Нещо, което трябва да знаете за изолационните материали

1. Определение за изолационен материал

  Материал, съставен от вещества с обемно съпротивление от 109~1022Ω·cm, се нарича изолационен материал в електрическата технология и също така се нарича диелектрик.

  Изолационният материал има много голяма устойчивост на постоянен ток. Поради високата си устойчивост, под действието на постоянно напрежение, освен a 

много малък повърхностен ток на утечка, той е практически непроводим; докато за AC ток има капацитивен ток Pass, обикновено считан за непроводим. Колкото по-голямо е съпротивлението на изолационния материал, толкова по-добри са изолационните характеристики.

2. Класификация на изолационните материали

  Газоизолационен материал

  При нормални обстоятелства сухите газове при нормална температура и налягане обикновено имат добри изолационни свойства, като въздух, азот и газ серен хексафлуорид. Понастоящем широко се използват газови трансформатори, изолирани със серен хексафлуорид.

  Течен изолационен материал

  Течните изолационни материали обикновено съществуват под формата на масло, известно още като изолационно масло, като трансформаторно масло, превключвателно масло, кондензаторно масло и т.н. Освен това течните изолационни материали включват изолационно лепило и т.н.

  Плътен изолационен материал

Често срещани твърди изолационни материали са главно изолационна хартия, изолационен картон, дърво, електротехническа ламинирана дървесина, фенолен картон , фенолен памучен картон , FR4 лист , 3240 епоксиден лист и др.

3. Основни свойства на изолационните материали

Електрически характеристики

  Електрическите характеристики на изолационния материал са най-критичните характеристики на трансформатора и са важен фактор при определяне на избора на изолационен материал. Електрическото представяне включва главно следните аспекти:

1. Изолационно съпротивление

  Частното от постоянното напрежение, приложено между двата електрода на изолатора, разделено на тока, преминаващ през двата електрода, е съпротивлението на изолацията.

  Изолационното съпротивление се разделя на повърхностно изолационно съпротивление и обемно изолационно съпротивление. Съпротивлението на повърхностната изолация се отнася до размера на способността да се предотврати преминаването на тока по повърхността на диелектрика; обемно изолационно съпротивление се отнася до размера на предотвратяване на преминаването на тока по вътрешността на диелектрика.

2. Електрическа якост

  Когато напрегнатостта на електрическото поле превиши допустимата стойност (критична стойност), която средата може да издържи, тя губи своите изолационни характеристики. Това явление се нарича електрически пробив на средата. Напрежението, при което възниква пробив на диелектрика, се нарича напрежение на пробив, а съответната напрегнатост на електрическото поле се нарича електрическа якост на средата.

  Електрическата якост на изолационния материал зависи от предварителната обработка на самия материал, температурата, влажността и други свързани фактори. Електрическите характеристики на изолационния материал, използван в трансформатора, също са тясно свързани със структурата и условията на използване на самия трансформатор.

  След като твърд изолационен материал претърпи електрическа повреда, той не може да бъде възстановен сам и може само да бъде заменен; докато течните и газовите изолационни материали претърпяват електрически разпад, те могат да възстановят първоначалните си изолационни характеристики след определен период от време, което е еластично разрушаване.

3. Диелектрични загуби

  В променливо електрическо поле изолационният материал абсорбира електрическа енергия и разсейва мощността под формата на топлина, наречена диелектрична загуба. Диелектричните загуби се отразяват от тангенса на ъгъла на диелектричните загуби (tanδ), т.е. колкото по-голям е tanδ, толкова по-голяма е диелектричната загуба, толкова по-висока е температурата на средата и толкова по-бързо старее материалът.

4. Диелектрична проницаемост

Диелектричната проницаемост е физична величина, която характеризира поляризацията на диелектрика под действието на променливо електрическо поле. За изотропна линейна изолираща среда, нейната диелектрична константа е: _ε = ε0 _* εr

ε е диелектричната константа на диелектрика; ε0 е диелектричната константа на вакуума; εr е относителната диелектрична константа на диелектрика.

Топлинно съпротивление

  След като трансформаторът бъде пуснат в употреба, изолационната среда в него е в среда с относително висока температура. В същото време, под действието на електрическото поле, самият изолационен материал също генерира топлина. Ако изолационният материал не може да бъде балансиран между топлината и разсейването на топлината, температурата ще продължи да се повишава и изолационният материал бързо ще загуби изолационните си свойства и ще причини повреда. Този тип повреда на изолацията се нарича термичен разпад.

  Показателите, отразяващи топлоустойчивостта на изолационните материали, включват топлоустойчивост, стабилност, максимално допустима работна температура и степен на топлоустойчивост и др. Основните определения са следните:

1. Топлоустойчивост

  Показва способността на изолационния материал да не променя своите диелектрични свойства, механични свойства, физични и химични свойства и т.н. при висока температура.

2. Термична стабилност

  Отнася се до способността на изолационния материал да поддържа нормалното си състояние, без да променя своите диелектрични свойства, механични свойства, физични и химични свойства и други свойства при условие на повтарящи се температурни промени.

3. Максимално допустима работна температура

  Отнася се до температурата, при която изолационният материал може да поддържа необходимите диелектрични свойства, механични свойства и физични и химични свойства за дълго време (15-20 години) без значително влошаване.

4. Клас на топлоустойчивост

  Показва максимално допустимата работна температура на изолационния материал. Класовете на топлоустойчивост на изолационните материали са главно 90°C, 105°C, 120°C, 130°C, 155°C, 180°C, 200°C, 220°C и др.

Механични свойства

  В допълнение към изолацията, изолационните части, използвани на трансформатора, трябва да издържат на различни сили като натиск и напрежение по време на работа. Това изисква изолационният материал да има добри механични свойства при допустимата работна температура.

  Показателите, отразяващи механичните свойства на изолационните материали, включват якост и твърдост и др., като техните определения са както следва:

1. Твърдост

  Показва способността на повърхността на материала да не се деформира след компресиране.

2. Сила

  Показва способността на материала да не се деформира, след като е бил подложен на напрежение (опън, компресия, огъване, удар и вибрации).