Електроизолационни материали: видове, свойства, характеристики и приложения

Изолационните материали са предназначени да ограничават конструкциите и отделните елементи от контакт с определени среди. Според този принцип, изграждането на вода, пара и топлоизолационни материали. В зоните, където се използват електрически проводници, се изисква различен вид изолация - под формата на диелектрици. Тяхната задача е да се изключат контактите между проводниците на активния ток и материалите, които не са изчислени за осигуряване на тази функция. Технически обекти, устройства, строителни конструкции и дори декоративни покрития могат да действат като мишени. От своя страна, електроизолационните материали създават преграда за преминаването електрически ток независимо дали е променлива или постоянна.

Класификации на изолатора

Електрическите изолатори се различават по произход и състояние на агрегация. По отношение на произхода, като знак се различават принадлежащи към органични и неорганични материали, както и естествени и синтетични суровини. Към естествените материали са включени слюда, която се характеризира със сила, гъвкавост и способност за разделяне. Това е неорганичен диелектрик с естествен произход. Обратно, в групата от синтетични органични материали могат да се отбележат химични съединения с високо молекулно тегло. В готова за употреба форма се предлагат като пластмаси и еластомери. Основните експлоатационни разлики се определят от класификацията на електроизолационните материали според агрегираното състояние. Различават се твърди и течни, както и газообразни диелектрици.

Свойства на токови изолатори

Основната задача на диелектрика е да осигури изолационна функция. Ето защо, тъй като основните свойства на производителността, може да се отбележи, повишено съпротивление, малка допирателна диелектрична загуба, и високо напрежение разбивка - вече споменатите разбивка. Съпротивлението определя как материалът ще може да възпрепятства провеждането на ток с различни параметри на контакта електрическа верига. Загубата на диелектрик, от своя страна, показва ефекта на изолатор върху работата на активен проводник - тази стойност трябва да се стреми към нула, но най-често високата съпротивление води само до увеличаване на загубите в основната верига. Също така е важно и проникващи свойства на електроизолационни материали, които се определят от напрежението. В този случай можем да говорим за директната пропускливост на целевия материал. Нещо повече, всички изброени свойства са фиксирани само ако се отбележи стабилността на тяхната “работа” във времето и при дадена температура. Понякога честотата на електрическото поле се посочва като параметър на стабилност по време на изпитването.

Характеристики на електрическите изолатори

Една от основните характеристики на диелектриците е повърхностната устойчивост. Това е съпротивлението, което възниква, когато токът преминава през повърхността на материала. Следващата най-важна характеристика е диелектричната константа. Както вече бе споменато, пропускливостта е пряко свързана с проницаемостта на прицелния материал. А физическите и химическите характеристики заслужават специално внимание. Сред тях се забелязват абсорбция на вода, вискозитет и киселинност. Водопоглъщането показва степента на порьозност на материала и наличието на водоразтворими елементи в него. Колкото по-висока е тази стойност, толкова по-висока е ефективността на материала като диелектрик. От своя страна, вискозитетът се характеризира с течливост, която е важна за определяне на взаимодействието на материала с течност или разтопен диелектрик. Киселинните числа обикновено се характеризират с течни диелектрици. Например, основните характеристики на електроизолационните материали са намалени до възможността за неутрализиране на свободните киселини, съдържащи се в 1 г материал. Наличието на свободни киселини намалява електрическите изолационни свойства на електрическите изолатори.

Газообразни изолатори

Практически всички газообразни електроизолационни материали осигуряват диелектрична константа, фактор 1. Предимствата на тези продукти включват малка част от диелектричните загуби, въпреки че степента на разрушаване също е малка. Като правило, основната газообразна среда с функция на електрически изолатор е въздух, допълнен със специални включвания. Но и до днес широко се използва газът SF6, който се използва като диелектрична основа. Газообразните видове електроизолационни материали се основават на серен хексафлуорид, който осигурява по-висока защита в индекса на разрушаване, а в някои случаи се наблюдава и дъгова дъга. Когато става въпрос за трудните условия на работа на целевия обект на защита, газообразната среда може да бъде допълнена с органични изолатори.

Твърди диелектрици

Традиционно, под изолатори от този тип се разбират материали като стъкло, кварц, порцелан, пластмаси и каучук. Техният произход може да бъде естествен и синтетичен. При тънки слоеве изолатори могат да се увеличат показателите за съпротивление и напрежение на разрушаване - тези стойности зависят от диелектричната константа и от електрическата якост на конструкцията. Увеличаването на потенциалната разлика по отношение на твърд или течен диелектрик ще увеличи тока, преминаващ през целевия обект. В резултат на това това явление допринася за формирането на положителен космичен заряд в близост до катода на фона на електронното разделяне. Електрическият пробив може да се разглежда като резултат от изкривяването на зареденото поле в структурата на самия изолатор. Твърдите електроизолационни материали са поляризирани, следователно диелектричната им константа надвишава единството. Също в момента на прилагане на променливи електрически полета, поляризацията допринася за образуването на диелектрични загуби. В този контекст заслужава да се отбележат материали, които имат минимални диелектрични загуби дори във високочестотни полета. Те включват полиетилен и кварц.

Течни диелектрици

Течните изолатори включват синтетични течности, масла, пасти, лакове и смоли. Особено обикновени минерални масла, които са продукт рафиниране на нефт и представлява комбинация от течни въглеводороди. Използват се в маслени превключватели, малки трансформатори, кондензатори и кабели. Популярна и течна електрическа изолация под формата на импрегниране. Често се използва при подготовката на кабели и същите кондензатори за работа. Материалът е хартиена изолация, в която хартията е носител, а импрегнирането е активна защитна среда.

Изолация на ръкава

Това е материал от група механични защитни устройства, който осигурява външна физическа защита. Обикновено се използва гъвкава обвивка, която предпазва проводниците на силовите агрегати, трансформаторите и кабелите. По същия принцип, традиционни изолационни ленти работи, задачата на която е да се създаде физическа бариера. Ръкавите също действат като слой, с който не взаимодействат източник на ток на електрохимично ниво. Въпреки това, сред недостатъците на този материал има бързо износване.

кондензатори

Електрическата изолация е важно условие за пълното функциониране на кондензаторите. В някои случаи самият кондензатор действа като диелектрик в състава на сложна електрическа верига. Такива устройства имат различни приложения, включително неутрализиране на индукционните ефекти в линии с променлив ток натрупване на заряд, както и получаване на токови импулси за всички видове приложения. За да използвате кондензатор като изолационна точка, трябва да имате представа за необходимия капацитет. В устройствата се изчислява въз основа на характеристиките на системата или чрез изчисляване на размера на заряда върху плочата. В самата конструкция, за да се осигури защитна функция, могат да се използват електроизолационни материали под формата на лакове и масла. В зависимост от вида на кондензатора се определя и набор от вторични функции - например, вземат се предвид горимост, влагоустойчивост, износоустойчивост и др.

Вакуум като изолатор

Газова среда при изключително ниско налягане може да създаде условия, когато газът просто не може да образува забележим ток в междуелектродната междина. Такива условия се наричат ​​изолиращ вакуум. При сблъскване с електрони или положителни йони, които излизат от електродите, йонизацията на газови молекули при ниско налягане се среща много рядко. Така нареченият висок вакуум при условие на постоянно напрежение до 20 kV на повърхността на катода може да се справи без счупване при напрежение на полето от порядъка на 5 MV / cm. Ако говорим за анод, тогава напрежението трябва да бъде няколко пъти по-високо. И все пак, забележимо увеличение на напрежението допринася за факта, че вакуумните изолационни материали губят защитния си потенциал. Разбивка в този случай може да възникне в резултат на размяната на заредени частици в катодно-анодния сноп. Диелектриците от този тип се използват по-често в електрониката. Те се използват за ускоряване на електроните в конвенционалните устройства и в рентгенови апарати за осигуряване на приложения с високо напрежение.

Съединение като основен диелектрик в радиотехниката

Доста практичен за използване и евтин начин за диелектрична защита. Съединението се нанася върху работната зона, след което се втвърдява, придобивайки основните му функционални качества. В същото време не може да се каже, че съединенията са непременно твърди изолационни материали, тъй като има и разновидности на течен тип. Дори и в работно състояние, те не се втвърдяват. Съществуват и типове засаждане и импрегниране на този материал. Отличителна черта на всички съединения е пълното отсъствие на разтворители в състава. Това дава възможност да се осигури деликатно импрегниране на сложни електромеханични части и апарати.

Съвременни електроизолационни материали

Новото поколение електрически изолатори включва широка група полимерни материали. Това са предимно филмови продукти, които осигуряват диелектричен ефект чрез създаване на подходяща обвивка. Филмът е направен във формата на ролки, чиято дебелина варира от 5 до 250 микрона. Освен основните електроизолационни свойства, тези филми се характеризират с гъвкавост, еластичност, якост и устойчивост на разкъсване. Лесна за използване и полимерна изолационна лента, която е с дебелина 0.2-0.3 мм. Такива материали губят за много традиционни диелектрици само в едно качество - екологичната безопасност. Това не е най-безвредният материал по отношение на токсичната заплаха, така че се използва най-вече в промишлеността, въпреки че има изключения.

Области на приложение на електрически изолатор

Практически всички области, в които има електрическо окабеляване, в една или друга форма, използват диелектрични средства. Основен пример са кабели, които получават няколко слоя изолация, както електрически, така и механични. Изработването на инструменти може да се нарече втората най-популярна употреба на тази изолация. От ефектите на токовете се ограничават както отделните части на хардуера, така и технологичните единици в електрическите машини. В строителството се търсят и средства за изолация от ток. Например, електроизолационните материали също участват в полагането на домашни и улични кабели. Използването на диелектрици ви позволява да запазвате материали, които са близо до проводящата верига. В някои случаи такава изолация се оправдава като средство за намаляване на загубите в напрежението на основната линия.

заключение

Обхватът на опциите за електрическа изолация е доста широк, което дава възможност за целенасочено избиране на материала специално за специфични нужди. Например в ежедневието обичайни са твърдотръбните видове електроизолационни материали, както и диелектриците под формата на части. В промишлеността и строителството могат да се прилагат газови и течни среди. Общинската сфера покрива почти цялата гама електрически изолации, тъй като условията на защита могат да бъдат много различни.