1.6 Электроизоляционные материалы

Электроизоляционными называются материалы, предназначенные для разделения токоведущих элементов, находящихся под разными потенциалами во время работы электро- и радиоустановок. В качестве электроизоляционных материалов используются газообразные, жидкие и твердые диэлектрики.

Особую группу составляют твердеющие материалы: лаки, клеи, компаунды.

Газообразные диэлектрики. Наиболее распространенным газообразным диэлектриком является воздух. Воздух изолирует провода ЛЭП, обнаженные токоведущие части электро- и радиоаппаратуры и т. д.

Достаточно широкое распространение имеет элегаз — газообразный диэлектрик с пробивной напряженностью, в 2,5 раза большей, чем у воздуха. Водород, азот, инертные газы также используются в качестве газообразных диэлектриков.

Жидкие диэлектрики. К таким диэлектрикам относятся нефтяные электроизолирующие масла и синтетические жидкие диэлектрики. Нефтяные масла являются продуктом перегонки нефти и представляют собой смесь различных углеводородов. Самое большое распространение в электротехнике находит трансформаторное масло. Оно используется для заливки силовых трансформаторов и заполнения баков высоковольтных выключателей. Конденсаторное масло применяется для пропитки бумажной изоляции в конденсаторах, кабельное масло для пропитки бумажной изоляции кабелей. Синтетические жидкие диэлектрики наиболее широко представлены соволом. Реже применяются кремнийорганические и фторорганические жидкие диэлектрики.

Твердые диэлектрики. К этому классу диэлектриков относятся:

1) диэлектрики на основе волокнистых органических материалов. Это различные электроизоляционные бумаги (конденсаторная, кабельная, телефонная и т. д.), картон, фибра (тонкая бумага, обработанная раствором хлористого цинка), природные (хлопчатобумажные ткани, натуральный шелк) и синтетические (вискозный и ацетатный шелк) текстильные материалы. Применяются также текстильные материалы, пропитанные электроизоляционными лаками (лакоткани);

2) природные минеральные материалы (слюда, асбест). Слюда используется в качестве диэлектрика в конденсаторах, а также для изготовления миканита — листового или рулонного материала, склеенного из отдельных лепестков слюды с помощью лака или смолы, асбест — для изоляции нагревательных элементов, которые работают при высоких температурах;

3) пластмассы, состоящие из двух компонентов: связующего и наполнителя. Связующий компонент - это органический полимер, обладающий способностью деформироваться под давлением; наполнитель — порошкообразное, волокнистое или листовое вещество (каменная мука, мелкие опилки, хлопчатобумажные асбестовые или стеклянные волокна). Распространенный представитель пластмасс — гетинакс — слоистый пластик, получаемый путем горячей прессовки бумаги, пропитанной бакелитом;

4) эластомассы — материалы, полученные на основе каучука и близких к нему по свойствам веществ. Широкое распространение получили резина и эбонит;

5) стекла — неорганические аморфные вещества на основе оксида кремния. Стекла используются для изготовления изоляторов, баллонов электронных ламп и стеклотканей;

6) керамики. Наиболее распространенным является фарфор. В частности, в радиотехнике используется радиофарфор.

Твердеющие диэлектрики. К ним относятся смолы, лаки, компаунды. К природным смолам относятся шеллак и канифоль. Большее применение имеют синтетические смолы (полистирол, полиэтилен, поливинилхлорид). Эпоксидные смолы в чистом виде являются термопластичными материалами, растворяются в различных растворителях, могут храниться длительное время, не изменяя своих свойств. При добавлении отвердителей эпоксидные смолы довольно быстро твердеют.

Электроизолирующие лаки применяются для пропитки волокнистой изоляции, что приводит к увеличению пробивного напряжения, уменьшению гигроскопичности, созданию изолирующей пленки на поверхности лакируемых предметов.

Компаунды представляют собой смеси смол, воскообразных веществ и битумов с различными добавлениями. Это термопластичные материалы, расплавляемые перед употреблением. Расплавленные компаунды применяют для получения толстого слоя при покрытии, пропитки обмоток трансформаторов и т. д.

Параметры некоторых изоляционных материалов даны в табл. 1.1.

Таблица 1.1 Параметры некоторых изоляционных материалов

Диэлектрик			Диэлектрик
Воздух	30	1,0	Поливинилхлорид	325	3,2
Транформаторное масло	50-180	2-2,5	Резина	150-200	3-6
Совол	150	5,3	Стекло	100-150	6-10
Бумага, пропитанная маслом	100-250	3,6	Слюда	500-1000	5,4
Гетинакс	100-150	4-7	Фарфор	150-200	5,5
Миканит	150-400	5-6	Электрокартон	80-120	3-5