Тема 3.6: Слоистые пластики, пластмассы и резины. Плёночные материалы.
Тема 3.5: Воскообразные и волокнистые материалы.
К ним относятся текстильные материалы, дерево, бумага, картон, асбест. К преимуществам относятся дешевизна, довольно высокая механическая прочность и гибкость, удобство обработки. Недостатки – невысокая электрическая прочность и теплопроводность, гигроскопичность. Свойства таких материалов могут быть существенно улучшены путем пропитки.
Дерево является одним из первых электроизоляционных и конструкционных материалов, получивших применение в электротехнике, чему способствовали его дешевизна и легкость механической обработки. Основой дерева, как и всякого растительного волокна, является органическое вещество – целлюлоза, представляющая собой полимерный углеводород (С6Н10О5)n, молекулы которого имеют вид длинных цепей с числом звеньев до двух тысяч. Целлюлоза имеет относительно большие диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь er=(6,5...7); tgd=(0,005...0,01).
Более тяжелые породы деревьев имеют большую механическую прочность, чем легкие. Прочность поперек волокон у дерева меньше, чем вдоль. К недостаткам дерева относятся высокая гигроскопичность, которая резко снижает электроизоляционные свойства, а также приводит к растрескиванию и короблению, нестандартность свойств в зависимости от направления выпиливания, наличие сучков и других дефектов, низкая нагревостойкость и горючесть. При пропитке дерева льняным маслом или различными смолами свойства улучшаются. Если детали из дерева предназначены для работы в трансформаторном масле, то после сушки они пропитываются тем же маслом.
|
|
|
Древесина
Природный волокнистый органический материал. Применяется для изготовления малоответственных изоляционных деталей. Используют обычные твердые лиственные породы: березу, дуб, бук, клен. Для повышения электрической прочности древесины ее пропитывают парафином, льняным маслом, смолами. Древесину в электротехнике применяют для опорных и крепежных деталей трансформаторов, пазовых клиньев электрических машин, деревянных опор линий связи и электропередач и так далее.
В электротехнике дерево применяется для изготовления рукояток рубильников, деревянных опор линий электропередачи и связи, крепежных деталей трансформаторов высокого и низкого напряжения, фанерного шпона, пазовых клиньев электрических машин и т.п.
Наиболее тонкий и высококачественный вид электроизоляционной бумаги – конденсаторная бумага, применяемая для изготовления диэлектрика конденсаторов. Конденсаторную бумагу изготовляют из сульфатной древесной целлюлозы. Бумага не является высокочастотным диэлектриком. На переменном токе она используется до частоты 10 кГц.
|
|
|
Помимо конденсаторной бумаги выпускаются кабельная бумага различных марок, телефонная бумага марок КТ и КТУ, пропиточная бумага (употребляется для производства гетинакса) и намоточная бумага.
Бумага
Изготовляется путем специальной обработки щелочью измельченной древесины деревьев хвойных пород. В электротехнике применяют следующие основные сорта электроизолирующих бумаг: конденсаторную, кабельную, пропиточную (для изготовления листового гетинакса), намоточную (для изготовления бумажно-бакелитовых цилиндров), микалентную (для изготовления клееной слюдяной изоляции), оклеечную (для изготовления листов электротехнической стали).
К числу «старейших» материалов, применяемых в качестве электроизоляционных, относится электрокартон. Это связано с его низкой стоимостью и хорошими технологическими свойствами. В сочетании с высокой стабильностью и механической прочностью при пропитке электрокартона трансформаторным маслом можно получить изоляцию с высокими электрическими параметрами.
Электроизоляционный картон широко применяется в качестве основного твердого материала в силовых трансформаторах, для которых он выпускается нескольких различных марок. Картон электротехнический
|
|
|
Отличается от бумаги повышенной толщиной. Изготовляют два сорта картона: ЭВ – для работы на воздухе и ЭМ – для работы в масле. Картон применяют для изготовления мелких деталей. Электрическая прочность картона 8 – 10 кВ/мм; ε = 2,5 – 4.
Лакоткани – гибкие электроизоляционные материалы, представляющие собой ткань, пропитанную электроизоляционным лаком. К пропитанным волокнистым материалам относятся также лакобумаги и электроизоляционные ленты. Основа пропитанных материалов – ткань или бумага – обеспечивает высокую механическую прочность, гибкость и определенную эластичность. Электроизоляционные лаки, заполняя при пропитке поры ткани, образуют на поверхности после высыхания прочную пленку, которая обеспечивает хорошие электрические свойства и стойкость к действию влаги. Лакоткани находят применение в электрических машинах, аппаратах, кабельных изделиях в виде различных лент, прокладок, оберток и др.
В зависимости от типа пропитывающего лака лакоткани подразделяются на светлые (желтые), изготовляемые на масляных лаках, и черные – на масляно-битумных лаках.
|
|
|
Светлые лакоткани имеют высокие электрические характеристики, устойчивы к воздействию нефтяных масел, бензина, воды, но имеют повышенную склонность к тепловому старению, в процессе которого возрастает жесткость при нагревании.
Черные лакоткани обладают более высокими, чем светлые, электрическими характеристиками, влагостойкостью и меньшим тепловым старением, но не стойки к воздействию масел и бензина. Лакоткани, в которых в качестве основы используется капроновая ткань, превосходят по своей эластичности шелковые, но они менее устойчивы к резкому повышению температуры, например при пайке изолированных проводников.
Асбест – название группы минералов, обладающих волокнистым строением. Наиболее распространен хризотиловый асбест состава 3MgO·2SiO2·2H2O. Преимущество асбеста перед органическими материалами - его высокая нагревостойкость. При температурах 400–500 °С из асбеста выводится вода, изменяется его кристаллическая структура и теряется механическая прочность. Асбест не применяется в изоляции для высоких напряжений и высоких частот. Применяется в виде пряжи, лент, тканей, бумаг, картонов и других изделий. Эти изделия сравнительно грубые, жесткие и толстые по сравнению с органическими волокнами. Асбест - Минерал, имеющий волокнистое строение. Длина волокна – от десяти долей миллиметра до нескольких сантиметров. Из асбеста изготовляют пряжу, ленты, ткани, бумагу, картон и другие изделия. Ценным качеством асбеста является его высокая нагревостойкость. Нагрев до 300 – 400 °С не меняет свойств асбеста. Благодаря низкой теплопроводности асбест применяют в качестве тепловой изоляции при высоких температурах. Асбест обладает гигроскопичностью, которая уменьшается при пропитке его смолами, битумами и тому подобным. Асбестовое волокно, пропитанное битумом и подклеенное к проводу лаком, образует дельта-асбестовую изоляцию. Асбест входит в качестве наполнителя в состав пластичных масс. Электроизоляционные свойства асбеста невысоки. Электрическая прочность его 0,6 – 1,2 кВ/мм. Поэтому он не применяется при высоких напряжениях.
Лакоткани
Изготовляют из хлопчатобумажной, шелковой или стеклянной ткани, которую затем пропитывают масляным или масляно-битумным лаком. Лакоткани применяют для изолирования обмоток машин и аппаратов. Хлопчатобумажные лакоткани имеют толщину 0,15 – 0,25 мм, электрическую прочность 35 – 40 кВ/мм. Шелковые лакоткани имеют толщину 0,05 – 0,1 мм и повышенную электрическую прочность (в 1,5 – 2 раза по сравнению с хлопчатобумажными лакотканями).
Парафин
Воскообразное вещество, полученное из нефти. Хорошо очищенный парафин – кристаллическое вещество белого цвета. Парафин применяется для пропитки дерева, бумаги, волокнистых веществ, для заливки высокочастотных катушек и трансформаторов, для приготовления изолирующих составов. Парафин нерастворим в воде и спирте, но растворяется в жидких углеводородах: нефтяных маслах, бензине, бензоле. Удельный вес парафина 0,85 – 0,9, температура плавления 50 – 55 °С. Электрическая прочность 16 – 30 кВ/мм; ε = 2,1 – 2,2.
Контрольные вопросы:
1.Перечислите, преимущества и недостатки волокнистых материалов.
2. Напишите, где в электротехнике применяются дерево, электрокартон, бумага, асбест.
Тема 3.6: Слоистые пластики, пластмассы и резины. Плёночные материалы.
В электротехнике для изоляции токоведущих частей и обеспечения их надежной работы находят применение множество электроизоляционных материалов с различными изоляционными свойствами. Среди этого множества можно выделить наиболее часто используемые.
Асбоцемент
Пластическая масса холодного прессования. В качестве наполнителя входит асбестовое волокно, связующим веществом является цемент. Асбоцемент идет на изготовление щитков, панелей, оснований аппаратов, труб и тому подобного. Асбоцемент обладает хорошими механическими свойствами, высокой дугостойкостью, теплостойкостью и негорючестью. Электроизоляционные свойства асбоцемента низки. Пропитка его расплавленным парафином, льняным маслом, битумом и другими составами уменьшает гигроскопичность асбоцемента.
Бакелит
Искусственная смола, получаемая варкой фенола (спирта) с формалином (водным раствором формальдегида – продукта окисления спирта). Полученная в результате варки масса называется бакелитом стадии А. Температура размягчения бакелита А около 80 °С. Он может растворяться в спирте и в ацетоне. При нагреве до 110 – 140 °С бакелит А переходит в бакелит С, который не плавится и не растворяется. Бакелит применяют для пропитки дерева и других материалов, изготовления пластических масс – гетинакса, текстолита, склейки фанеры. Электрическая прочность бакелита 10 – 20 кВ/мм; ε = 4,5 – 6.
Галовакс
Получают хлорированием нафталина. Галовакс имеет температуру плавления 95 – 135 °С. Ввиду высокой диэлектрической проницаемости (около 5) галовакс применяют для пропитки бумажных конденсаторов. В отличие от парафина и церезина галовакс не горюч.
Гетинакс
Изготовляют из бумаги, пропитанной искусственной смолой (бакелитом). Листы бумаги сдавливают прессом, одновременно нагревают до 160 – 165 °С, в результате чего бакелит стадии А переходит в стадию С. Таким образом получают гетинаксовые доски, которые имеют толщину от 0,5 до 50 мм. Гетинакс хорошо подвергается механической обработке: сверлению, обтачиванию, фрезерованию, распиливанию. При толщине от 2,5 до 3 мм гетинакс можно штамповать. Под действием электрической дуги блестящая поверхность гетинакса обугливания и становится электропроводящей. Гетинакс применяется для изготовления щитков, панелей, прокладок, каркасов изоляции в трансформаторах.
Электрическая прочность гетинакса 20 – 25 кВ/мм; ε = 5 – 6.
Каучук
Каучук (резина) получается из сока растений каучуконосов. Такой каучук называют натуральным (НК). Каучук можно получить также искусственным путем. Искусственный или синтетический каучуке (СК) изготовляют из спирта или нефтепродуктов. Нагретый до 50 °С каучук размягчается и становится липким, а при низкой температуре – хрупким. Каучук хорошо растворяется в углеводородах и сероуглероде. Для увеличения механической прочности, нагревостойкости и морозоустойчивости, стойкости к растворителям к каучуку добавляют 3 – 10 % серы. Этот процесс называется вулканизацией, в результате чего получается резина. В электротехнике резину применяют для изоляции установочных и монтажных проводов и кабелей некоторых конструкций, для изолирующих трубок, защитных перчаток, галош, ковриков и тому подобного. Резина обладает высокими электроизоляционными свойствами, влагостойкостью, непроницаемостью для воды и газов, имеет невысокую нагревостойкость (при нагреве свыше 60 – 75 °С резина делается хрупкой и трескается), при действии на резину нефтяных масел она набухает, при действии света – стареет. Электрическая прочность резины 24 кВ/мм; ε = 2,5 – 3.
Пластические массы
Состоят из связующего вещества (смолы, битум и другие) и наполнителя («каменная мука», «древесная мука», хлопчатобумажное, асбестовое или стеклянное волокно, слюда, бумага, ткань и тому подобных). Кроме того в состав пластмасс входят пластификаторы – вещества, уменьшающие хрупкость, и красители, придающие изделию нужную окраску. Связующее вещество, смешанное с наполнителем, закладывается в пресс-форму и при помощи давления и нагрева (иногда только давления) получается изделие нужных размеров и конфигурации. Пластмассы используют в качестве электроизолирующих, а также конструкционных материалов.
Текстолит
Пластмасса, представляющая собой многослойную ткань, пропитанную резольной смолой и спрессованную под большим давлением при 150 °С. по сравнению с гетинаксом текстолит обладает следующими положительными свойствами: меньшей хрупкостью, высокими механическими качествами и стойкостью к истиранию. Его отрицательными качествами являются: худшие электрические свойства, меньшая влагостойкость, дороговизна (в 5 – 6 раз дороже гетинакса). Текстолит, изготовленный на основе стеклянной ткани, называется стеклотекстолитом. Он обладает высокими электрическими свойствами, влагостойкостью, нагревостойкостью и большой механической прочностью. Текстолит легко поддается механической обработке на станках. Он применяется для изготовления роликов, бесшумных зубчатых колес, вкладышей для подшипников и так далее. Электрическая прочность текстолита 27 – 45 кВ/мм.
Контрольные вопросы:
1.Напишите, область применения асбоцемента, бакелита.
2. Напишите, состав и свойства головакса, гетинакса, каучука и текстолита.
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 38; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!