Слоистые органические электроизоляционные материалы

Гетинакс, текстолит, стеклотекстолит представляют собой слоистые пластмассы – листовые композиционные материалы, получаемые горячим прессованием предварительно пропитанных волокнистых наполнителей - бумаг и тканей. При их производстве в качестве основы (наполнителя) применяют специальные сорта пропитанной бумаги (гетинакс), хлопчатобумажные (текстолит) и бесщелочные стеклянные (стеклотекстолит) ткани. Для пропитки наполнителей используются связующие на фенолоформальдегидной, полиэфирной, эпоксидной, кремнийорганической и прочих химических основах. Сочетание типа наполнителя и связующего определяют разнообразие свойств готовых слоистых пластиков - механических, электроизоляционных, теплофизических, химических, эксплуатационно-технологических.

Текстолит – материал, состоящий из нескольких слоев ткани (бязь, миткаль, бельтинг, шифон, ткани из искусственных и синтетических органических волокон – вискозных, полиамидных, полиэфирных и т. д.), пропитанных синтетической смолой (смолы феноло-формальдегидные, крезоло- и ксиленолоальдегидные, мочевино- и меламино-формальдегидные, а также полиамиды, полиолефины, ацетил- и этилцеллюлоза). Текстолиты на основе стеклянных тканей называются стеклотекстолитами, на основе асбестовых — асботекстолитами. Собственно текстолиты значительно легче (плотность 1,3—1,4 г/см3) асбо- и стеклотекстолитов, характеризуются меньшей теплопроводностью, лучше подвергаются механической обработке и склеиванию, но при этом менее прочны, обладают более низкой тепло- и химической стойкостью. Текстолиты производят в виде листов, пластин и плит. Используют для изготовления подшипников скольжения, электрораспределительных панелей, шестерен, втулок, труб, цилиндров, профилей.

Для электротехнических и конструкционных целей используются следующие основные виды слоистых пластиков:

• Текстолит электротехнический листовой марок А, ПТ, ПТК. Представляет собой слоистый материал, полученный методом горячего прессования хлопчатобумажных тканей, пропитанных термореактивным связующим на основе фенолформальдегидной смолы. Благодаря применению х/б тканей текстолит обладает высокой прочностью при сжатии и повышенной ударной вязкостью, прекрасно подвергается механической обработке сверлением, резанием, штамповкой, поэтому он широко применяется при изготовлении деталей, нагруженных знакопеременными электрическими и механическими нагрузками или работающих при трении (втулки, кулачки и т.п.) Как электроизоляционный материал текстолит марки А применяется для работы в трансформаторном масле и на воздухе в условиях нормальной относительной влажности окружающей среды при частоте тока 50 Гц. Длительно допустимая рабочая температура от -65 до +105 градусов Цельсия. Текстолит марки ПТ, ПТК применяется для деталей конструкционного назначения: шестерен, втулок, подшипников, колец. Марка ПТК имеет лучшие нагрузочные и антифрикционные характеристики.

• Текстолит стержневой. Стержни электротехнические текстолитовые круглые представляют собой слоистый прессованный материал, изготовленный методом намотки и состоящий из нескольких слоев хлопчатобумажной ткани, пропитанной термореактивным связующим. Стержни применяются в качестве электроизоляционного и конструкционного материала для длительной работы в трансформаторном масле и на воздухе в условиях нормальной относительной влажности при температуре от -65 до +120 градусов Цельсия. Стержни прекрасно подвергаются механической обработке и могут быть использованы в качестве втулок, прокладок и других деталей трения.

• Стеклотекстолит электротехнический листовой. Представляет собой слоистый материал, полученный методом горячего прессования стеклотканей, пропитанных термореактивным связующим на основе совмещенных эпоксидной и фенолформальдегидной смол. Длительно допустимая рабочая температура от -65 до +155 градусов Цельсия. Стеклотекстолит марки СТЭФ изготавливается толщиной от 1,5 до 50мм. Высокая механическая прочность и электрическая стабильность позволяют проводить механическую обработку материала и использовать его для конструкционных деталей электрооборудования. Стеклотекстолит марки СТЭФ-1 изготавливается толщиной от 0,5 до 50мм. Обладает теми же свойствами, что и СТЭФ, но имеет более однородную мелкую внутреннюю и поверхностную структуру, что позволяет изготавливать из него мелкие детали электрооборудования.

• Гетинакс электротехнический листовой. Изготавливается на основе фенолформальдегидной смолы толщиной от 0,5 до 50 мм. Имеет высокие механические свойства и поэтому хорошо поддается механической обработке резанием и сверлением, отличается низким водопоглощением и сохранением электроизоляционных свойств при изменении влажности. Рекомендуется для применения в низковольтной технике до 1000 В для работы на воздухе в условиях нормальной относительной влажности окружающей среды и в трансформаторном масле.

Лабораторная установка

Назначение

Измеритель индуктивности и емкости ЛСМ1-03 (в дальнейшем по тексту прибор) предназначен для проведения практикума по курсу электрорадиоматериалы в ВУЗах. Прибор применяется самостоятельно или в составе комплекса МУК-РМ. Прибор предназначен для исследования температурной зависимости емкости и индуктивности.

Условия эксплуатации - лабораторные:

• Температура окружающей среды от 283 до 308 К (от +10 до +35 ºС);

• Относительная влажность до 80% при температуре 298 К (+25 ºС);

• Атмосферное давление 100 4 кПа (750 30 мм рт. ст.);

• Напряжение питающей сети 220 20 В частотой 50 Гц.

Электрические параметры и характеристики

1. Диапазон измеряемых прибором индуктивностей составляет от 1.0*10^-4 до 9.9*10^-1 Гн.

2. Диапазон измеряемых прибором тангенса потерь индуктивности составляет от 0.1*10^-2 до 9,9*10^-1.

3. Диапазон измеряемых прибором емкостей составляет от 1.0*10^-11 до 9.9*10^-8 Ф.

4. Диапазон измеряемых прибором тангенса диэлектрических потерь составляет от 0.1*10^-2 до 9,9* 10-1.

5. Основная погрешность прибора при измерениях индуктивности и емкости, выраженная в процентах от конечного значения установленного поддиапазона измерения, не превышает 5%.

6. Время установления показаний прибора не более 5 с;

7. Максимальная температура термокамеры 1 500С;

8. Прибор обеспечивает связь с ЭВМ со скоростью 9600 бод через СОМ-порт;

9. Прибор обеспечивает свои технические характеристики в пределах указанных норм после 5-ти-минутного самопрогрева;

10. Прибор допускает непрерывную работу в течение 8 часов при сохранении своих технических характеристик.

Органы управления

Рисунок 8 Внешний вид прибора и назначение органов управления

Внешний вид прибора представлен на рисунке 8. На передней панели прибора расположены:

1. индикатор результата измерения;

2. кнопки выбора поддиапазона;

3. индикатор шкалы;

4. индикатор температуры;

5. кнопки выбора температуры;

6. индикатор нагрева;

7. термокамера;

8. индикаторы режима измерения индуктивности;

9. индикаторы режима измерения емкости;

10. индикатор выбора канала;

11. индикатор связи с ЭВМ;

12. кнопка выключателя “Сеть”;

13. кнопка переключения канала;

14. кнопка переключения режима измерения емкости;

15. кнопка переключения режима измерения индуктивности;

ВНИМАНИЕ меры предосторожности:

Запрещается вставлять и вынимать вилку питания при нажатой кнопке «Сеть».

Порядок работы с блоком

Включите кнопку “Сеть” 12 (Рисунок 8), при этом загорится индикатор шкалы 3, индикатор результата измерения 1, индикатор температуры 4, индикаторы 8, 9, 10.

Подымите шторку термокамеры 11. Вставьте измерительную камеру ИК1 до упора. При этом шторка термокамеры должна опуститься.

Установите кнопками 14 и 15 требуемый режим измерения. Кнопками 2 установите требуемый поддиапазон. При этом индикатор 1 укажет на выбранную шкалу (шкала 0-10 – линейный режим работы, а шкалы 1-3 и 3-10 – обратно пропорциональный режим работы).

Кнопкой 13 установите требуемый канал для измерения. Контроль выбора канала осуществляется с помощью индикатора 10.

С помощью кнопок 5 установите требуемое значение температуры термокамеры. При первом нажатии кнопки на индикаторе 4 высветится установленное значение температуры. При повторном нажатии кнопки произойдет коррекция устанавливаемой температуры. Через 2 секунды после завершения установки индикатор 4 перейдет в режим отображения текущей температуры.

Для отключения терморегулятора необходимо установить температуру менее 30ºС. При этом на экране высветится сообщение «OFF».

При работе прибора на индикаторе 1 могут отображаться следующие сообщения:

• Е - измеряемая величина L или С ниже выбранного поддиапазона;

• Н - измеряемое величина L или С выше выбранного поддиапазона;

• Р - измеряемое значение тангенса потерь L или С выше выбранного диапазона;

• А - при измерении активная составляющая больше реактивной (tgδ>1).

Измерительная камера

Измерительная камера ИК1/3-2, предназначена для измерения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь твердых диэлектриков.

Материал исследуемого образца – текстолит, толщиной 2 мм, с размерами электродов 60×60 мм, предельная температура 100ºС.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретические сведения о свойствах слоистых органических электроизоляционных материалов.

2. Изучить лабораторную установку измеритель электропроводности ЛСМ1-03, его электрические параметры и характеристики, органы управления и индикации.

3. Получить у преподавателя измерительную камеру с исследуемым образцом и установить в ЛСМ1-03.

4. Произвести измерение ёмкости С и тангенса угла потерь tgδ при лабораторных условиях.

5. Произвести измерение С и tgδ при изменении температуры до 65ºС, задавая температуру через каждые 5ºС. Измерения производить только после установления заданной температуры.

6. Построить графики зависимости С = f(T) и tgδ = f(T)

7. Рассчитать значение С₀ по известным параметрам конденсатора и определить ε исследуемого материала.

8. Рассчитать величину коэффициента диэлектрических потерь k_d.

9. Сравнить полученные значения и зависимости со справочными и сделать вывод об исследуемом материале.

Примечание для магистрантов (измерения и расчеты производить с учетом точности измерения, обеспечиваемой прибором).

Библиографический список