Característiques dels materials aïllants elèctrics

Els materials aïllants elèctrics són materials amb els quals s'aïllen els cables. Tenen: alta resistència, resistència elèctrica: la capacitat del material per resistir la ruptura a través de la seva tensió elèctrica i pèrdues elèctriques, caracteritzada per la tangent de l'angle de pèrdua, resistència a la calor, caracteritzada per la temperatura màxima admissible per a un determinat dielèctric durant el seu ús a llarg termini en equips elèctrics.

Materials aïllants elèctrics: els dielèctrics poden ser sòlids, líquids i gasosos.

El propòsit dels materials aïllants elèctrics en electricitat és crear entre parts que tenen diferents potencials elèctrics, un entorn que impedeixi el pas de corrent entre aquestes parts.

Distingir les característiques elèctriques, mecàniques, fisicoquímiques i tèrmiques dels dielèctrics.

Característiques elèctriques dels dielèctrics

Resistència a granel: la resistència d'un dielèctric quan el travessa un corrent continu. Per a un dielèctric pla és igual a:

Rv = ρv (d / S), ohm

on ρv — la resistència de volum específica del dielèctric, que és la resistència d'un cub amb una vora d'1 cm, quan un corrent continu passa per dos costats oposats del dielèctric, Ohm-cm, S és l'àrea de la secció transversal de ​​el dielèctric pel qual passa el corrent (àrea dels elèctrodes), cm2, e — gruix dielèctric (distància entre elèctrodes), vegeu

Resistència superficial dielèctrica

Resistència superficial: la resistència d'un dielèctric quan un corrent passa per la seva superfície. Aquesta resistència és:

Rs = ρs (l / S), Ohm

on ps: resistència superficial específica d'un dielèctric, que és la resistència d'un quadrat (de qualsevol mida) quan un corrent continu passa d'un costat al seu oposat, Ohm, l- longitud de la superfície dielèctrica (en la direcció del flux de corrent). ), cm, C - l'amplada de la superfície dielèctrica (en la direcció perpendicular al flux de corrent), vegeu

La constant dielèctrica.

Com sabeu, la capacitat d'un condensador, un dielèctric tancat entre dues plaques metàl·liques (elèctrodes) paral·leles i oposades és:

C = (ε S) / (4π l), cm,

on ε — la constant dielèctrica relativa del material, igual a la relació entre la capacitat d'un condensador amb un dielèctric donat a la capacitat d'un condensador amb les mateixes dimensions geomètriques, però el dielèctric del qual és l'aire (o més aviat el buit); C - àrea de l'elèctrode del condensador, cm2, l - gruix del dielèctric tancat entre els elèctrodes, vegeu

Angle de pèrdua dielèctrica

La pèrdua de potència en un dielèctric quan se li aplica un corrent altern és:

Pa = U NS Ia, W

on U és la tensió aplicada, Ia és la component activa del corrent que passa pel dielèctric, A.

Com és sabut: Ia = AzR / tgφ = AzRNS tgδ, A, Azr = U2πfC

on Azp és la component reactiva del corrent que passa pel dielèctric, A, C és la capacitat del condensador, cm, f és la freqüència del corrent, Hz, φ - l'angle en què el vector de corrent que passa pel dielèctric és per davant del vector de tensió aplicat a aquest dielèctric, graus, δ — angle complementari de φ a 90 ° (angle de pèrdua dielèctrica, graus).

D'aquesta manera, es determina la quantitat de pèrdua de potència:

Pa = U22πfCtgδ, W

De gran importància pràctica és la qüestió de la dependència de tgδ de la magnitud de la tensió aplicada (corba d'ionització).

Amb un aïllament homogeni, sense delaminació i esquerdament, tgδ és gairebé independent de la magnitud de la tensió aplicada; en presència de delaminació i esquerdament, amb l'augment de la tensió aplicada, tgδ augmenta bruscament a causa de la ionització dels buits continguts en l'aïllament.

El mesurament periòdic de pèrdues dielèctriques (tgδ) i la seva comparació amb els resultats de mesures anteriors caracteritzen l'estat de l'aïllament, el grau i la intensitat del seu envelliment.

Rigidesa dielèctrica

En les instal·lacions elèctriques, els dielèctrics que formen l'aïllament de la bobina han de suportar l'acció del camp elèctric. La intensitat (tensió) del tul augmenta a mesura que augmenta la tensió que crea aquest camp, i quan la intensitat del camp arriba a un valor crític, el dielèctric perd les seves propietats d'aïllament elèctric, les anomenades ruptura dielèctrica.

La tensió a la qual es produeix la ruptura s'anomena tensió de ruptura, i la intensitat de camp corresponent és la rigidesa dielèctrica.

El valor numèric de la rigidesa dielèctrica és igual a la relació entre la tensió de ruptura i el gruix del dielèctric en el punt de ruptura:

Epr = UNHC / l, kV / mm,

on Upr — tensió de ruptura, kV, l — gruix d'aïllament al punt de ruptura, mm.

Materials d'aïllament elèctric

Característiques fisicoquímiques dels dielèctrics

A més de les elèctriques, es distingeixen les següents característiques fisicoquímiques dels dielèctrics.

Nombre d'àcid: especifica la quantitat (mg) d'hidròxid de potassi (KOH) necessària per neutralitzar els àcids lliures continguts en el dielèctric líquid i degradar les seves propietats d'aïllament elèctric.

Viscositat: determina el grau de fluïdesa del dielèctric líquid, que determina la capacitat de penetració dels vernissos quan s'impregnen els cables de bobinat, així com la convecció de l'oli en transformadors, etc.

Distingeixen la viscositat cinemàtica, mesurada per viscosímetres capil·lars (tubs de vidre en forma d'U), i l'anomenada viscositat condicional, determinada per la velocitat del flux de fluid des d'un orifici calibrat en un embut especial. La unitat de viscositat cinemàtica és Stokes (st).

Viscositat condicional mesurada en graus Engler.

Resistència tèrmica: la capacitat d'un material per realitzar les seves funcions quan s'exposa a una temperatura de funcionament durant un temps comparable al període estimat de funcionament normal de l'equip elèctric.

Sota la influència de l'escalfament, es produeix un envelliment tèrmic dels materials d'aïllament elèctric, com a conseqüència del qual l'aïllament deixa de complir els requisits imposats.

Classes de resistència a la calor dels materials aïllants elèctrics (GOST 8865-70).La lletra indica la classe de resistència a la calor i els números entre parèntesis: temperatura, ° C

Y (90) Materials fibrosos de cel·lulosa, cotó i seda natural, no impregnats ni submergits en material aïllant elèctric líquid A (105) Materials fibrosos de cel·lulosa, cotó o seda natural, viscosa i sintètica, impregnats o submergits en material aïllant elèctric líquid D (120) Materials sintètics (pel·lícules, fibres, resines, compostos) B (130) Materials de mica, amiant i fibra de vidre utilitzats amb aglomerants i impregnants orgànics F (155) Materials de mica, amiant i fibra de vidre combinats amb substàncies i impregnants aglutinants sintètics H (180) ) Materials a base de mica, amiant i fibra de vidre en combinació amb aglutinants silici silici i compostos impregnants C (més de 180) Mica, materials ceràmics, vidre, quars o combinacions d'aquests sense aglutinants o amb substàncies aglutinants inorgàniques

Punt d'estoviment en què els dielèctrics sòlids que tenen un estat amorf en estat fred (resines, betum) comencen a estovar-se. El punt de suavització es determina quan l'aïllament escalfat s'extreu d'un anell o tub mitjançant una bola d'acer o mercuri.

Punt de caiguda en què la primera gota es separa i cau del vas de precipitats (amb una obertura de 3 mm de diàmetre a la part inferior) en el qual s'escalfa el material d'assaig.

Punt d'inflamació del vapor en què una barreja de vapor líquid aïllant i aire s'encén per la flama del cremador presentat. Com més baix sigui el punt d'inflamació del líquid, més gran serà la seva volatilitat.

Resistència a la humitat, resistència química, resistència a les gelades i dielèctrics de resistència tropical -estabilitat de les característiques elèctriques i fisicoquímiques dels materials aïllants elèctrics quan s'exposen a la humitat, àcids o bases a temperatures baixes en el rang de -45 ° a -60 ° C, com així com el clima tropical, caracteritzat per la temperatura de l'aire elevada i molt canviant durant el dia, la seva elevada humitat i contaminació, presència de floridures, insectes i rosegadors.

Resistència als dielèctrics d'arc i corona: resistència dels materials elèctrics aïllants als efectes de l'ozó i el nitrogen alliberats durant la descàrrega silenciosa: corona, així com la resistència a l'acció de les espurnes elèctriques i l'arc estable.

Propietats termoplàstiques i termoestables dels dielèctrics

Els materials aïllants elèctrics termoplàstics són aquells que inicialment són sòlids en fred, s'estoven quan s'escalfen i es dissolen en dissolvents adequats. Després del refredament, aquests materials es tornen a solidificar. Amb l'escalfament repetit, es manté la seva capacitat per estovar i dissoldre's en dissolvents. Per tant, l'escalfament d'aquests materials no provoca cap canvi en la seva estructura molecular.

En contrast amb ells, els anomenats materials termoestables després d'un tractament tèrmic en un mode adequat, s'endureixen (coin). En escalfar-se repetidament, no s'estoven i no es dissolen en dissolvents, la qual cosa indica canvis irreversibles en la seva estructura molecular que es van produir durant l'escalfament.

Les característiques mecàniques dels materials aïllants són: màxima resistència a la tracció, compressió, flexió estàtica i dinàmica, així com rigidesa.