Materiais illantes eléctricos e súa clasificación. Fibrosos materiais illantes eléctricos

Algúns materiais utilizados nos aparellos eléctricos e os sistemas de subministración de enerxía teñen propiedades dieléctricas, é dicir, teñen unha gran resistencia á corrente. Esta capacidade permítelles non pasar a corrente e, polo tanto, son usados para crear illamento de pezas en directo. Os materiais illantes eléctricos non só están deseñados para separar as pezas de transporte de corrente, senón tamén para protexer os perigosos efectos da corrente eléctrica. Por exemplo, os cables de enerxía dos aparellos eléctricos están cubertos de illamento.

Materiais illantes eléctricos ea súa aplicación

Os materiais illantes eléctricos son amplamente utilizados na industria, radio e instrumentación, o desenvolvemento de redes eléctricas. O funcionamento normal dun aparello eléctrico ou a seguridade dun sistema de subministración de enerxía dependen en gran medida dos dieléctricos utilizados. Algúns parámetros do material destinado a illamento eléctrico determinan a súa calidade e capacidades.

O uso de materiais de illamento está suxeito ás normas de seguridade. A integridade do illamento é a clave para o funcionamento seguro con corrente eléctrica. É moi perigoso usar dispositivos con illamento mal. Incluso unha pequena corrente eléctrica pode ter un efecto sobre o corpo humano.

Propiedades de dieléctricos

Os materiais illantes eléctricos deben ter certas propiedades para realizar as súas funcións. A principal diferenza entre dieléctricos e condutores é o gran valor da resistencia específica do volume (109-1020 ohm-cm). A condutividade eléctrica dos condutores é 15 veces maior que a dieléctrica. Isto débese ao feito de que os illados pola súa natureza teñen varias veces menos iones e electróns libres, que proporcionan a condutividade actual do material. Pero co calentamiento do material, fanse máis grandes, o que aumenta a condutividade actual.

Existen propiedades activas e pasivas de dieléctricos. Para propiedades pasivas o máis importante son as propiedades pasivas. A permisividade do material debe ser o máis pequena posible. Isto permite que o illante non introduza capacitacións parasitarias no circuíto. Para un material que se usa como dieléctrico dun condensador, a constante dieléctrica debe, pola contra, ser o máis grande posible.

Parámetros de illamento

Os principais parámetros do illamento eléctrico inclúen a resistencia eléctrica, resistencia eléctrica específica , constante dieléctrica relativa, ángulo de perdas dieléctricas. Ao avaliar as propiedades de illamento eléctrico do material, tamén se ten en conta a dependencia das características enumeradas sobre os valores da corrente eléctrica e da tensión.

Os produtos e materiais illantes eléctricos teñen un maior valor de resistencia eléctrica en comparación cos condutores e semicondutores. Tamén importante para o dieléctrico é a estabilidade dos valores específicos cando se quenta, aumentando a tensión e outros cambios.

Clasificación de materiais dieléctricos

Dependendo da potencia da corrente que pase a través do condutor, utilízanse distintos tipos de illamento, que difieren nas súas capacidades.

Cales son os parámetros para dividir materiais illantes eléctricos? A clasificación dos dieléctricos está baseada no seu estado agregado (sólido, líquido e gaseoso) e orixe (orgánico: natural e sintético, inorgánico: natural e artificial). O tipo máis común de dieléctricos sólidos, que se pode ver nos cordóns de electrodomésticos ou en calquera outro aparello eléctrico.

Os dieléctricos sólidos e líquidos, á súa vez, están divididos en subgrupos. Os dieléctricos sólidos inclúen lacas, laminados e varios tipos de mica. As ceras, os aceites e os gases licuados son materiais illantes eléctricos. Os dieléctricos gasosos especiais úsanse moito menos a miúdo. Este tipo tamén inclúe un illante eléctrico natural - aire. O seu uso provoca non só as características do aire, o que o converte nun excelente dieléctrico, senón tamén a súa economía. O uso de aire como illamento non require custos materiais adicionais.

Dieléctrica sólida

Os materiais illantes eléctricos sólidos son a clase máis ampla de dieléctricos utilizados en diferentes campos. Teñen propiedades químicas diferentes e o valor da permutación varía de 1 a 50.000.

Os dieléctricos sólidos están divididos en non polares, polares e ferroeléctricos. As súas principais diferenzas están nos mecanismos de polarización. Esta clase de illamento ten propiedades como resistencia química, seguimento, dendritas. A resistencia química exprésase na capacidade de soportar a influencia de varios ambientes agresivos (ácido, álcali, etc.). Trigoregostoykost determina a capacidade de resistir os efectos do arco eléctrico e a resistencia dendrítica: a formación de dendritas.

Os dieléctricos sólidos úsanse en varios campos da enerxía. Por exemplo, os materiais de illamento eléctrico cerámico úsanse a miúdo como illantes lineais e de buje en subestacións. Como o illamento dos dispositivos eléctricos usa papel, polímeros, follas de vidro. Para máquinas e aparellos, vernices, cartón, composto úsanse máis frecuentemente.

Para a aplicación en varias condicións de funcionamento, o illamento obtense propiedades especiais combinando diferentes materiais: resistencia térmica, resistencia á humidade, resistencia á radiación e resistencia á xeo. Os illantes resistentes ao calor poden soportar temperaturas de ata 700 ° C, que inclúen lentes e materiais baseados nelas, organosilites e algúns polímeros. O material resistente á humidade e resistente ó trópico é fluoroplástico, que non é higroscópico e hidrofóbico.

A illamento resistente á radiación úsase en dispositivos con elementos atómicos. Inclúe películas inorgánicas, algúns tipos de polímeros, textilita de vidro e materiais a base de mica. Aos illantes a proba de xeo considérase que non perde as súas propiedades a temperaturas de ata -90 ° C. Os requisitos especiais impóllense a un illamento destinado a dispositivos que funcionan en condicións de espazo ou de baleiro. Para estes efectos, utilízanse materiais densos ao baleiro, que inclúen cerámicas especiais.

Dieléctrica líquida

Os materiais illantes eléctricos líquidos úsanse a miúdo en máquinas e aparellos eléctricos. No transformador, o papel do illamento é o aceite. Os dieléctricos líquidos tamén inclúen gases licuados, vaselina non saturada e aceites de parafina, poliorganosiloxanos, auga destilada (purificada de sales e impurezas).

As principais características dos dieléctricos líquidos son a permeabilidade dieléctrica, a resistencia eléctrica e a condutividade eléctrica. Ademais, os parámetros eléctricos de dieléctricos dependen en gran medida do grao de súa purificación. As impurezas sólidas poden aumentar a condutividade eléctrica dos líquidos debido á expansión dos ións e os electróns libres. Purificación de líquidos por destilación, intercambio de iones, etc. Leva a un aumento na forza da resistencia eléctrica do material, reducindo así a súa condutividade eléctrica.

Os dieléctricos líquidos están divididos en tres grupos:

• Aceites de aceite;
• Aceites vexetais;
• Fluídos sintéticos.

Os aceites de aceite máis utilizados, como transformador, cable e condensador. Os fluídos sintéticos (compostos orgánicos e de organofluorina) tamén se utilizan na instrumentación. Por exemplo, os compostos de organosilicio son resistentes ás xeadas e higroscópicos, polo tanto, son utilizados como illantes en pequenos transformadores, pero o seu custo é superior ao prezo dos aceites de petróleo.

Os aceites vexetais non se utilizan prácticamente como materiais illantes na tecnoloxía de illamento eléctrico. Estes inclúen castor, linaza, cáñamo e aceite de tung. Estes materiais son débilmente dieléctricos polares e son utilizados principalmente para impregnación de condensadores de papel e como substancia formadora de película en vernices, pinturas, esmaltes eléctricamente illantes.

Dieléctrica gaseosa

Os dieléctricos gaseosos máis comúns son o aire, o nitróxeno, o hidrógeno eo gas SF6. Os gases illantes eléctricos están divididos en naturais e artificiais. O natural aplícase ao aire, que se usa como illamento entre as partes en directo das liñas de enerxía e as máquinas eléctricas. Como un illante ten inconvenientes, o que fai imposible usalo en dispositivos selados. Debido á presenza dunha alta concentración de osíxeno, o aire é un axente oxidante e a baixa resistencia eléctrica do aire aparece en campos non uniformes.

Nos transformadores de potencia e nos cables de alta tensión, o nitróxeno úsase como illamento. O hidróxeno, ademais de material illante eléctrico, tamén é forzado a enfriar, polo que se usa a miúdo en máquinas eléctricas. En instalacións seladas, o gas SF6 úsase máis frecuentemente. O recheo con gas SF6 fai que o dispositivo estea a proba de explosións. Utilízase nos interruptores de alta tensión debido ás súas propiedades de supresión de arco.

Dieléctrica orgánica

Os materiais dieléctricos orgánicos están divididos en naturais e sintéticos. Os dieléctricos orgánicos naturais son utilizados actualmente extremadamente raramente, xa que a produción de sintéticos está cada vez máis expandida, reducindo así o seu custo.

A dieléctrica orgánica natural inclúense celulosa, goma, parafina e aceites vexetais (aceite de ricino). A maioría dos dieléctricos orgánicos sintéticos son varios plásticos e elastómeros, a miúdo utilizados en electrodomésticos e outros equipos.

Dieléctrica inorgánica

Os materiais dieléctricos inorgánicos divídense en naturais e artificiais. O máis común de materiais naturais é a mica, que ten resistencia química e térmica. O phlogopite ea moscovita tamén se usan para o illamento eléctrico.

A dieléctrica inorgánica artificial inclúe vidro e materiais baseados nela, así como porcelana e cerámica. Dependendo do campo de aplicación, un dieléctrico artificial pode dar propiedades especiais. Por exemplo, para os illados de cercos úsanse cerámicas de feldespato, que ten unha alta tanxente de perdas dieléctricas.

Fibrosos materiais illantes eléctricos

Os materiais fibrosos úsanse a miúdo para illamento en aparellos e máquinas eléctricas. Inclúen materiais de orixe vexetal (caucho, celulosa, tecidos), tecidos sintéticos (nylon, kapron), así como materiais de poliestireno, poliamida, etc.

Os materiais orgánicos fibrosos teñen alta higroscopicidad, polo que raramente se utilizan sen impregnación especial.

Recentemente, en vez de materiais orgánicos, úsase un illamento fibroso sintético, que ten un maior nivel de resistencia á calor. Estes inclúen fibra de vidro e amianto. A fibra de vidro está impregnada con varios vernices e resinas para aumentar as propiedades hidrofóbicas. A fibra de amianto ten unha baixa resistencia mecánica, moitas veces engade fibra de algodón.