcionar aquesta condició. Els principals materials dels aïllants són el vidre, la porcellana i els polímers.

El vidre utilitzat en els aïllants no és normal, està fet de vidre temperat, que és especialment durador, i els aïllants de suspensió basats en ell, muntats a la garlanda, tenen excel·lents propietats dielèctriques, mentre que el preu és força baix per als productes d'aquest tipus que són tan importants.

La porcellana té la resistència més alta entre els materials aïllants tradicionals. És capaç de suportar fins i tot els llamps sense dolor, a causa del fet que la massa bruta de porcellana és plàstica, i la forma es pot donar la més òptima, de manera que la configuració de l'aïllant acabat resulta ser la menys vulnerable fins i tot a aquests. un gran fenomen atmosfèric.

Aïllants de polímer: la solució més moderna, es van començar a fabricar i aplicar relativament recentment. Els aïllants de polímer per a línies elèctriques són duradors, tenen excel·lents propietats dielèctriques i la seva producció no està associada a grans costos de material. Per a centenars de quilovolts, un aïllant de polímer no funcionarà, però per desenes de quilovolts un aïllant de polímer és exactament el que necessiteu. A continuació, veurem amb detall els materials dels aïllants moderns.

La producció d'aïllants a base de cautxú de silicona, que s'ha anat desenvolupant en els últims anys, és una solució més progressiva.

Cautxú de silicona, això és tot cautxú de naturalesa elàstica… Per aquest motiu, el cautxú de silicona s'utilitza àmpliament com a material aïllant per a cables molt flexibles. En general, en el sector energètic s'utilitzen diferents cautxús: estirè-butadiè, butadiè, silici silici i etilè-propilè, així com naturals. El cautxú organosilici es basa en poliorganosiloxans.

En aquesta fórmula, R són radicals orgànics. El tipus de radicals determina les característiques del cautxú de silicona.La cadena principal pot contenir tant silici com oxigen, així com nitrogen, bor i carboni. En conseqüència, això donarà lloc a gomes de siloxà, borosiloxà i sílice.

El cautxú organosilici s'obté per vulcanització del cautxú, és a dir, les molècules s'entrecreuen en complexos espacials. Un enllaç químic està format per radicals o per grups terminals OH i H. La reacció es realitza per exposició a radiacions o utilitzant agents químics a altes temperatures.El fabricant subministra la massa preparada per a la vulcanització.

El cautxú de silici de silici pur no té propietats elèctriques elevades; resulta fràgil, vulnerable a l'ozó i la llum. Per tant, per obtenir un aïllant prou fiable, es necessita un material compost basat en cautxú de silicona silici. Per aconseguir una qualitat acceptable, s'afegeix un farciment de reforç actiu, que és diòxid de titani i nanopols de sílice. El resultat és un material amb propietats acceptables. Aquí teniu les especificacions mitjanes:

• Densitat: 1350 kg / m3;

• Resistència a la llàgrima: 5 MPa;

• Capacitat calorífica: 1350 J / kg-K;

• Conductivitat tèrmica: 1,1 W / m-k;

• Potència elèctrica: 21 kV / mm;

• Tangent de pèrdua dielèctrica: 0,00125;

• Resistència superficial específica: 50,5 TΩ;

• Resistència a granel: 5,5 TΩ-m.

• Constant dielèctrica: 3,25.

Com a resultat, pel que fa al cautxú de silici, es pot observar que les seves propietats electrofísiques són satisfactòries, la conductivitat tèrmica és prou alta, la resistència mecànica deixa molt a desitjar. Resistència notable a la llum, l'ozó, l'oli. Temperatures de funcionament en el rang de -90 ° C a + 250 ° C. El material és impermeable, però resistent a l'oli i permeable al gas.

Porcellana.Parlant de porcellana, porcellana elèctrica per a aïllants, recordeu que és un mineral artificial a base d'argila, quars i feldspat. El producte final s'obté per tractament tèrmic amb tecnologia ceràmica.

Les propietats més destacables de la porcellana elèctrica són la resistència a la calor, la resistència química, la resistència a qualsevol influència atmosfèrica, la resistència elèctrica i mecànica i el baix cost. A partir d'aquests avantatges, la porcellana s'utilitza per fabricar aïllants. Aquestes són les seves especificacions mitjanes:

• Densitat: 2400 kg / m3;

• Resistència al trencament: 90 MPa;

• Capacitat calorífica: 1350 J / kg-K;

• Conductivitat tèrmica: 1,1 W / m-k;

• Potència elèctrica: 27,5 kV / mm;

• Tangent de pèrdua dielèctrica: 0,02;

• Resistència superficial específica: 0,5 TΩ;

• Resistència a granel: 0,1 TΩ-m.

• Constant dielèctrica: 7.

Si comparem la porcellana i el cautxú de silicona, en comparació amb el cautxú, la porcellana és fràgil, molt pesada, té un alt tangent de pèrdua dielèctrica.

Pel que fa al vidre, el vidre electrotècnic, en comparació amb la porcellana, té una base de matèria primera més estable, la seva tecnologia de producció és més senzilla, més fàcil d'automatitzar i, el més important, és fàcil identificar el mal funcionament o el dany de l'aïllant amb un ull. Trencar una sèrie d'aïllants de vidre fa que la faldilla dielèctrica caigui a terra i trencar la porcellana no fa malbé la faldilla. L'aïllant de vidre danyat és immediatament visible i per al diagnòstic de la porcellana cal recórrer a l'ús de dispositius addicionals, dispositius de visió nocturna.

Químicament, el vidre elèctric és un conjunt d'òxids de sodi, bor, calci, silici, alumini, etc. En realitat és un líquid molt, molt espes.El vidre elèctric és diferent del vidre alcalí normal, és un vidre baix alcalí, no s'esquerda ni s'enfonsa durant el funcionament. Aquestes són les seves característiques:

• Densitat: 2500 kg / m3;

• Resistència al trencament: 90 MPa;

• Capacitat calorífica: 1000 J / kg-K;

• Conductivitat tèrmica: 0,92 W / m-k;

• Potència elèctrica: 48 kV / mm;

• Tangent de pèrdua dielèctrica: 0,024;

• Resistència superficial específica: 100 TΩ;

• Resistivitat específica de volum: 1 TOM-m.

• Constant dielèctrica: 7.

Els desavantatges dels aïllants de vidre inclouen un alt consum d'energia en la producció de vidre elèctric, ja que s'ha de cuinar durant molt de temps.