28 Волокнистые электроизоляционные материалы.

В электротехнике весьма широко применяются волокнистые ма­териалы, т. е. материалы, которые состоят преимущественно (или целиком) из частиц удлиненной формы — волокон. В некоторых из этих материалов, а именно в текстильных, волокнистое строение совершенно очевидно. В других волокнистых материалах, таких, как дерево, бумага, картон, волокнистое строение может быть изучено с помощью микроскопа при небольшом увеличении.

Преимущества многих волокнистых материалов: дешевизна, довольно большая механическая прочность и гибкость, удобство обработки. Недостатками их являются невысокие электрическая прочность и теплопроводности (из-за наличия промежутков между) волокнами, заполненными воздухом); гигроскопичность — более высокая, чем у массивного материала того же химического состава (так как развитая поверхность волокон легко поглощает влагу, про­никающую в промежутки между ними). Свойства волокнистых ма­териалов могут быть существенно улучшены путем пропитки, почему эти материалы в электрической изоляции обычно применяют в пропитанном состоянии.

Большая часть волокнистых материалов — органические веще­ства. К ним принадлежат материалы растительного происхождения (дерево, хлопчатобумажное волокно, бумага и пр., состоящие в ос­новном из целлюлозы) и животного происхождения (шелк, шерсть), искусственные волокна, получаемые путем химической переработки природного волокнистого (в основном целлюлозного) сырья и, на­конец, приобретающие особо важное значение в последнее время синтетические волокна, изготовляемые из синтетических полимеров. Целлюлозные волокнистые материалы имеют сравнительно большую гигроскопичность, что связано как с химической природой целлюлозы, содержащей большое число полярных гидроксильных групп - ОН, так и с осо­бенностями строения растительных волокон, а также невысокую нагревостойкость. Некоторые искусственные, и в особен­ности синтетические, волокнистые материалы имеют значительно меньшую гигроскопичность и повышенную нагревостойкость по сравнению с целлюлозными материалами.

В тех случаях, когда требуется особо высокая рабочая темпера­тура изоляции, которую органические волокнистые материалы обеспечить не в состоянии, применяют неорганические волокнистые ма­териалы — на основе стеклянного волокна и асбеста

29 Слюда и слюдяные материалы.

Слюда является важнейшим из природных минеральных элек­троизоляционных материалов. Благодаря ее исключительно ценным качествам: высокой электрической прочности, нагревостойкости, влагостойкости, механической прочности и гибкости — слюду при­меняют в весьма ответственных случаях в частности для изоляции электрических машин высоких напряжений и больших мощностей (в том числе крупных турбогенераторов и гидрогенераторов, тяго­вых электродвигателей и г. п ), и в качестве диэлектрика в некото­рых конструкциях конденсаторов. Слюда встречается в природе в виде кристаллов, характерной особенностью которых является способность легко расщепляться на пластинки по параллельным друг другу плоскостям (плоскости спайности). По химическому составу различные виды слюд представляют собой водные алюмосиликаты мусковит и флогопит. Кроме того, в слюды могут входить соединения железа, натрия, кальция и др. Мусковиты бывают бесцветными или имеют красноватый, зелено­ватый и другие оттенки, флогопиты чаще всего более темные: янтар­ные, золотистые, коричневые до почти черных, однако иногда встре­чаются флогопиты и весьма светлые. По электрическим свойствам мусковит лучше флогопита, кроме того, он более прочен механи­чески, более тверд, гибок и упруг, чем флогопит. Сильно анизотропна теплопроводность слюд: она составляет примерно 0,44 Вт/(м • К) для мусковита и 0,51 Вт/(м • К) для флогопита перпендикулярно плоскостям спайности, а параллельно плоскостям спайности она на порядок выше.

Плотность слюд 2,7—2,9Мг/м3, удельная теплоемкость 0,86— 0,87 кДж/(кг • К) — как для мусковита, так и для флогопита. Большинство применяемых в электротехнике слюд при нагреве до нескольких сот градусов Цельсия еще сохраняет сравнительно хорошие электрические и механические свойства, поэтому слюда относится к электроизоляционным материалам высшего класса нагревостойкости. При достижении некоторой достаточно высокой температуры из слюды начинает выделяться входящая в ее состав вода; при этом слюда теряет прозрачность, толщина ее увеличивается (слюда вспучивается), механические и электрические свойства ее ухудшаются. Плавятся слюды лишь при температуре 1145—1400°С. Температура начала обезвоживания и резкого ухудшения свойств у различных слюд колеблется в весьма широких пределах.