3.2. Электроизоляционные материалы

Электроизоляционные материалы предназначены для электрического разделения токоведущих частей с разными потенциалами друг от друга, а также от корпусов электрооборудования и других заземленных частей. Наибольшее распространение на горных предприятиях нашли твердые, жидкие и твердеющие материалы.

При выборе электроизоляционных материалов для применения в конкретных условиях необходимо, чтобы они обеспечивали требуемую пожарную и экологическую безопасность, высокую стабильность характеристик в условиях эксплуатации, хранения и изготовления, были совместимыми с другими применяемыми материалами. Эти материалы должны обеспечивать требуемую механическую прочность, достаточные уровень сопротивления изоляции и угол диэлектрических потерь, высокую стойкость к воздействию электрических и тепловых полей. При работе в определенных климатических условиях и воздей­ствии химически агрессивной среды они должны обеспечивать требуемые химо-, холодо- и влагостойкость, обладать низкой гигроскопич­ностью и т. п.

Наиболее широкое применение нашли следующие электроизоляционные материалы и изделия: изделия из керамических материалов обладают высо­кими электроизоляционными, механическими и термическими свойства­ми; выдерживают поверхностные разряды; стойки к воздействию атмосферных осадков, химических веществ и солнечных лучей; длитель­но сохраняют свои свойства, как при применении, так и при эк­сплуатации.

В качестве основного керамического материала используется электротехнический фарфор, применяемый для изготовления высоко- и низковольтных изоляторов. Реже, чем из фарфора, применяют изделия из стеатита и кордиерита.

Слюдяные электроизоляционные материалы отличаются высокими нагрево- и влагостойкостью, электрической прочностью, стойкостью к длительному воздействию сильных электрических полей. Такие свойства слюдяных материалов обеспечили их широкое примене­ние в электрических машинах.

По области применения слюдяные материалы разделяются на следующие виды: коллекторные, прокладочные, формовочные, гибкие и термоупорные. Все слюдяные материалы выпускаются в листах, установленных размеров и толщины, а гибкие материалы, кроме того, в виде лент.

Пластические массы находят весьма широкое применение как электроизоляционные материалы в сочетании с конструкционным назначением для изготовления различных панелей, проходных изолято­ров, траверс, разъемов, ручек управления, каркасов и т. д. и как конструкционные для изготовления корпусов приборов и аппаратов, футляров, крышек, кронштейнов, шестерен, шкивов и т. д. Большая распространенность таких материалов обусловлена высоким уровнем их электроизоляционных свойств, большой механической прочностью, стойкостью к действию температур, атмосферо- и химостойкостью. Простота и легкость обработки обеспечивают низкую трудоемкость их изготовления по сравнению с другими материалами.

При выборе пластмасс и изделий из них необходимо учитывать условия их работы для обеспечения высоких эксплуатационных свойств и требований технологического характера, способствующих повышению производительности, упрощению и удешевлению деталей и оснастки, экономии пластмасс.

Слоистые пластики используют в качестве электроизоляцион­ного и конструкционного материалов. В электроустановках в основном применяют листовые слоистые пластики (гетинакс, стеклогетинакс, текстолит, асботекстолит, стеклотекстолит и др.) для изготовления различных деталей: панелей, щитков, перего­родок, оснований аппаратов и приборов, прокладок, шайб и т. п. Они характеризуются высоким уровнем физико-механических свойств, легко поддаются обработке. Однако слоистые пластики имеют ряд существен­ных недостатков, основные из которых: различные свойства вдоль и поперек волокнистых наполнителей; неоднородность свойств по площади листа; неодинаковые внутренние напряжения, приводящие к его короблению; ухудшение прочностных и электроизоляционных свойств при повышении температуры и влажности, а также при старе­нии. По этой причине они находят ограниченное применение, особенно в ответственных электроустановках.

Базисные материалы применяют при изготовлении печатных плат низковольтной аппаратуры, систем управления, средств защиты и автоматизации. Они представляют собой электроизоляционные мате­риалы, облицованные металлической фольгой.

Электроизоляционные ленты, лакоткани, починоч­ные резины применяют для восстановления изоляции жил кабелей, шнуров, проводов при их соединении между собой и присоединении к различным видам электрооборудования. Общие свойства таких материалов: достаточная механическая прочность при малой толщине, гибкость и эластичность, высокие электрические свойства, стойкость к действию влаги и незначительная влагопоглощаемость. Электротехни­ческие ленты применяют также для восстановления электропроводящих экранов и полупроводящих слоев, для выравнивания напряженности электрического поля и для герметизации и уплотнения мест соединения.

Для изолирования мест соединения жил кабелей с бумажной изоля­цией поставляются комплекты, состоящие из бумажных пропитанных роликов, рулонов и бобин с хлопчатобумажной пряжей.

Изоляционные ленты изготовляются на различной основе: хлопчато­бумажной (ЛХМ), стеклотканевой (ЛСЭ), бумажной (К-120, КМ-120), прорезиненной (2ПОЛ, 2ППЛ и др.), из поливинилхлоридного пласти­ката (ПВ), поливинилхлоридной (ПВХ). Широкое применение находят самослипающиеся ленты типа ЛЭТСАР.

Лакоткани представляют собой волокнистые материалы, пропитан­ные электроизоляционными лаками или другими составами. Электри­ческие свойства лакотканей определяются свойствами пропиточных электроизоляционных материалов, а механические — волокнистой осно­вой, служащей каркасом для лаковой пленки. Для изготовления лакотканей применяют хлопчатобумажные, шелковые и стеклянные ткани, а также ткани из синтетических волокон. При выборе лент и лакотканей должны учитываться: внешние факторы, снижающие их качество; механические воздействия; повышенная температура, влажная среда и вода; минеральные масла и растворители: различные химиче­ские растворители, а также старение.

Починочные невулканизированные резины применяют для восстанов­ления изоляции гибких кабелей. Они изготовляются в виде ленты толщиной 0,4—0,6 мм, шириной 20—50 мм и характеризуются высокими упругими свойствами, необходимыми для обеспечения плотной и безобрывной намотки по заделываемому месту кабеля.

Электроизоляционные лаки применяют для пропитки об­моток электрических машин и аппаратов и для покрова электроизоля­ционных материалов с целью повышения нагревостойкости и защиты от вредного влияния окружающей среды. Они состоят из пленкообра­зующих веществ, растворителей и разбавителей, сиккатива (ускорителя высыхания растворительных масел и лаков) и пластификаторов, прида­ющих пленке эластичность.

Пропиточные лаки должны обеспечивать хорошие пропиточные и цементирующие свойства, исключающие смещение витков обмоток; приемлемую скорость сушки; высокие электрические характеристики в режимах длительной эксплуатации и сушки; влагостойкость, малую горючесть, не оказывать вредного влияния на изоляцию обмоточных проводов и другие материалы; быть нетоксичными и дешевыми. Лаковая пленка не должна размягчаться в эксплуатации и должна быть эла­стичной.

Покровные лаки и эмали должны обеспечивать: надежную защиту изделий и деталей от вредного влияния внешней среды; быстрое высыхание; хорошую адгезию к покрываемой поверхности; образование механически прочной нагрево- и влагостойкой пленки.

Электроизоляционные компаунды и кабельные за­ливочные массы используют для пропитки, покрытия, заливки и герметизации различных узлов электрооборудования, аппаратов, трансформаторов, изоляторов, различных обмоток, разделок и соедине­ний кабелей для защиты от действия агрессивной среды, повышенных и пониженных температур, ударных и вибрационных нагрузок и т. д. В момент применения при нормальной или повышенной температуре они находятся в жидком состоянии и твердеют после применения в результате химических процессов или охлаждения. В отличие от лаков они не содержат растворителей, поэтому лучше обеспечивают гермети­зацию узлов и деталей электротехнических изделий. Наибольшее рас­пространение получили компаунды на основе эпоксидных смол и их модификаций. Они могут быть холодного или горячего отверждения. Преимуществами компаундов с холодной заливкой являются малая объемная усадка и исключение предварительного разогрева для изготов­ления исходной заливочной массы. С целью улучшения физико-меха­нических и электрических свойств в компаунды вводят различные наполнители. Для заливки муфт и заделок силовых и контрольных кабелей с бумажной изоляцией широко применяются маслоканифольные и битумные нефтяные составы, обладающие высокой влагостойкостью, хорошими электрическими свойствами и обеспечивающие достаточную герметичность кабельных заделок.

Трансформаторные масла применяют в качестве изолирую­щей и теплопроводящей среды в трансформаторах, масляных выключа­телях и другой электрической аппаратуре. Отдельные виды масел отличаются друг от друга вязкостью и уровнем электрических характе­ристик. Горючесть и взрывоопасность трансформаторного масла, неод­нородность свойств, недостаточная стойкость к действию электрического поля, а также ухудшение физико-химических и электрических показа­телей с течением времени затрудняют безопасную, надежную и эконо­мичную эксплуатацию электрооборудования. Поэтому необходимо стре­миться к применению безмасляного электрооборудования.