8.2. Древесные материалы

Древесина с давних времен используется в качестве конструкционного материала в различных отраслях промышленности. В настоящее время она не утратила своего значения и применяется как в виде натуральной древесины, так и в виде разнообразных древесных материалов.

Древесина – природный материал растительного происхождения и состоит из органических веществ: 54% целлюлозы, 29% лигнина, остальное углеводы.

К достоинствам древесины, как конструкционного материала, относятся: высокая удельная прочность, небольшой удельный вес, хорошее сопротивление ударным и вибрационным нагрузкам. Древесина характеризуется малой теплопроводностью и в 2-3 раза меньшим, чем у стали, коэффициентом линейного расширения. Химическая стойкость древесины высокая к ряду кислот, щелочей, масел. Важными свойствами древесины являются ее способность к склеиванию и возможность быстрого соединения ее гвоздями.

К недостаткам древесины следует отнести ее гигроскопичность, поражения грибковыми заболеваниями, отсутствие огнестойкости, низкая нагревостойкость и анизотропия механических свойств.

Анизотропия древесины обуславливает зависимость ее свойств от направления распила и расположения волокон. Например: электрическая прочность древесины вдоль волокон в 3-4 раза меньше, чем поперек волокон, а объемное сопротивление может отличаться в 10 раз. Однако, указанные недостатки можно исправить такими мероприятиями, как пропитка и промазка древесины составами, снижающими гигроскопичность и повышающими ее грибо- и огнестойкость.

Электрические параметры пропитанной древесины зависят от пропитывающего вещества (парафин, олифа, нефтяное масло, синтетические смолы) и способа пропитки. Максимальное поглощение масла достигается при охлаждении древесины в самом масле. Однако пропитка не устраняет полностью гигроскопичность древесины, поэтому детали (пропитанные олифой, смолами, маслами), работающие на воздухе, дополнительно покрывают изоляционным лаком. По нагревостойкости пропитанную древесину относят к классу А.

Благодаря широкому распространению, дешевизне и легкости механической обработки, древесина стала одной из первых конструкционных и электроизоляционных материалов, применяемых в электротехнике. Электропроводность древесины зависит от породы (наибольшее применение находят бук, береза, граб) и направления тока по отношению к волокнам древесины, влажности. Абсолютно сухая древесина является отличным изолятором.

Указанная древесина используется для изготовления штанг приводов разъединителей, опорных и крепежных деталей трансформаторов высокого и низкого напряжения, пазовых клиньев электрических машин, опор для линий электропередач и связи. Древесина используется для изготовления бумаги и древеснослоистых пластиков электротехнического назначения.

Конденсаторная бумага наиболее тонкий и высококачественный вид электроизоляционной бумаги. Применяется для изготовления диэлектрика конденсаторов, в котором она подвергается воздействию высоких напряжений поля. Конденсаторную бумагу выпускают марок: КОН – обычная, СКОН – специальная, МКОН – с малыми диэлектрическими потерями и марки ЭМКОН – с высокой электрической прочностью и малыми потерями.

Бумага всех видов и типов выпускается в бабинах или рулонах диаметром от 180 до 220 мм, шириной от 12 до 490 мм. Номинальная толщина различных марок бумаг от 4 до 30 мкм.

Кабельная бумага выпускается различных марок, обозначаемых буквами К, КМ, КВ, КВУ, КВМ, КВМУ, которые обозначают: К – кабельная, М – многослойная, В – высоковольтная, У – уплотенная. Цифры от 15 до 240 обозначают номинальную толщину бумаги (в мкм).

Телефонная бумага применяется для изоляции жил телефонного кабеля и используется в непропитанном состоянии. Для различения жил телефонных кабелей бумага выпускается окрашенной в красный, синий, зеленый цвета марок КТ и КТУ толщиной 50 мкм.

Пропиточная бумага выпускается марок: ЭИП-50, ОИП-63, ЭИП-75, где числа обозначают вес 1м² бумаги в граммах. Толщина этой бумаги составляет соответственно маркам 0.09; 0,11; 0,13 мм., применяется в основном для изготовления листового гетинакса.

Картон отличается от бумаги большей толщиной. Электроизоляционные картоны изготавливаются двух типов: воздушные, более твердые, и упругие, предназначенные для работы на воздухе (прокладки для пазов электрических машин каркасов катушек, шайб); масляные – для работы в трансформаторном масле (в изоляции маслонаполненных трансформаторов). Электроизоляционные картоны изготавливаются из древесной целлюлозы и хлопчатобумажного сырья. Выпускается в рулонах, листах.

Фибра изготавливается из тонкой бумаги, пропущенной через раствор хлористого цинка. Наматывается на стальной барабан до получения слоя нужной толщины. Затем срезается с барабана, промывается водой и прессуется. Электротехническая фибра марки ФЭ выпускается в листах толщиной от 0,1 до 3,0 мм, в виде досок – 35 мм и в виде трубок. Цвет фибры определяется окраской бумаги, взятой для ее изготовления. Фибра хорошо пилится, режется, строгается. По нагревостойкости фибра относится к материалам класса А (при 180⁰С она обугливается). При воздействии электрической дуги фибра разлагается, выделяя большое количество газов, способствующих гашению дуги. В связи с этим фибровые трубки применяются для изготовления стреляющих разрядников.