Электроизоляционные материалы

Электроизоляционные материалы, материалы, применяемые в электротехнических и радиотехнических устройствах для разделения токоведущих частей, имеющих разные потенциалы, для увеличения ёмкости конденсаторов, а также служащие теплопроводящей средой в электрических машинах, аппаратах и т. п. В качестве электроизоляционных материалов используют диэлектрики, которые по сравнению с проводниковыми материалами обладают значительно большим удельным объёмным электрическим сопротивлением rv = 109—1020 ом·см (у проводников 10-6—10-4 ом·см). Основные характеристики электроизоляционных материалов: удельное объёмное и поверхностное сопротивления rv и rs, относительная диэлектрическая проницаемость e, температурный коэффициент диэлектрической проницаемости 1/e·de/dTград-1, угол диэлектрических потерь d, электрическая прочность Епр (напряжённость электрического поля, при которой происходит пробой, см. Пробой диэлектриков). При оценке электроизоляционных материалов учитывают также зависимость этих характеристик от частоты электрического тока и величины напряжения.

  Электроизоляционные материалы можно классифицировать по нескольким признакам: агрегатному состоянию, химическому составу, способам получения и т. д. В зависимости от агрегатного состояния различают твёрдые, жидкие и газообразные электроизоляционные материалы. Твёрдые электроизоляционные материалы составляют наиболее обширную группу и в соответствии с физико-химическими свойствами, структурой, особенностями производства делятся на ряд подгрупп, например слоистые пластики, бумаги и ткани, лакоткани, слюды и материалы на их основе, электрокерамические и др. К этим же материалам условно можно отнести лаки, заливочные и пропиточные составы, которые, хотя и находятся в жидком состоянии, но используются в качестве электроизоляционных материалов в затвердевшем состоянии. Электрическая прочность твёрдых электроизоляционных материалов (при 20 °С и частоте электрического тока 50 гц) лежит в пределах от 1 Мв/м (например, для некоторых материалов на основе смол) до 120 Мв/м (например, для полиэтилентерефталата). (О применении и получении твёрдых электроизоляционных материалов см. в ст. Изоляция электрическая, Изолятор, Лаки, Слюда, Стеклопластики, Пластические массы, Компаунды полимерные, Смолы синтетические.) Жидкие электроизоляционные материалы — электроизоляционные масла, в том числе нефтяные, растительные и синтетические. Отдельные виды жидких электроизоляционных материалов отличаются друг от друга вязкостью и имеют различные по величине электрические характеристики. Лучшими электрическими свойствами обладают конденсаторные и кабельные масла. Электрическая прочность жидких электроизоляционных материалов при 20 °С и частоте 50 гц обычно находится в пределах 12—25 Мв/м, например для трансформаторных масел 15—20 Мв/м (см. также Жидкие диэлектрики). Существуют полужидкие электроизоляционные материалы — вазелины. Газообразные электроизоляционные материалы — воздух, элегаз (гексафторид серы), фреон-21 (дихлорфторметан). Воздух является естественным изолятором (воздушные промежутки в электрических машинах, аппаратах и т. п.), обладает электрической прочностью около 3 Мв/м. Элегаз и фреон-21 имеют электрическую прочность около 7,5 Мв/м, применяются в качестве электроизоляционных материалов в основном в кабелях и различных электрических аппаратах.

  По химическому составу различают органические и неорганические электроизоляционные материалы. Наиболее распространённые электроизоляционные материалы — неорганические (слюда, керамика и пр.). В качестве электроизоляционные материалы используют природные (естественные) материалы и искусственные (синтетические) материалы. Искусственные электроизоляционные материалы можно создавать с заданным набором необходимых электрических и физико-химических свойств, поэтому такие электроизоляционные материалы наиболее широко применяют в электротехнике и радиотехнике. В соответствии с электрическими свойствами молекул вещества различают полярные (дипольные) и неполярные (нейтральные) электроизоляционные материалы. К полярным электроизоляционным материалам относятся бакелиты, совол, галовакс, поливинилхлорид, многие кремнийорганические материалы; к неполярным — водород, бензол, четырёххлористый углерод, полистирол, парафин и др. Полярные электроизоляционные материалы отличаются повышенной диэлектрической проницаемостью и несколько повышенной электрической проводимостью и гигроскопичностью.

  Для твёрдых электроизоляционных материалов большое значение имеют механические свойства: прочность при растяжении и сжатии, при статическом и динамическом изгибе, твёрдость, обрабатываемость, а также тепловые свойства (теплостойкость и нагревостойкость), влагопроницаемость, гигроскопичность, искростойкость и др. Теплостойкость характеризует верхний предел температур, при которых электроизоляционные материалы способны сохранять свои механические и эксплуатационные свойства. Нагревостойкость электроизоляционных материалов — способность выдерживать воздействие высоких температур (от 90 до 250 °С) без заметных изменений электрических характеристик материала. В электромашиностроении принято деление электроизоляционных материалов на 7 классов. Наиболее нагревостойкие электроизоляционные материалы — неорганические материалы (слюда, фарфор, стекло без связующих или с элементоорганическими связующими). Для хрупких материалов (стекло, фарфор) важна также способность выдерживать перепады температур. Осуществляя электрическое разделение проводников, электроизоляционные материалы в то же время не должны препятствовать отводу тепла от обмоток, сердечников и других элементов электрических машин и установок. Поэтому важным свойством электроизоляционных материалов является теплопроводность. Для повышения коэффициента теплопроводности в жидкие электроизоляционные материалы добавляют минеральные наполнители. Большинство электроизоляционных материалов в той или иной мере поглощают влагу (гигроскопичны). Для повышения влагонепроницаемости пористые электроизоляционные материалы пропитывают маслами, синтетическими жидкостями, компаундами. К абсолютно влагостойким можно отнести лишь глазурованный фарфор, стекло и т. п.

 

  Лит.: Электротехнический справочник, 5 изд., т. 1, М., 1974.

  А. И. Хоменко.


ПраймКемикалсГрупп