«Классификация и основные характеристики изоляционных материалов»

метки: Изолятор, Назначение, Материал, Электрический, Классификация, Электроизоляционный, Состав, Неорганический

Электроизоляционными материалами, или диэлектриками, называют такие материалы, с помощью которых осуществляют изоляцию, т. е. препятствуют утечке электрического тока между какими-либо токопроводящими частями, находящимися под разными электрическими потенциалами. Диэлектрики имеют очень большое электрическое сопротивление.

С электрическими установками приходится сталкиваться практически всем работающим. Электрический ток представляет большую потенциальную опасность для человека. Статистика показывает, что хотя число электротравм невелико и составляет всего 0.5…1% от общего числа травм на производстве, однако среди причин смертельных несчастных случаев на долю электротравм уже приходится 20…40%. Это связано со следующими причинами:

• органы чувств человека не могут на расстоянии обнаружить наличия электрического напряжения на оборудовании.

• электрический ток через нервную систему проходит сквозь все тело.

• после легких ударов током человек способен сразу продолжить работу, поэтому эти удары не фиксируются даже как микротравмы.

Проходя через тело человека, электрический ток оказывает на него сложное воздействие, являющееся совокупностью термического (нагрев тканей), электролитического (разложение крови и плазмы) и биологического (раздражение и возбуждение нервных волокон) воздействий. Наиболее сложным является биологическое действие, свойственное только живым организмам. Любое из этих воздействий может привести к электротравме. Различают местные электротравмы и электрические удары. Приблизительно 55% случаев носят смешанный характер. Электроизоляционные материалы (диэлектрики) играют важную роль в безопасности обслуживающего персонала от поражения электрическим током.

Электроизоляционные материалы можно подразделить:

по агрегатному состоянию:

• газообразные

• жидкие

  10 стр., 4971 слов

  Испытание материалов на прочность при ударе

  ... теле или в результате смещения тел в некотором электрическом , магнитном или гравитационном силовом поле . Если тела ... тела W1=Wп1+Wк1=mgh . При падении потенциальная энергия тела уменьшается , так как уменьшается высота тела над Землей , а его кинетическая энергия увеличивается , так как увеличивается скорость тела . На ... , мчащихся автомобилей , прыгающих людей и интенсивной деятельности любого типа ...

• твёрдые

по происхождению:

• природные неорганические

• искусственные неорганические

• природные органические

• синтетические органические

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Характеристики электроизоляционных материалов

В современном электромашиностроении широко применяют разнообразные электроизоляционные материалы. Важнейшими электрическими характеристиками электроизоляционных материалов являются электрическая прочность, удельное электрическое сопротивление (объемное и поверхностное), диэлектрическая проницаемость и значение диэлектрических потерь. Однако для практических целей немаловажное значение имеют и другие характеристики этих материалов: механическая прочность, гибкость и эластичность, нагревостойкость, морозостойкость, гигроскопичность.

1.1 Электрические характеристики

Электрическая прочность

Электрическая прочность определяется по формуле:

E

где U – напряжение кВ, h — толщина образца электроизоляционного материала, мм.

Удельное сопротивление., Диэлектрическая проницаемость

e =Fо/F.

Диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз поле ослабляется диэлектриком, количественно характеризуя свойство диэлектрика поляризоваться в электрическом поле.

Значение относительной диэлектрической проницаемости вещества, характеризующее степень его поляризуемости, определяется механизмами поляризации. Однако величина в большой мере зависит и от агрегатного состояния вещества, так как при переходах из одного состояния в другое существенно меняется плотность вещества, его вязкость.

Диэлектрическими потерями

Потери энергии в диэлектриках наблюдаются как при переменном напряжении, так и при постоянном, поскольку в материале обнаруживаются сквозной ток, обусловленный проводимостью. При постоянном напряжении, когда нет периодической поляризации, качество материала характеризуется значениями удельных объемного и поверхностного сопротивления. При переменном напряжении необходимо использовать какую-то другую характеристику качества материала, так как в этом случае, кроме сквозной электропроводимости, возникает ряд добавочных причин, вызывающих потери энергии в диэлектрике.

Электрохимическая обработка материалов, ее характеристика

... более безопасны и менее агрессивны чем растворы кислот и щелочей. Рисунок.7 Электрохимическая размерная обработка При растворении в воде, например, азотнокислого натрия NaNO3 происходит диссоциация на ... выпадение осадка гидроксида Ме(ОН)n происходит при определенных значении активности ионов Ме+n и ОН- в электролите. Количество превращенных веществ при электролизе определяется законом Фарадея mр = ...

1. 2. Другие характеристики.

Механическая прочность

• предел прочности материала при растяжении;

• относительное удлинение при растяжении;

• предел прочности материала при сжатии;

• предел прочности материала при статическом изгибе;

• сопротивление раскалыванию.

Нагревостойкость, Морозостойкость, Теплопроводимость.

2. Электроизоляционные материалы

2.1 По агрегатному состоянию

2.1.1 Газообразные

Газообразные диэлектрики делят на две группы: естественные и искусственные.

Естественные газообразные диэлектрики

Воздух — смесь газов с электрической прочностью £ПР = 3,2 кВ/мм (при 0,1 МПа и 20°С), плотностью— 1,293 кг/м3. Епр воздуха зависит в основном от расстояния между электродами, давления, температуры и влажности. Приведенная величина соответствует +20°С, давлению 0,1 МПа и расстоянию между электродами 10 мм. Ток утечки через воздух крайне мал, поэтому tgδ его практически равен нулю.

В воздушных линиях электропередачи, сухих трансформаторах, коммутационных аппаратах, распределительных устройствах и т.п. воздух является основной изоляцией. Во многих электрических объектах он играет роль дополнительной изоляции к твердым и жидким диэлектрикам.

Азот по электрическим характеристикам близок к воздуху, однако в отличие от него не содержит кислорода, который оказывает окисляющее воздействие на соприкасающиеся с ним материалы.

Водород — очень легкий газ с высокой теплопроводностью и удельной теплоемкостью, что делает его весьма полезным для использования в качестве охлаждающей среды вместо воздуха. Применение его в электрических машинах снижает потери электрической мощности на трение и вентиляцию, а отсутствие окисляющего фактора замедляет старение органической изоляции.

Гелий — инертный газ, используется в качестве низкотемпературного хладагента, например, для получения сверхпроводимости.

Искусственные газообразные диэлектрики

В электровакуумных лампах и приборах широко применяются инертные газы и пары ртути, в качестве охлаждающей среды — водород, для получения сверхпроводимости — жидкий гелий.

Качество молочных продуктов

... определить факторы, формирующие качество молочных товаров; провести анализ структуры ассортимента молочных товаров; провести анализ показателей качества молочных товаров, поступающих ... и кислоты; выпадает в осадок при нагревании до температуры 70—75 °С, при 85 °С ... а преобладают полиненасыщенные жирные кислоты. Благодаря наличию полярных групп фосфатиды обладают выраженными эмульгирующими свойствами и ...

2.1.2 Жидкие

Для неполярных жидкостей ε невелика и близка к значению квадрата показателя преломления света n

ε = n2

Для нейтральных жидкостей ε уменьшается с ростом температуры, что связано с уменьшением плотности жидкости с ростом температуры, а, значит, и уменьшением концентрации молекул.

В дипольных (полярных) жидкостях одновременно протекают и электронная, и дипольно – релаксационная поляризации. ε тем больше, чем больше электрический момент диполей μ и чем больше число молекул в единице объема. Диэлектрическая проницаемость полярных жидкостей больше чем у неполярных. Например, ε касторового масла = 4,5.

Температурная зависимость ε полярных жидкостей характеризуется дипольным максимумом в области резкого изменения вязкости жидкости. С ростом частоты электрического поля диэлектрическая проницаемость полярных жидкостей снижается до значений, определяемых электронной поляризацией.

ε(ω)ω→∞= n2

2.1.3 Твёрдые

В твердых диэлектриках возможны все виды поляризации.

Для нейтральных диэлектриков ε = n2, что подтверждается ниже

приведенными результатами для неполярных диэлектриков при температуре 20 ºС.

Диэлектрик

n

n2

ε

парафин

1,43

2,06

2,0 – 2,2

полиэтилен

1,52

2,30

2,3 – 2,4

полистирол

1,55

2,40

2,4 – 2,6

сера

1,92

3,69

3,6 – 4,0

Температура воздуха и её влияние на хозяйственные и природные объекты

... в вышележащие слои. При этом происходит некоторое запаздывание роста и понижения температуры воздуха по сравнению с изменением температуры почвы. Минимальная температура воздуха на высоте 2 м наблюдается перед восходом ... солнца. По мере поднятия солнца над горизонтом температура воздуха в течение 2--3 ч быстро повышается. Затем рост температуры замедляется. Максимум ее наступает через 2--3 ...

фторопласт

1,37

1,89

1,9 – 2,2

алмаз

2,40

5,76

5,6 – 5,8

Ионные кристаллы с плотной упаковкой частиц обладают электронной и ионной поляризацией. ε изменяется в широких диапазонах. С ростом температуры ε обычно растет. В неорганических аморфных диэлектриках (стеклах) ε изменяется в пределах от 4 до 20, возрастает с ростом температуры, хотя в ряде случаев (рутил TiO2, титанат кальция CaTiO3) может и уменьшаться.

Органические полярные диэлектрики имеют дипольно – релаксационную поляризацию. ε изменяется в широких пределах, но обычно имеет значение 4 – 10. Диэлектрическая проницаемость зависит от температуры, частоты приложенного напряжения, подчиняясь, в целом, закономерностям, проявляющимся у полярных жидкостей.

2. 2. По происхождению:

2.2.1 Природные неорганические

К природным минеральным неорганическим диэлектрикам относятся слюда и асбест.

Слюда обладает высокими электроизоляционными свойствами, нагревостойкостью, механической прочностью, гибкостью. В тонких слоях многие виды слюды прозрачны.

Слюда встречается в виде кристаллов, которые легко расщепляются на тонкие пластинки по параллельным друг другу плоскостям. По химическому составу слюда – водный алюмосиликат. Важнейшие виды слюды: мусковит, состав которого приближенно может быть выражен формулой

K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O,

ифлогопит

K2O·MgO·3Al2O3·6SiO2·2H2O.

Фактический состав природных слюд много сложнее из-за присутствия в них примесей.

По сравнению с флогопитом мусковит обладает лучшими электроизоляционными свойствами, более прочен механически, тверд, гибок и упруг. Допустимая рабочая температура слюд ограничивается выделением входящей в их состав воды (у мусковитов обычно при 500 — 600 °С, у флогопитов – при 800 — 900 °С), что связано с потерей прозрачности, увеличением толщины (“вспучиванием”) и разрушением кристаллической структуры; обезвоженные слюды плавятся при температуре 1250 — 1300°С

Значение

По применению в радиоэлектронике различают конденсаторную слюду – прямоугольные пластинки мусковита, применяемые в качестве диэлектрика в слюдяных конденсаторах; телевизионную слюду – пластинки мусковита, образующие диэлектрическую основу фотокатодов и мишеней в передающих телевизионных трубках.

Котел пищеварочный электрический емкостью 160 куб. дм

... на твердом топливе, к газовому и электрическому оборудованию. На втором произошел переход от ... аппарата за счет применения новых технологий, материалов, снижения массы аппарата, либо увеличения его ... индивидуальном виде, а так же в составе механизированных или автоматизированных поточных линий. ... приготовления и поставки продукции потребителям. пищеварочный котел эксплуатация Внедрение новой техники и ...

Слюдяные детали для электронных приборов – штампованные фасованные детали, служащие для крепления и электрической изоляции внутренней арматуры в электронных приборах.

Асбест – неорганический природный волокнистый материал, состоящий в основном из минерала хризотила 3MgO·2SiO2·2H2O. Для улучшения механических свойств к асбестовому волокну добавляют в небольших количествах хлопчатобумажное. Из асбестовых нитей получают шнуры, ткани, бумагу и другие изделия.

Основным преимуществом асбеста является высокая нагревостойкость: он разрушается, теряя кристаллизационную воду лишь при 450 — 700 °С (температура плавления 1450 — 1500 °С).

Значение ρ=106 – 1010 Ом·м. Асбестовые электроизоляционные материалы применяют главным образом для высокотемпературной электроизоляции, а также теплоизоляции.

2.2.2 Природные органические

спользуемых для получения пластмасс.

Канифоль (гарпиус) — хрупкая прозрачная в тонком слое смола, получаемая из смолы (живицы) хвойных деревьев, преимущественно сосны, способом отгонки жидких составных частей — терпентинного масла (скипидара).

Состав живицы может колебаться в зависимости от условий местности и сорта живицы. Другой способ добывания канифоли — экстракционный, заключающийся в том, что куски дерева, пни, ветви обрабатываются растворителями, которые затем подвергаются разгонке. Существуют также смолы деревьев других хвойных пород, например, кедра, пихты и лиственницы. Их обычно называют бальзамами. Пихтовый бальзам (канадский бальзам), отличается очень высокой степенью прозрачности и нормированным показателем преломления. Его применяют в качестве клея для склеивания оптических линз. По химическому составу канифоль состоит главным образом из абиетиновой кислоты (С 20 Н 30 О 2 ) и ее изомеров, остальное — неомыляемые, зола, влага и механические примеси. Содержание кислот в канифоли составляет 85 -90%. Канифоль хорошо растворима в спирте, бензоле, скипидаре, минеральных и растительных маслах

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Электроизоляционные материалы, предназначены для работы в электрических и магнитных полях. Электроизоляционные материалы в современной электротехнике занимают одно из главных мест. Всем известно, что надежность работы электрических машин, аппаратов и электрических установок в основном зависит от качества и правильного выбора соответствующих электроизоляционных материалов. Анализ аварий электрических машин и аппаратов показывает, что большинство из них происходит вследствие выхода из строя электроизоляции, состоящей из электроизоляционных материалов.

При рациональном выборе электроизоляционных, магнитных и других материалов можно создать надежное в эксплуатации электрооборудование при малых габаритах и весе. Но для реализации этих качеств необходимы знания свойств всех групп электроизоляционных материалов.

Применение современных стоматологических термопластических материалов ...

... в бумагу, моющие средства и другие ценные материалы; из каучука можно получить резину и изолирующие материалы, используемые как покрытия; канифоль после химической модификации становится более прочной и ... Tпл – гибки и податливы, выше Tпл они являются вязкими расплавами. Оптические свойства., Электрические свойства. Свойства пластмасс зависят от их основных характеристик: а) природы мономеров; б) ...

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/na-temu-izolyatoryi-klassifikatsiya-i-naznachenie/

1. Богородицкий Н.П. и др. Электротехнические материалы: Учебник для электротехн. и энерг. спец. вузов / Н.П.Богородицкий, В.В.Пасынков,

2. Б.М.Тареев. — 7-е изд., перераб. и доп. — Л.: Энергоатомиздат. 2001. — 304 с

3. Геворкян В.Г. Основы сварочного дела — М.: Высш. школа, 2001.-168 с.,

4. Материаловедение и технология металлов. – М.: Высшая школа, 2001. – 637

5. Справочник по электротехническим материалам: в 3-х т. / Под ред.

Ю.В.Корицкого и др. — 3-е изд., перераб. — М.: Энергоатомиздат, Том 1. —

2001. — 368 с.,

6. Безопасность жизнедеятельности. / Под ред. С.В.Белов. — М: «Высшая школа», 2003. – с 286