Sommige materiale wat in elektriese toestelle en kragtoevoerkringe gebruik word, het diëlektriese eienskappe, dit wil sê hulle het 'n hoë weerstand teen stroom. Hierdie vermoë stel hulle in staat om nie stroom deur te gee nie, en daarom word hulle gebruik om isolasie vir stroomdraende dele te skep. Elektriese isolasiemateriaal is ontwerp om nie net stroomdraende dele te skei nie, maar ook om beskerming teen die gevaarlike effekte van elektriese stroom te skep. Byvoorbeeld, die kragdrade van elektriese toestelle is bedek met isolasie.
Elektriese isolasiemateriaal en hul toepassings
Elektriese isolasiemateriaal word wyd gebruik in die industrie, radio- en instrumentvervaardiging, en die ontwikkeling van elektriese netwerke. Die normale werking van 'n elektriese toestel of die veiligheid van 'n kragtoevoerkring hang grootliks afgebruikte diëlektrika. Sommige parameters van 'n materiaal wat vir elektriese isolasie bedoel is, bepaal die kwaliteit en vermoëns daarvan.
Die gebruik van isolasiemateriaal is onderhewig aan veiligheidsregulasies. Die integriteit van die isolasie is die sleutel tot veilige werk met elektriese stroom. Dit is baie gevaarlik om toestelle met beskadigde isolasie te gebruik. Selfs 'n effense elektriese stroom kan 'n effek op die menslike liggaam hê.
Eienskappe van diëlektrika
Elektriese isolasiemateriaal moet sekere eienskappe hê om hul funksies te verrig. Die belangrikste verskil tussen diëlektrika en geleiers is die groot volume weerstand (109–1020 ohm cm). Die elektriese geleidingsvermoë van geleiers in vergelyking met diëlektrika is 15 keer groter. Dit is te wyte aan die feit dat isolators deur hul aard 'n paar keer minder vrye ione en elektrone het, wat die stroomgeleiding van die materiaal verskaf. Maar wanneer die materiaal verhit word, is daar meer van hulle, wat bydra tot 'n toename in elektriese geleidingsvermoë.
Onderskei tussen aktiewe en passiewe eienskappe van diëlektrika. Vir isolasiemateriaal is passiewe eienskappe die belangrikste. Die diëlektriese konstante van die materiaal moet so laag as moontlik wees. Dit laat die isolator toe om nie parasitiese kapasitansies in die stroombaan in te voer nie. Vir die materiaal wat as die diëlektriese van 'n kapasitor gebruik word, moet die diëlektriese konstante, inteendeel, so groot as moontlik wees.
Isolasie-opsies
Na die hoofparameterselektriese isolasie sluit in elektriese sterkte, elektriese weerstand, relatiewe permittiwiteit, diëlektriese verlieshoek. Wanneer die elektriese isolerende eienskappe van die materiaal geëvalueer word, word die afhanklikheid van die gelyste eienskappe van die groottes van die elektriese stroom en spanning ook in ag geneem.
Elektriese isolerende produkte en materiale het 'n groter elektriese sterkte in vergelyking met geleiers en halfgeleiers. Ook belangrik vir die diëlektrikum is die stabiliteit van spesifieke waardes tydens verhitting, spanningverhoging en ander veranderinge.
Klassifikasie van diëlektriese materiale
Afhangende van die krag van die stroom wat deur die geleier gaan, word verskillende tipes isolasie gebruik, wat verskil in hul vermoëns.
Volgens watter parameters word elektriese isolasiemateriaal verdeel? Die klassifikasie van diëlektrika is gebaseer op hul toestand van aggregasie (vast, vloeistof en gasvormig) en oorsprong (organies: natuurlik en sinteties, anorganies: natuurlik en kunsmatig). Die mees algemene tipe soliede diëlektrikum, wat op die toue van huishoudelike toestelle of enige ander elektriese toestelle gesien kan word.
Soliede en vloeibare diëlektrika word op hul beurt in subgroepe verdeel. Soliede diëlektrika sluit vernis materiaal, laminate en verskeie soorte mika in. Wasse, olies en vloeibare gasse is vloeibare elektriese isolerende materiale. Spesiale gasvormige diëlektrika word baie minder gereeld gebruik. Hierdie tipe sluit ook indie natuurlike elektriese isolator is lug. Die gebruik daarvan is nie net te danke aan die eienskappe van lug, wat dit 'n uitstekende diëlektrikum maak nie, maar ook aan sy ekonomie. Die gebruik van lug as isolasie vereis nie bykomende materiaalkoste nie.
Solid Dilectrics
Soliede elektriese isolerende materiale is die wydste klas diëlektrika wat in verskeie velde gebruik word. Hulle het verskillende chemiese eienskappe, en die diëlektriese konstante wissel van 1 tot 50 000.
Soliede diëlektrika word in nie-polêre, polêre en ferro-elektrika verdeel. Hul belangrikste verskille is in die meganismes van polarisasie. Hierdie klas isolasie het eienskappe soos chemiese weerstand, spoorweerstand, dendritiese weerstand. Chemiese weerstand word uitgedruk in die vermoë om die invloed van verskeie aggressiewe omgewings (suur, alkali, ens.) te weerstaan. Naspeurweerstand bepaal die vermoë om die effekte van 'n elektriese boog te weerstaan, en dendritiese weerstand bepaal die vorming van dendriete.
Soliede diëlektrika word in verskeie energievelde gebruik. Byvoorbeeld, keramiek elektriese isoleermateriaal word die meeste gebruik as lyn- en busisoleerders in substasies. Papier, polimere, veselglas word as isolasie vir elektriese toestelle gebruik. Vir masjiene en toestelle word vernis, karton, verbinding meestal gebruik.
Vir gebruik in verskeie bedryfstoestande word isolasie 'n paar spesiale eienskappe gegee deur verskillende te kombineermateriale: hittebestandheid, vogweerstand, stralingsweerstand en rypbestandheid. Hittebestande isolators kan temperature tot 700 °C weerstaan, dit sluit in glase en materiale wat daarop gebaseer is, organosiliete en sommige polimere. Vogbestande en tropiese weerstandbiedende materiaal is fluoroplasties, wat nie-higroskopies en hidrofobies is.
Bestralingsbestande isolasie word gebruik in toestelle met atoomelemente. Dit sluit anorganiese films, sommige soorte polimere, veselglas en mika-gebaseerde materiale in. Rypbestand is isolasies wat nie hul eienskappe by temperature tot -90 ° C verloor nie. Spesiale vereistes word gestel aan isolasie wat bedoel is vir toestelle wat in ruimte- of vakuumtoestande werk. Vir hierdie doeleindes word vakuumdigte materiale gebruik, wat spesiale keramiek insluit.
Vloeibare diëlektrika
Vloeibare elektriese isolasiemateriaal word dikwels in elektriese masjiene en apparate gebruik. Olie speel die rol van isolasie in 'n transformator. Vloeibare diëlektrika sluit ook vloeibare gasse, onversadigde vaseline- en paraffienolies, poliorganosiloksane, gedistilleerde water (gesuiwer van soute en onsuiwerhede) in.
Die hoofkenmerke van vloeibare diëlektrika is diëlektriese konstante, elektriese sterkte en elektriese geleidingsvermoë. Die elektriese parameters van diëlektrika hang ook grootliks af van die mate van hul suiwering. Vaste onsuiwerhede kan die elektriese geleidingsvermoë van vloeistowwe verhoog as gevolg van die groei van vry ione en elektrone. Suiwering van vloeistowwe deur distillasie, ioonuitruiling, ens. lei tot 'n toename in die elektriese sterkte van die materiaal, waardeur die elektriese geleidingsvermoë daarvan verminder word.
Vloeibare diëlektrika word in drie groepe verdeel:
- petroleumolies;
- groente-olies;
- sintetiese vloeistowwe.
Die olies wat die meeste gebruik word, is petroleumolies soos transformator-, kabel- en kapasitorolies. Sintetiese vloeistowwe (organosilikoon- en organofluorienverbindings) word ook in apparaatingenieurswese gebruik. Organosilikoonverbindings is byvoorbeeld rypbestand en higroskopies, dus word dit as 'n isolator in klein transformators gebruik, maar die koste daarvan is hoër as die prys van petroleumolies.
Plantaardige olies word feitlik nie as isolasiemateriaal in elektriese isolasietegnologie gebruik nie. Dit sluit kaster-, lynsaad-, hennep- en tungolie in. Hierdie materiale is swak polêre diëlektrika en word hoofsaaklik gebruik vir die impregneer van papierkapasitors en as 'n filmvormende middel in elektriese isolerende vernis, verf en emalje.
Gas-dielektrika
Die mees algemene gasvormige diëlektrika is lug, stikstof, waterstof en SF6-gas. Elektriese isolerende gasse word verdeel in natuurlike en kunsmatige. Natuurlike lug word gebruik as isolasie tussen die stroomdraende dele van kraglyne en elektriese masjiene. As 'n isolator het lug nadele wat dit onmoontlik maak om dit in verseëlde toestelle te gebruik. As gevolg van die teenwoordigheid van 'n hoë konsentrasie suurstof, is lug 'n oksideermiddel, en in onhomogene velde verskyn 'n lae elektriese sterkte van lug.
Kragtransformators en hoogspanningskabels gebruik stikstof as isolasie. Waterstof, benewens 'n elektries isolerende materiaal, is ook gedwonge verkoeling, en daarom word dit dikwels in elektriese masjiene gebruik. In verseëlde installasies word SF6 die meeste gebruik. Vul met SF6-gas maak die toestel ontploffingsbestand. Dit word in hoëspanningstroombrekers gebruik as gevolg van sy boogdovende eienskappe.
Organiese diëlektrika
Organiese diëlektriese materiale word in natuurlik en sinteties verdeel. Natuurlike organiese diëlektrika word tans uiters selde gebruik, aangesien die produksie van sintetiese produkte al hoe meer uitbrei en sodoende die koste daarvan verminder.
Na natuurlike organiese diëlektrika sluit sellulose, rubber, paraffien en plantaardige olies (kasterolie) in. Die meeste van die sintetiese organiese diëlektrika is verskillende plastieke en elastomere wat dikwels in elektriese huishoudelike toestelle en ander toerusting gebruik word.
Anorganiese diëlektrika
Anorganiese diëlektriese materiale word in natuurlike en kunsmatige verdeel. Die mees algemene van die natuurlike materiale is mika, wat chemiese en termiese weerstand het. Flogopiet en muskoviet word ook vir elektriese isolasie gebruik.
Na kunsmatige anorganiesediëlektrika sluit in glas en materiale wat daarop gebaseer is, sowel as porselein en keramiek. Afhangende van die toepassing, kan die kunsmatige diëlektrikum spesiale eienskappe gegee word. Veldspaatkeramiek word byvoorbeeld gebruik vir busse, wat 'n hoë diëlektriese verlies raaklyn het.
Veselagtige elektriese isolasiemateriaal
Veselagtige materiale word dikwels gebruik vir isolasie in elektriese apparaat en masjiene. Dit sluit in materiale van plantaardige oorsprong (rubber, sellulose, stowwe), sintetiese tekstiele (nylon, kapron), sowel as materiale gemaak van polistireen, poliamied, ens.
Organiese veselagtige materiale is hoogs higroskopies, dus word dit selde sonder spesiale bevrugting gebruik.
Onlangs, in plaas van organiese materiale, is sintetiese vesel-isolasie gebruik, wat 'n hoër vlak van hittebestandheid het. Dit sluit glasvesel en asbes in. Glasvesel word met verskeie vernis en harse geïmpregneer om die hidrofobiese eienskappe daarvan te verhoog. Asbesvesel het 'n lae meganiese sterkte, daarom word katoenvesel dikwels daarby gevoeg.
