Электротехническими материалами называют материалы, характеризуемые определенными свойствами по отношению к электромагнитному полю и применяемые в технике с учетом этих свойств.

Различные материалы подвергаются воздействиям как отдельно электрических и магнитных полей, так и их совокупность. Электротехнические материалы в магнитном поле подразделяются на сильномагнитные и слабомагнитные, а в электрическом поле – на проводниковые, диэлектрические и полупроводниковые.

Проводниковые свойства проявляют твердые тела и жидкости, а при соответствующих условиях – газы.

В электротехнике из твердых проводников наиболее широко используются металлы и их сплавы, различные модификации проводящего углерода и композиции на их основе.

Металлические проводниковые материалы подразделяются на материалы с высокой проводимости и сплавы с высоким сопротивлением.

К жидким проводникам относятся расплавы и электролиты.

Диэлектрические материалы делятся в зависимости от агрегатного состояния на газообразные, жидкие и твердые. Большинство из них относится к твердым, которые делятся на природные и синтетические, на органические и не органические. По размерам молекул органические электроизоляционные материалы делятся на низко- и высокомолекулярные.

Характеристика свойств диэлектриков.

1. Механические свойства диэлектриков.

Они характеризуют способность диэлектрика выдерживать внешние статические и динамические нагрузки без недопустимых изменений первоначальных размеров и формы. Статическая нагрузка на материал при эксплуатации или испытаниях плавно возрастает с обусловленной скоростью, динамическая воздействует мгновенно, рывком, ударом, быстро изменяясь по силе и по направлению.

Способность диэлектрика выдерживать статические нагрузки характеризуется разрушающим напряжением при растяжении, сжатии или изгибе, пределом текучести, относительным удлинением при разрыве, относительной деформацией при сжатии и другими характеристиками.

Для данных испытаний используют образцы определенной формы и размеров. Например, прочность на разрыв тонких листов бумаги и картона определяют на образцах в виде полосок шириной 15 мм или 50 мм, длиной 180 или 100 мм. При статических испытаниях анизотропных листовых материалов образцы вырезают вдоль и поперек рулона.

Для пластмасс важным параметром является сопротивление раскалывания, для определения которого используют образцы с размерами 15×15×10 мм. Сопротивление раскалывания

Sp = F/ b,

где F – наибольшая нагрузка в момент раскалывания образца, Н; b-ширина средней части образца, м.

Механические свойства гибких материалов (бумаги, лакотканей, пленок) характеризуются такими условными параметром, как стойкость к надрыву. Для его определения используют полоску шириной от 8 до 20 мм, которую пропускают в закрепленную в верхнем зажиме разрывной машине скобу, перегибают на 180, затем оба конца полоски закрепляют в нижнем зажиме. Скоба имеет форму полукольца. В зависимости от ширины полоски радиус полукольца может иметь размеры от 5 до 13 мм.. Таким образом, при натяжении полоски наибольшие усилия передаются на ее края. Стойкость к надрыву численно равна нагрузке в ньютонах, при которой происходит надрыв краев полоски.

В большинстве случаев при определении твердости электроизоляционных материалов используется статический метод вдавливания индентера в поверхность образца при заданной нагрузке. Обычно индентор представляет собой полированный шарик из закаленной стали диаметром 5 мм. Твердость Н определяется глубиной вдавливания индентора по истечении 30 с после нагружения:

H = F/(πdh),

где F – нагрузка, H; d - диаметр шарика, мм; h - глубина вдавливания, мм.

Способность диэлектрика выдерживать динамические механические нагрузки характеризуют ударной вязкостью и стойкостью к вибрации. Удельная ударная вязкость Wуд – это отношение энергии удара при изломе образца к площади его поперечного сечения S: Wуд = Aуд / S (Дж/м! или Н∙м). Она характеризует прочность материала при динамическом изгибе. Стойкость материалов и изделий к вибрациям определяется отсутствием механических повреждений, нарушением герметичности в случае герметизированных конструкций, сохранением в заданных пределах электрических параметров изоляции после воздействия в течение определенного времени вибрации с заданными параметрами. Для вибрационных испытаний материалов и изделий используются вибрационные стенды.

Для многих электроизоляционных материалов важным параметром является гибкость, которая обеспечивает сохранение высоких механических и электрических параметров изоляции при самых разнообразных механических деформациях. Методы определения гибкости основаны на определения гибкости, основаны на определении числа перегибов тонкого материала, вызывающих его разрушение. Гибкость определяется с помощью приборов, называемых эластомерами.

Для испытаний используют образец в виде полоски 25× 200 мм, которую располагают вертикально и зажимают между двумя парами губок. Верхняя пара губок может поворачиваться на заранее установленный угол. К нижней паре губок подвешивается чашка с грузом. Гибкость определяется числом двойных перегибов, которые вызывают разрыв образца. При определении гибкости лаковых пленок тонкую медную фольгу с нанесенной лаковой пленкой изгибают вокруг стержней разных диаметров. Показателем гибкости служит наименьший диаметр стержня, при изгибе вокруг которого пленка еще не растрескивается.