Главная стр 1
скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электрооборудования



ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1


по курсу “ Электротехническое материаловедение”

на тему “Диэлектрические материалы ”

Выполнил студент

гр.ЭО-97-2 Романовский Р.Ю.

___________________________

"____"__________________1999

Принял доцент

Торопцев В.П.

___________________________

___________________________

"____"_________________ 1999

Липецк 1999





  1. Фенопласты

Фенопласты обладают высокой твердостью, прочностью, электроизоляционными свой-стами, химической стойкостью и теплостойкостью. Марки O2-010-02, 03-010-02 – конструкци-онные, обладают хорошими механическими свойствами, имеют высокие диэлектрические свой-ства; способы переработки: компрессионное, горячее, литьевое прессования; порошки выпуска-ются черного, коричневого, красного и табачного цвета; рекомендуются для изготовления не-нагруженных армированных и неармированных деталей общетехнического потребления (кноп-ки, маховички, патроны, выкл); температура эксплуатации от –60 до +60°C. Марки Э1-340-02, Э2-330-02, Сп3-342-02 - конструкционные, электроизоляционные; способы переработки: ком-прессионное, литьевое прессования; черный или коричневый цвет; повышенные диэлектричес-кие свойства (основания, платы, контактные колодки, каркасы катушек, раз’емы); эксплуатация допустима в среде масла, бензина; Сп3-342-02 используется для изготовления плат и панелей, соприкасающихся с серебряными контактами. Марки Э3-340-65, Э3-340-61 – электроизоляцион-ные, обладают хорошей сопротивляемостью к действию повышенной температуры (жаростой-кие) и влажного воздуха (тропикостойкие); предназначены для изготовления малонагруженных радиотехнических деталей. Марка Вх1-090-34 – влагохимстойкие, тропикостойки; цвет черный или натуральный желтый; стойки и к кислотным средам. Марка Вх4-080-34 – влагохимстойкие, жаростойкие, ударостойкие, тропикостойки. Марки Ж1-010-40, Ж2-010-60 – жаростойкие, лить-евое прессование; цвет темнофиолетовый или черный; предназначены для изготовления элек-троустановочных деталей; Ж1-010-40 – тропикостоек. Марки У2-301-07, У4-301-07 – конструк-ционные, ударопрочные, антифрикционные(малый коэф. трения и малый износ); изготовляют из них основания, диски шестерен, стойки кулачков, рукоятки; водостойкость низкая. У5-301-41, У6-301-41 – конструкционные, ударопрочные; для деталей с повышенной теплостойкостью и механической прочностью, фрикционный материал( большой коэф. трения и малый износ).

В-4-70, К-114-35 – влагохимстойки, электроизоляционные, тропикостойки; зеленый цвет; при-меняются для изготовления деталей повышенной точности в автоматике, раб-их. при токах вы-сокой частоты.
2. Аминопласты
Аминопласты по сравнению с фенопластами имеют ряд преимуществ: не имеют запаха, светостойки, окрашиваются в любые цвета, обладают высокой электрической прочностью. Их недостатки: склонность к растрескиванию и повышенное водопоглощение. Марки B2, B3, B4, B5 – электроизоляционные, тропикостойки, способы переработки: компрессионное, литьевое прессования; применяются для изготовления дугостойких деталей. Марка E1 – электроизоляци-онные, тропикостойки, способы переработки: компрессионное, литьевое прессования; кроме ду-гостойкости характеризуются повышенной прочностью; используются для деталей коммутаци-онной аппаратуры. Пресс-материалы КФ-9, КФ-10 – повышенные диэлектрические св-ва, жаро-

стойки, тропикостойки( КП, ЛП); применяются для изготовления армированных радиотехничес-ких деталей, работающих при температурах от –60 до 250°C.


3. Полиэтилен
Полиэтилен (-CH2-CH2-)n – продукт полимеризации бесцветного газа этилена, относя-щийся к кристаллизующимся полимерам и являющегося уже твердым веществом. Долгое время единственным способом получения полиэтилена была полимеризация этилена при весьма высо-

ком (до 300 МПа) давлении и температуре около 200°С; получаемый материал наз-ся полиэти-леном высокого давления (ПЭВД). Впоследствие было создано про-во ПЭНД (давление всего 0.3-0,6 МПа, температура около 80°С). Возможно также ПЭСД (среднего давления 3-7 МПа, температура от 160 до 275°С). ПЭВД имеет сравнительно низкую плотность (0.92-0.93 Мг/м3) и температуру плавления (105-110°С). По электроизоляционным св-ам ПЭНД и ПЭСД, если они хорошо очищены от следов катализатора и др. примесей, не уступают ПЭВД. Особым преиму-ществом ПЭСД яв-ся его меньшая по сравнению с другими типами полиэтилена газопроница-емость. Полиэтилен различных типов с учетом приведенных выше особенностей каждого типа широко используется в изоляции кабелей(как радиочастотных и кабелей телефонной связи, так и силовых); выпускается в виде пленок, лент и др. изделий, защита металлов от коррозии. На-гревостойкость полиэтилена при кратковременном нагреве ограничивается быстрым снижением механической прочности, а при длительном освещении – окислением в условиях доступа возду-ха. Процесс теплового старения может быть замедлен путем введения в материал антиокислите-лей ( группы -NH- , сажу). Под действием ионизирующего излучения полиэтилен твердеет: при-обретает большую прочность и теплостойкость.




  1. Полипропилен

Полипропилен (-CH2-CHCH3-)n яв-ся производной этилена. Применяя металлоорганичес-кие катализаторы, получают полипропилен, содержащий значительное кол-во стереорегулято-рной структуры. Это жесткий нетоксичный материал с высокими физико-механическими свойс-твами. По сравнению с полиэтиленом этот пластик более теплостоек: сохраняет форму до тем-пературы 150°С. Полипропиленовые пленки прочны и более газонепроницаемы, чем полиэтиле-новые, а волокна эластичны, прочны и химически стойки. Нестабилизированный полипропилен подвержен быстрому старению. Недостатком пропилена яв-ся его невысокая морозостойкость (от –10 до -20°С). Полипропилен имеет плотность 0.9-0.91 Мг/м3, высокую температуру плавле-ния (160-170°С). Электроизоляционные св-ва полипропилена и полиэтилена одинаковы. Поли-пропилен применяют для изготовления труб, конструкционных деталей автомобилей, мотоцик-лов, холодильников, корпусов насосов, различных емкостей и др. Пленки используют в тех же целях, что и полиэтиленовые. Одна из перспективных областей применения полипропилена – диэлектрик намотанных(пленочных, а также комбинированных – бумажно-пленочных) силовых конденсаторов.




  1. Капрон

Из синтетических волокнистых материалов следует отметить полиамидные(капрон, деде-рон, нейлон, анид). Полиамидные смолы имеют цепочечные молекулы, образованные повторя-ющимися от четырех до восьми раз группами –СH2- и пептидными группами –CO-NH-. Они об-ладают весьма высокой механической прочностью и эластичностью; растворимы лишь в огра-ниченном числе растворителей (в частности, в крезоле и расплавленном феноле). Полиамиды широко применяются для изготовления синтетических волокон, гибких пленок и пластических масс. Полиамидные смолы обладают относительно высокой гигроскопичностью, малой радиа-ционной стойкостью, низкой светостойкостью и легко деформируются при повышенных темпе-ратурах. В нашей стране широко применяется капрон, имеющий строение молекулы:

…-(CH2)5-CO-NH-(CH2)5-CO-NH-(CH2)5-… Использование капрона вместо натурального шелка и хлопчатобумажной пряжи высоких номеров в производстве обмоточных проводов дает боль-шой экономический эффект, ибо капрон не только много дешевле, чем шелк и тонкая хлопчато-бумажная пряжа, и легко доступен, но и дает большую длину нити того же сечения из единицы массы, т.к плотность капрона сравнительно невелика(1.10-1.25 Мг/м3).

6. Лавсан


Из синтетических волокнистых материалов следует отметить полиэтилентерефталатные (лавсан, терилен, терен, дакрон). Полиэтилентерефталат – термопластичный полимер, получа-емый поликонденсацией гликоля HO-CH2-CH2-OH и терефталевой кислоты HOOC-C6H4-COOH,

имеет строение:


-CH2-CH2-O-C - - C-O-CH2-CH2-…
O O

При молекулярной массе около 30000 полиэтилентерефталат имеет значительную механичес-кую прочность и высокую температуру размягчения (примерно 200°С). Он применяется для из-готовления синтетических волокон, гибких пленок, для обладающей высокой механической прочностью изоляции эмалированных проводов и для изготовления шестерен, кронштейнов, ка-натов, рамней, тканей и др. При повышенных температурах полиэтилентерефталат на воздухе заметно окисляется, поэтому обработка размягченного нагревом материала должна произво-диться в атмосфере химически нейтрального газа (азота).




  1. Обработанное дерево

Свойства дерева улучшаются при его пропитке льняным масло, различными смолами и т. д. Для плотных пород деревьев (наиболее широко в электротехнике применяется берёза, бук и граб) увеличение массы при пропитке составляет 60 – 70%. Если деревянные детали предназначаются для работы в трансформаторном масле, то их после сушки пропитывают тем же маслом. Дерева в электротехнике применяется для изготовления штанг приводов разъединителей и масляных выключателей, рукояток рубильников, опорных и крепёжных деталей трансформаторов высокого и низкого напряжения, пазовых клиньев электрических машин, фанерного шпона для производства клееных материалов, деревянных опор линий электропередач и связи и т. п. В непропитанном состоянии древесина обладает очень низкими и нестабильными электроизоляционными параметрами, пропитка улучшает ее электрические, а иногда и механические свойства, снижает гигроскопичность, способствует стабилизации размеров, поэтому в качестве электроизоляционного материала древесина применяется только в пропитанном виде. Электрические параметры пропитанной древесины зависят от пропитывающего вещества (парафин, олифа, нефтяное масло, синтетические смолы) и способа пропитки. Пропитка деталей из древесины может производиться под давлением после сушки под вакуумом, а также путем проварки под вакуумом или при атмосферном давлении. Количество пропитывающего вещества, поглощаемого древесиной при пропитке, составляет от 40 до 60% (мас.). Максимальное поглощение масла достигается при охлаждении древесины в самом масле. Пропитка не устраняет полностью гигроскопичности древесины, поэтому детали, пропитанные олифой или синтетическими смолами (лаками), работающие на воздухе, дополнительно покрывают изоляционным лаком или олифой с последующей запечкой при повышенной температуре. Ряд недостатков древесины: гигроскопичность, нестандартность свойств, низкая нагревостойкость значительно ограничивают ее применение в качестве электроизоляционного материала. Наибольшее применение в электротехнике находят бук, береза, граб, которые используют в трансформаторах с жидкостным заполнением для изготовления деталей крепления отводов, опорных элементов обмоток и др.; в электрических машинах – для пазовых клиньев; хвойные породы применяют для изготовления опор и траверс линий передачи электроэнергии и линий связи. Древесина используется также для изготовления древеснослоистых пластиков электротехнического назначения.



  1. Полиметилметакрилат

Полиакрилаты – полимеры эфиров акриловой H2C=CH-COOH и метакриловой

H2C=C-COOH

CH3

кислот. Полиакрилаты имеют хорошую холодо-, масло- и щелочестойкость; в зависимости от вида спиртового остатка в молекуле мономера они могут иметь различные механические свой-ства – прочность, твердость, эластичность. Наиболее распространенный из этих материалов – полиметилметакрилат, т.е полимер метилового эфира метакриловой кислоты (метилметакрила-та):

H2C=C-COO-CH3

CH3

Полиметилметакрилат известен под названиями органическое стекло, плексиглас и др. Этот прозрачный бесцветный материал широко применяется как конструкционный. Свойство выде-лять при воздействии электрической дуги большое кол-во газов (CO, H2, пары H2O, CO2) прида-ет ему качество дугогасящего материала; при разрыве дуги в ограниченном пространстве, в ко-тором находится деталь из органического стекла, выделяющиеся газы создают высокое давле-ние, что способствует гашению дуги. Поэтому органическое стекло используют в разрядниках высокого напряжения, где требуется быстрое гашение возникающей дуги. Материал более чем в 2 раза легче минеральных стекол (1180 кг/м3), отличается высокой атмосферостойкостью, оптически прозрачен (светопрозрачность 92%), пропучкает 75% ультрафиолетового излучения. При температуре 80°С органическое стекло насинает размягчаться; а при 105-150°С появляется пластичность, что позволяет формировать из него различные детали. Плексиглас стоек к дейс-твию разбавленных кислот и смазочных материалов. Старение протекает медленно. Недостаток: невысокая поверхностная твердость. Используют в самолетостроении, автомобилестроении. Из него изготовляют светотехнические детали, оптические линзы и др. На его основе получают: АСТ, стиракрил, АКР(применяют для штампов, литейных моделей и абразивного инструмента).




  1. Полистирол

Полистирол (-CH2-CHC6H5-)n - твердый, жесткий, прозрачный, аморфный полимер. Для него значение n может доходить до 6000; таким образом, в то время как молекулярная масса стирола равна примерно 12*8+1*8=104, молекулярная масса полистирола C48000H48000 сотавляет уже 624000. Удобен для механической обработки, хорошо окрашивается, растворим в бензоле. Полистирол наиболее стоек к воздействию ионизирующего излучения по сравнению с другими термопластами (присутствие в макромолекулах фенильного радикала C6H5). Температура размягчения полистирола составляет +(70-85)°С. Температура плавления стирола равна минус 33°С. Полистирол получается полимеризацией стирола, в свою очередь получаемого путем синтеза, а также в качестве побочного продукта при сухой перегонке каменного угля. Плотность 1.05 Мг/м3. Недостатками его являются хрупкость при пониженных температурах, склонность к постепенному образованию поверхностных трещен, малая стойкость к действию растворителей и невысокая нагревостойкость (70-80°С). Из полистирола изготовляют детали для радиотехники, телевидения и приборов, детали машин, сосуды для воды и химикатов, пленки стирофлекс для электроизоляции, а АБС пластики (акрилонитрилбутадиенстирольные) применяют для деталей автомобилей, телевизоров, лодок, труб и т.д.

10. Слоистые пластики
Широкое применение в качестве конструкционных и электроизоляционных материалов имеют слоистые пластики, в которых наполнителем является тот или иной листовой волокнис-тый материал. К этим материалам относятся гетинакс, текстолит и др.

Гетинакс получается посредством горячей прессовки бумаги, пропитанной бакелитом. Для производства гетинакса берется прочная и нагревостойкая пропиточная бумага. Пропитка ее смолой может производиться различными способами. Наиболее распространенным способом в течение ряда лет был способ пропитки лаком, т.е раствором бакелита А в спирте, с последую-щей сушкой. В пропиточной машине бумага(или ткань), разматываясь с рулона, проходит через ванну с лаком, поднимается в сушильную шахту и через валики наматывается на приемный механизм. Недостаток этого метода – расходование больших кол-в дорогого растворителя-спир-та. В СССР была разработана др. технология про-ва слоистых пластиков (пропитка бумаги или ткани жидкими водными суспензиями фенолформальдегидных смол; при сушке вода испаряет-ся). При прессовке гетинакса обычно устанавливают давление около 1 МПа ; температура плит пресса 160-165°С; время выдержки под давлением от 2 до 5 мин на каждый мм толщины досок, считая с момента достижения плитами пресса указанной выше температуры. По окончании последние охлаждают до +60°С. Согласно Гост’у следующие марки: I-для панелей распреде-лительных устройств, щитов, изоляционных перегородок в устройствах низкого напряжения (толщина листов от 0.2 до 50 мм); II- для деталей, работающих в маслозаполненной аппаратуре высокого напряжения (толщина от 5 до 50 мм). Для всех марок гетинакса длина не менее 700 мм, ширина – не менее 550 мм. Дугостойкость гетинакса, как и других пластиков на фенолфор-мальдегидном связующем, невысока. Слоистая структура гетинакса, как и других слоистых пла-стиков (а также слюды), приводит к заметной анизотропии свойств в направлениях, перпендику-лярном и параллельном слоям. Гетинакс нашел применение в высоко- и низковольтном аппара-топриборостроении, а также в технике связи.

Фольгированный гетинакс. Он используется для изготовления печатных схем низковоль-тных цепей аппаратуры. В настоящее время выпускается оеоло 9 марок такого материала. Он представляет собой гетинакс, облицованный с одной стороны или с двух сторон электролити-ческой красно-медной фольгой толщиной 0.035-0.05 мм. Все печатные схемы получают травле-нием фольгированного гетинакса.

Другие виды слоистых пластиков. Это текстогетинакс (комбинированный слоистый плас-тик с внутренними слоями бумаги и наружными – с обеих сторон – слоями хлопчатобумажной ткани); древеснослоистые пластики (ДСП) – типа фанеры на бакелитовой смоле, более дешевые, чем гетинакс, но с худшими электроизоляционными свойствами и более гигроскопичные; более нагревостойкие слоистые пластики – на неорганических основах: асбогетинакс на основе асбес-товой бумаги и асботекстолит на основе асбестовой ткани; наиболее нагревостойкие, влагостой-кие и механически прочные слоистые пластики – стеклотекстолиты на основе неорганической – стеклянной ткани с нагревостойкими связующими.

К слоистым пластикам также относится текстолит, который рассмотрен ниже.


  1. Текстолит

Этот пластик аналогичен гетинаксу, но изготовляется из пропитанной ткани. Свойства различных марок листового электротехнического текстолита определяются Гост’ом. Свойства текстолита на основе хлопчатобумажной ткани в общем близки к свойствам гетинакса; тексто-лит имеет повышенную удельную ударную вязкость, стойкость к истиранию и сопротивление раскалыванию (при вдавливании клина в торец доски). Текстолит в 5-6 раз дороже гетинакса, т.к стоимость ткани значительно выше стоимости бумаги, и применяется лишь в отдельных слу-чаях для изделий, подвергающихся ударным нагрузкам или работающих на истирание (детали переключателей и т.п). Текстолит марки ЛТ на основе синтетической (лавсановой) ткани с про-питкой эпоксидно-фенолформальдегидной смолой более влагостоек, но его нагревостойкость (до 85°С) понижена.




  1. Целлулойд

Целлулойд – пластмасса на основе нитрата целлюлозы (коллоксилина), содержащая пластификатор (дибутилфталат, касторовое или вазелиновое масло, синтетическую камфору) и краситель. Целлюлойд перерабатывают горячим штампованием, прессованием, механической обработкой. Целлулойд получают в качестве эластичной роговидной массы с удельным весом 1,3 – 1,5. Целлулойд обладает высокими диэлектрическими свойствами. Он легко поддаётся прессованию, механической обработке и окрашиванию в любые цвета. Применяют целлулойд для изготовления технических изделий. Прозрачный целлулойд идёт на изготовление многослойного безосколочного стекла триплекс и спользуется для остекления приборов. Существенным недостатком целлулойда – горючесть , вследствие чего использование его значительно сокращается.




  1. Эбонит

Эбониты – продукты вулканизации каучука большими количествами серы (30-50 %, в расчёте на массу каучука). Твёрдые материалы; в отличае от ''мягкой резины'' не проявляют при обычных температурах высокоэластичных свойств. Эбониты хорошо поддаются механической обработке, негигроскопичны, газонепроницаемы, стабильны к действию растворов кислот, оснований, солей, растительных и животных жиров; разрушаются сильными окислителями, ароматическими и хлорированными углеводородами. Применяют эбонит в производстве электроизоляционных деталей, приборов, при покрытии различных емкостей для агрессивных жидкостей. Большое значение в самых разнообразных отраслях техники и в быту имеют материалы на основе каучука и близких к нему по свойствам веществ – так называемых эластомеров.

Натуральный каучук получается из особых растений – каучуконосов. Большая часть кау-чуконосов содержит каучук в млечном соке (латексе), представляющем собой взвесь в воде мик-роскопических частиц округленной формы (глобул); глобулы имеют тонкую оболочку из белко-вых веществ и жирных кислот. Каучук выделяется при коагуляции латекса и удалении приме-сей. Уже при нагреве до температуры 50°С каучук размягчается и становится липким, а при низ-

ких температурах он хрупок. Резиновый клей – раствор каучука в бензине. Каучук легко дефор-

мируется и принимает свое первоначальное состояние из-зи структурности в строении. Для устранения указанных выше недостатков каучук подвергают так называемой вулканизации, т.е нагреву после введения в него серы. Вулканизация улучшает как нагревостойкость, так и холо-достойкость каучука, повышает его механическую прочность и стойкость к растворителям. В зависимости от кол-ва серы, добавляемой к каучуку, при вулканизации получают: при содержа-нии 1-3% серы – мягкую резину, обл-ей высокой растяжимостью и упругостью, а при 30-35% серы – твердую резину (эбонит) – твердый материал, обладающий высокой стойкостью к удар-ным нагрузкам. Относительное удлинение перед разрывом для тех. Резин составляет 150-500%, а для эбонита – 2-6%. Помимо каучука и серы при изготовлении резины и эбонита в состав ре-зиновой смеси вводят различные наполнители (мел, тальк), а также красители, катализаторы процесса вулканизации и др. вещества. Резину широко применяют в электропромышленности для изоляции установочных и монтажных проводов, гибких переносных проводов и кабелей. Недостаток – низкая нагревостойкость(стареет, трескается). Малую стойкость к действию света, особенно ультрафиолетового.
14. Сополимер
Полимеры, макромолекулы которых содержат несколько типов элементарных звеньев, называются сополимерами. По химическому строению сополимеры (СПЛ) подразделяются на следующие основные типы (A и В – элементарные звенья):

статические -A-B-A-B-B-A-A-A-B-A

чередующиеся -A-B-A-B-A-B-A-B-A-B

блок СПЛ -A-A-A-B-B-B-A-A-A-B-B-B-B

привитые СПЛ -A-A-A-A-A-A-A-

B-B-B-B- B-B-B-B-

и др.

Содержание звеньев каждого из мономеров в СПЛ определяется соотношением мономеров и их реакционной способностью. Сополимеры обнаруживают свойства совсем иные, чем свойства смесей индивидуальных полимеров. Большое техническое значение СПЛ обусловлено возмож-ностью получения неограниченного разнообразия свойств продуктов посредсвом выбора тех или иных исходных мономеров и их количественных отношений. Существуют следующие раз-новидности сополимеров:



Сополимеры винилхлорида (ВХ) получают: a) сополимеризацией ВХ с одним или нес-колькими мономерами; b) прививкой одного или нескольких мономеров на макромолекулы Пвх.

c) взаимодействием ПВХ с другими полимерами. Сополимеры отличаются ВХ отличаются от ПВХ лучшими текучестью, растворимостью, нагревостойкостью, механическими свойствами, адгезией.



Сополимеры винилхлорида с винилацетатом. Чем больше винилацетата содержит СПЛ, тем он лучше растворяется, перерабатывается и обладает лучшей пластичностью, однако при этом снижаются водостойкость, температура размягчения, жесткость и твердость. Применяется для получения волокна и пленок. А также для получения пластических масс.

Сополимеры винилхлорида c метилкрилатом представляют собой негорючие белые поро-шки, растворимые в дихлорэтане, диоксане, хлорбензоле. Используют для получения кабельных пластиков, которые имеют более высокие электроизоляционные св-ва.

Сополимеры стирола. Стирол легко сополимеризуется с большинством виниловых моно-меров. Таким путем удается получить материалы, характеризующиеся более высокими нагре-востойкостью, сопротивлением удару, стойкость к действию растворителей, чем полистирол об-щего назначения, а также лучшие – твердость, формоустойчивость, легкость переработки.

Сополимеров в настоящее время известно великое множество. Все они применяются в качестве добавки к основным материалам в том или ином состоянии.

15. Селиконовая резина
Селиконовая резина – это резина на основе кремнийорганических каучуков или полимеров. Резины на их основе, селиконовые резины, отличаются высокой атмосферо- и теплостойкостью. Превосходят резины из других каучуков по морозостойкости (наиболее морозостойкие – фенилзамещённые) и электроизоляционным свойствам. Температурные пределы резины от –100 до 250 С. Основная область применения - производство разнообразных электроизоляционных материалов, гермитизирующих составов. Резины инертны.
16. Кембрик (поливинилхлорид)
Полифинилхлорид является аморфным полимером с химической формулой (-СН2-СНСl-)n.

Пластмассы имеют хорошие электроизоляционные характеристики, стойки к химикатам, не поддерживают горение, атмосферостойкие. Непластифицированный поливинилхлорид называется винипластом. Винипласты имеют высокую прочность и упругось. Влажность слабо сказывается на удельном сопротивлении поливинилхлорида (его даже при влажности воздуха выше Ом*м), но заметно влияет на удельное поверхностное сопротивление. Поливинилхлорид стоек к действию воды, щёлочей, разбавленных кислот, масел, бензина и спирта. Он используется в технике и в быту для изготовления пластических масс и резиноподобных продуктов, в частности для изготовления проводов, защитных оболочек кабелей и т. п. Для улучшения эластичности и холодостойкости поливинилхлорида к нему часто добавляют пластификаторы, представляющие собой трудноиспаряющиеся органические жидкости, обычно сильно полярные и ещё более ухудшающие электроизоляционные свойства материала. Так для напластифицированного поливинилхлорида при нормальной температуре и частоте 50 Гц значение r = 3.2 – 3.6, а для пластифицированного r = 5 – 6 (относительная диэлектрическая проницаемость). При введении пластификатора получают поливиниловый пластикат, имеющий морозостойкость от –15 до –50 С и температуру размягчения 160 – 195 С применяется для изготовления проводов и кабелей , уплотнительных прокладок.


17. Слюда
Слюда является важнейшим из природных минеральных электроизоляционных материалов. Благодаря его исключительно ценным качествам: высокой эластической прочности, нагревостойкости, механической прочности и гибкости слюду применяют в ответственных случаях, в частности в качестве изоляции электрических машин высоких напряжений и больших мощностей (в том числе крупных турбогенераторов и гидрогенераторов, тяговых электродвигателей) и вкачестве диэлектрика в качестве диэлектрика в в некоторых конструкциях конденсаторов. Слюда встречается в природе в виде кристаллов, характерной особенностью которых является способность легко расщепляться на пластики по параллельным друг другу плоскостям (плоскости спайности). Богатые месторождения слюды имеются и в нашей стране. Из зарубежных стран крупнейшими слюдяными месторождениями располагает Индия. По химическому составу различные виды слюды представляют собой водные алюминосиликаты. Важнейшие из них: мусковит, состав которого приблизительно может быть выражен формулой K2O Al2O3 6SiO2  2H2O и флоготип K2O 6MgO3 Al2O3  6SiO2 2H2O; кроме того, в слюды могут входить соединения железа, натрия, кальция и другие. Мусковиты бывают бесцветными или имеют красноватый, зеленоватый и другие оттенки, флоготипы чаще всего тёмные: янтарные, золотистые, коричневые до почти чёрных, однако иногда встречаются флоготипы и весьма светлые. По электрическим свойствам мусковит лучше флоготипа, кроме того , он более прочен механически, более твёрд, гибок и упруг, чем флоготип (таблица 1). Приведённые выше электроизоляционные параметры слюды относятся к случаю, когда электрическое поле перпендикулярно плоскости спайности. Вдоль плоскостей спайности электроизоляционные свойства слюд значительно хуже: всего лишь 106 – 108 Омм, r от 11 до 16 (мусковит) и даже 23 – 46 (флоготип), tg  порядка десятка долей. Большинство применяемых в электротехнике слюд при нагреве до нескольких сот градусов Цельсия ещё сохраняет сравнительн охорошие 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 её состав вода; при этом слюда теряет прозрачность, толщина её увеличивается ( слюда вспучивается ), механические и электрические свойства её ухудшаются. Плавятся слюды лишь при температуре 1145 – 1400 С. Температура начала обезвоживания и резкогоухудшения свойств у различных слюд колеблется в весьма широких пределах: у мусковитов она обычно 200 – 600 С, у флоготипов 800 – 900 С.
Таблица 1

Злектрические свойства слюды




Виды слюды

Омм

r

Tg *104 при частоте

50 Гц

1 кГц

1МГц

Мусковит

1012 - 1016

6 – 8

150

25

3

Флоготип

1011 – 1012

5 – 7

500

150

15

Однако у некоторых разновидностей флоготипов с повышенным содержание воды (гидратированный флоготип), характеризующихся пониженной твёрдостью и сравнительно низкими электроизоляционными параметрами, заметное ухудшение свойств наблюдается уже при нагреве до температур 150 – 250 С; такая слюда может применяться лишь для малоответственных целей.
18. Дерево
Благодаря своей распространённости, дешевизне и лёгкости механической обработки дерево явилось одним из первых электроизоляционных и конструкционных материалов, получивших применение в электротехнике. Дерево обладает неплохими механическими свойствами, в особенности если учесть его лёгкость: прочность дерева , отнесённая не к геометрическим размерам, а к массе, не ниже, чем у стали. Более тяжёлые породы деревьев прочнее, чем более легкие. Прочность дерева в различных направлениях различна: прочность поперёк волокон меньше , чем вдоль ; плохо работает дерево на раскалывание вдоль волокон. Недостатки дерева:

  • высокая гигроскопичность, обуславливающая резкое снижение электроизоляционных свойств дерева при его увлажнении, а также коробление и растрескивание деталей, изготовленных из влажного дерева, при его высушивании (вследствие того, что влажное дерево при сушке даёт уменьшение размеров, неодинаковое в различных направлениях);

  • нестандартность свойств дерева даже одной и той же порды; неоднородность свойств образцов дерева в зависимости от направления их выпиливания, наличие сучков и других дефектов;

  • низкая нагревостойкость, а так же горючесть.

В непропитанном состоянии древесина обладает очень низкими и нестабильными элек-троизоляционными параметрами, пропитка улучшает ее электрические, а иногда и механичес-кие свойства, снижает гигроскопичность, способствует стабилизации размеров, поэтому в качес-тве электроизоляционного материала древесина применяется только в пропитанном виде.

19. Пропитанный картон


Помимо такого типа картона, которые изготавливаются из целлюлозы, для электрической изоляции с успехом применяется картон из целлюлозы с добавками других волокнистых материалов, совсем не содержащих целлюлозы. Так, картон из смеси целлюлозы с полиэтиленовыми волокнами имеют r , tg  и гигроскопичность меньше, а механическую прочность большую, чем чисто целлюлозные картоны. Такие картоны, в частности , находят применение в изоляции кабелей весьма высокого напряжения. Эфиры целлюлозы имеют меньшие r , tg и гигроскопичность по сравнению с целлюлозой. Помимо полного превращения целлюлозы в её эфиры и изготовления из них волокон, возможна её химическая обработка, превращающая её поверхностный слой волокна в эфир, но не изменяющая остальной части волокна. Так, оцетилированный картон из целлюлозы , частично превращённый в ацетилцеллюлозу, имеет лучшие электроизоляционные свойства и меньшую гигроскопичность, а также несколько более высокую нагревостойкость по сравнению с целлюлозным картоном. Ещё выше (на 10 – 25 С) нагревостойкость картона, обработанным раствором цианамида CN2H2.
20. Картон
Картон – это листовой или рулонный материал коротковолокнистого строения, состоящий в основном из целлюлозы. Картон в отличается от бумаги большой толщиной. Электроизоляционные картоны изготавливаются двух типов: воздушные более твёрдые и упругие, предназначенные для работы на воздухе ( прокладки для пазов электрических машин, каркасы катушек, шайбы), и масляные - более рыхлой структуры и и более мягкие , предназначенные в основном для работы в трансформаторном масле (например, в изоляции маслонаполненных трансформаторов). Масляные картоны хорошо пропитываются маслом и в пропитанном виде имеют высокую электрическую прочность. В рулонах выпускаются наболее тонкие электроизоляционные картоны ( употребительные толщины – до 3 мм, в отдельных случаях выше) выпускают в листах. Электроизоляционные картоны изготавливаются из древесной или хлопковой целлюлозы.

21. Конденсаторная бумага


Конденсаторная бумага – весьма важный и ответственный материал; в пропитанном виде она используется как диэлектрик бумажных конденсаторов. Выпускается двух видов: КОН – обычная конденсаторная бумага и силкон – бумага для силовых кабелей. По объёмной массе различают марки: 0.8 (только силкон), 1 и 2. Бумаги марки 0ю8 имеют объёмную массу около 0.8 Мг/м3 ; марки 1 – 1.0 Мг/м3 и марки 2 – от 1.17 до 1.25 Мг/м3 и мрки 2 – от 1.17 до 1.25 Мг/м3. Номинальные толщины различных марок этих бумаг - от 4 до 30 мкм. Конденсаторная бумага выпускается в руонах шириной от 12 до 750 мм. Малая толщина конденсаторной бумаги позволяет получить высокую удельную (на единицу объма) ёмкосьт конденсатора, поскольку в первом приближении , при невысоких рабочих напряжениях удельная ёмкость обратно пропорциональна квадрату толщины диэлектрика.В качестве диэлектрика силовых электрических конденсаторов наряду с конденсаторной бумагой всё шире применяют синтетические плёнки ; весьма перспективна для этой цели неполярная полипропиленовая плёнка, имеющая малый tg при довольно высокой нагревостойкости . Выпускают и бумажно – плёночные конденсаторы , диэлектрик которых состоит из двух слоёв – бумаги и плёнки ; при этом бумаги играют роль фитиля , по которому в процессе пропитки проникает вглубь пропиточная масса (пропитка чисто плёночных конденсаторовзатруднена).

22. Асбестовая нить


Асбест – название группы минералов, обладающих волокнистым строением. Наиболее распространённый тип асбеста – хризотиловый – представляет собой волокнистую разновидность минерала хризотила 3MgO 2SiO22H2O. Асбест залегает в каменной породе в виде жил, колеблется от десятых долей миллиметра до нескольких сантиметров; чем длиннее волокно, тем выше сорт асбеста и тем он дороже, но длинноволокнистый асбест встречается сравнительно редко. При добычи асбеста особо длинное волокно выбирают вручную во избежание его повреждения ; основная масса коротковолокнистого асбеста извелкается механическим путём. Значительные месторождения асбеста находится на Урале в близи города Асбест. Преимуществом асбеста перед волокнистыми органическими материалами является высокая нагревостойкость : прочность асбеста практически ещё сохраняется при температурах , при которых обычные органические волокна уже полностью разрушаются. Лишь при температуре 400 – 500 С из асбеста удаляется входящая в его состав вода, он изменяет свою кристаллическую структуру и теряет механическую прочность. Плавится асбест при температуре выше 1150 С. Предел прочности при растяжении асбестового волокна 30 – 40 Мпа; однако изгиб и всякого рода механическая обработка (распушка, прядение) волокон сильно снижает прочность асбеста. Асбест обладает заметной гигроскопичностью , которая уменьшается при пропитке смолами , битумами и т. п. Диэлектрические свойства асбеста невысоки , поэтому он не применяется в изоляции для высоких напряжений и высоких частот. Железо химически не связанное с основным веществом асбеста , мало влияет на электроизоляционные свойства последнего , но высокое содержание примеси отдельных зёрен полупроводящего магнетита Fe3O4 весьма вредно. Часть магнетика может быть удалена из асбеста путём магнитной сепарации. Асбест широко применяют в различных областях электротехники. Из асбеста изготовляют пряжу, ленты, ткани, бумаги, картоны и другие изделия. Они сравнительно грубые , жёсткие, толстые по сравнению с аналогичными материалами из органических волокон. В последнее время асбест в виде текстильных электроизоляционных изделий часто заменяются стеклянными волокнами, также имеющими высокую нагревостойкость, но обладающими лучшими электроизоляционными свойствами и образующими изоляцию меньшей толщины. Асбест в качестве наполнителя входит в состав пластмасс с органическими связующими , которые обычно имеют более высокие нагревостойкости и механическую прочность по сравнению смассами на том же связущем , но с органическим наполнителем. Асбестовая бумага и ткань образуют основу слоистых пластиков – асбогетинакса и асботекстолита.
23. Лакоткань
Лакотканью называют гибкий электроизоляционный материал, представляющий собой ткань, пропитанную электроизоляционным лаком. Ткань обеспечивает значительную механическую прочность, а лаковая плёнка – электрическую прочность материала. Лакоткань широко применяют для изоляции в электрических машинах , аппаратах, кабельных изделиях в виде обмоток (из лакоткани, нарезанной лентами), обёрток, прокладок и др. В качестве ткани для изготовления лакоткани чаще всего применяют хлопчатобумажную и реже шёлковую ткань; соответственно этому различают лакоткани хлопчатобумажные и шёлковые. Шёлковые лакоткани по сравнению с хлопчатобумажными дороже, но зато тоньше, что позволяет получить изоляцию с малыми габаритами, и имеют более высокую электрическую прочность. Их предельная рабочая температура 105 С.

24. Стекловолокнистая ткань


Стекло в толстом слое – хрупкий материал, но тонкие стеклянные изделия обладают повышенной гибкостью. Весьма тонкие (диаметром 4 – 7 мкм) стеклянные волокна имеют настолько высокую гибкость , что могут обрабатываться приёмами текстильной технологии. Большая гибкость и прочность стекловолокна объясняется ориентацией молекул поверхностного слоя стекла, имеющего место при вытягивании стекловолокна из расплавленной стекломассы и его быстром охлаждении. Из стеклянных нитей , скрученных из отдельных волокон , ткут стеклянные ткани, ленты и шланги; эти же нити используют для изоляции обмоточных проводов. Ткани и ленты из стеклянного волокна для целей электрической изоляции имеют обычно толщину от 0.02 до 0.7 мм. Стеклянные ткани используют в производстве нагревостойких стеклотканей и стеклотекстолитов. Преимущества стеклянной волокнистой изоляции по сравнению с органическими волокнами : высокая нагревостойкость , а также высокая механическая прочность, относительно малая гигроскопичность и хорошие электроизоляционные свойства. По трём последним показателям стеклянное волокно выгодно отличается от асбеста. Поэтому стеклянную изоляцию можно применять для наиболее трудных условий эксплуатации (при высокой температуре, большой влажности и пр.). Недостатки стекловолокна : малая эластичность (удлинение перед разрывом всего около 2%), пониженная по сравнению с органическими волокнами гибкость, а также малая стойкосьт по отношению к истиранию – вот почему стеклянная изоляция может сравнительно легко повреждаться при задевании об острые края пазов электрических машин.
скачать


Смотрите также:
Отчет по лабораторной работе №1 по курсу " Электротехническое материаловедение"
248.81kb.
Отчет по лабораторной работе № по курсу Электротехническое материаловедение
106.63kb.
Отчет по лабораторной работе выполняется на листах формата а типовой отчет по лабораторной работе должен содержать
210.55kb.
Курсовая работа по курсу " Электротехническое материаловедение" на тему "Органические диэлектрики "
376.45kb.
Отчет по лабораторной работе №1 по курсу "тоэ"
129.53kb.
Отчет по лабораторной работе №6 по курсу"Электрические машины"
27.91kb.
Отчёт по лабораторной работе №3 «Microsoft Office. Текстовый редактор word часть Основы» по курсу «Информатика» Студент группы с-11: Дашков М. М
80.83kb.
Отчет по лабораторной работе №4 по курсу"Электрические машины"
63.9kb.
Отчет по лабораторной работе №1 по курсу "Метрология и электрические измерения"
90.05kb.
Отчет по лабораторной работе №1 по курсу " Электрические машины "
134kb.
Отчет по лабораторной работе №5 по курсу"Электрические машины"
57.64kb.
Отчет по лабораторной работе №7-8 по курсу "Электрические и электронные аппараты"
143.42kb.