Elektrik yalıtım malzemelerinin özellikleri
Elektrik yalıtım malzemeleri, tellerin yalıtıldığı malzemelerdir. Sahip oldukları: yüksek direnç, elektrik gücü - malzemenin, kayıp açısının teğeti ile karakterize edilen elektrik voltajı ve elektrik kayıpları yoluyla bozulmaya direnme yeteneği, ısı direnci, belirli bir dielektrik için maksimum izin verilen sıcaklık ile karakterize edilir. elektrikli ekipmanlarda uzun süreli kullanımı.
Elektrik Yalıtkan Malzemeler - Dielektrikler katı, sıvı ve gaz olabilir.
Elektrikte elektriksel yalıtkan malzemelerin amacı, farklı elektriksel potansiyellere sahip parçalar arasında, bu parçalar arasında akım geçişini engelleyecek bir ortam oluşturmaktır.
Dielektriklerin elektriksel, mekanik, fiziko-kimyasal ve termal özelliklerini ayırt eder.
Dielektriklerin elektriksel özellikleri
Yığın direnç - içinden doğru akım geçtiğinde bir dielektrik direnci. Düz bir dielektrik için şuna eşittir:
Rv = ρv (d / S), ohm
burada ρv - dielektrikin iki zıt tarafından bir doğru akım geçtiğinde 1 cm kenarlı bir küpün direnci olan dielektrikin özgül hacim direnci, Ohm-cm, S enine kesit alanıdır. akımın içinden geçtiği dielektrik (elektrotların alanı ), cm2, e - dielektrik kalınlığı (elektrotlar arasındaki mesafe), bkz.
dielektrik yüzey direnci
Yüzey direnci — bir dielektrikin yüzeyinden bir akım geçtiğinde gösterdiği direnç. Bu direnç:
Rs = ρs (l / S), Ohm
burada ps - doğru akım bir taraftan zıt tarafa geçtiğinde bir karenin (herhangi bir boyutta) direnci olan bir dielektrikin spesifik yüzey direnci, Ohm, l- dielektrik yüzeyin uzunluğu (akım akışı yönünde) ), cm, C - dielektrik yüzeyin genişliği (akım akışına dik yönde), bkz.
Dielektrik sabiti.
Bildiğiniz gibi, bir kapasitörün kapasitesi - iki paralel ve zıt metal plaka (elektrotlar) arasında kapalı bir dielektrik:
C = (ε S) / (4π l), cm,
nerede ε - malzemenin bağıl dielektrik sabiti, belirli bir dielektrik ile bir kapasitörün kapasitesinin, aynı geometrik boyutlara sahip, ancak dielektrik hava (veya daha doğrusu vakum) olan bir kapasitörün kapasitesine oranına eşit; C - kapasitör elektrotunun alanı, cm2, l - elektrotlar arasında kapalı dielektrik kalınlığı, bkz.
dielektrik kayıp açısı
Alternatif bir akım uygulandığında bir dielektrikteki güç kaybı:
Pa = U NS Ia, W
burada U uygulanan voltaj, Ia dielektrikten geçen akımın aktif bileşeni, A.
Bilindiği gibi: Ia = AzR / tgφ = AzRNS tgδ, A, Azr = U2πfC
burada Azp, dielektrikten geçen akımın reaktif bileşenidir, A, C kapasitörün kapasitansıdır, cm, f akımın frekansıdır, Hz, φ - dielektrikten geçen akım vektörünün açısı bu dielektrik için uygulanan voltaj vektörünün ilerisinde, dereceler, δ — φ ila 90°'ye tamamlayıcı açı (dielektrik kayıp açısı, dereceler).
Bu şekilde, güç kaybı miktarı belirlenir:
Pa = U22πfCtgδ, W
tgδ'nin uygulanan voltajın büyüklüğüne (iyonlaşma eğrisi) bağımlılığı sorusu büyük pratik öneme sahiptir.
Yapraklara ayrılma ve çatlama olmaksızın homojen yalıtım ile tgδ, uygulanan voltajın büyüklüğünden neredeyse bağımsızdır; katmanlara ayrılma ve çatlama varlığında, uygulanan voltajın artmasıyla birlikte, yalıtımda bulunan boşlukların iyonlaşması nedeniyle tgδ keskin bir şekilde artar.
Dielektrik kayıplarının (tgδ) periyodik ölçümü ve önceki ölçümlerin sonuçlarıyla karşılaştırılması, yalıtımın durumunu, yaşlanmanın derecesini ve yoğunluğunu karakterize eder.
Dielektrik gücü
Elektrik tesisatlarında, bobinin yalıtımını oluşturan dielektrikler, elektrik alanının etkisine dayanmalıdır. Bu alanı oluşturan gerilim arttıkça tülün yoğunluğu (voltajı) artar ve alan şiddeti kritik bir değere ulaştığında dielektrik, sözde elektriksel yalıtkan özelliğini kaybeder. Yalıtkan madde arızası.
Arızanın meydana geldiği gerilime arıza gerilimi denir ve karşılık gelen alan kuvveti dielektrik kuvvetidir.
Dielektrik dayanımının sayısal değeri, arıza voltajının, arıza noktasındaki dielektrik kalınlığına oranına eşittir:
Epr = UNHC / l, kV / mm,
burada Upr — kırılma gerilimi, kV, l — kırılma noktasındaki yalıtım kalınlığı, mm.
Elektrik yalıtım malzemeleri
Dielektriklerin fiziko-kimyasal özellikleri
Elektriksel olanlara ek olarak, dielektriklerin aşağıdaki fiziko-kimyasal özellikleri ayırt edilir.
Asit sayısı — sıvı dielektrikte bulunan serbest asitleri nötralize etmek ve elektriksel yalıtım özelliklerini bozmak için gereken potasyum hidroksit (KOH) miktarını (mg) belirtir.
Viskozite - sargı tellerini emprenye ederken verniklerin nüfuz etme kabiliyetini ve ayrıca transformatörlerdeki yağın konveksiyonunu vb. belirleyen sıvı dielektrik akışkanlık derecesini belirler.
Bunlar, kılcal viskozimetreler (U-şeklinde cam tüpler) ile ölçülen kinematik viskozite ile özel bir hunideki kalibre edilmiş bir delikten sıvı akışının hızıyla belirlenen koşullu viskoziteyi birbirinden ayırır. Kinematik viskozitenin birimi Stokes (st)'dir.
Derece Engler cinsinden ölçülen koşullu viskozite.
Termal direnç - bir malzemenin, elektrikli ekipmanın tahmini normal çalışma süresiyle karşılaştırılabilir bir süre boyunca bir çalışma sıcaklığına maruz kaldığında işlevlerini yerine getirme yeteneği.
Isıtmanın etkisi altında, elektrik yalıtım malzemelerinin termal yaşlanması meydana gelir ve bunun sonucunda yalıtım, kendisine uygulanan gereksinimleri karşılamaz.
Elektrik yalıtım malzemelerinin ısı direnci sınıfları (GOST 8865-70).Harf, ısı direnci sınıfını ve parantez içindeki sayıları gösterir - sıcaklık, ° C
Y (90) Lifli selüloz, pamuk ve doğal ipek malzemeler (sıvı elektrik yalıtım malzemesine emdirilmemiş veya batırılmamış) A (105) Selüloz, pamuk veya doğal, viskoz ve sentetik ipekten lifli malzemeler (sıvı elektrik yalıtım malzemesi emdirilmiş veya batırılmış) D (120) Sentetik malzemeler (filmler, lifler, reçineler, bileşikler) B (130) Organik bağlayıcılar ve emprenye maddeleri ile kullanılan mika, asbest ve cam elyafı malzemeler F (155) Sentetik bağlayıcı maddeler ve emprenye maddeleri ile birleştirilmiş mika, asbest ve cam elyafı malzemeleri H (180) ) Silikon silikon bağlayıcılar ve emprenye bileşikleri C ile kombinasyon halinde mika, asbest ve fiberglas esaslı malzemeler (180'in üzerinde) Bağlayıcı içermeyen veya inorganik bağlayıcı maddeler içeren mika, seramik malzemeler, cam, kuvars veya bunların kombinasyonları
Soğuk durumda amorf bir duruma sahip katı dielektriklerin (reçineler, bitüm) yumuşamaya başladığı yumuşama noktası. Yumuşama noktası, ısıtılmış yalıtım bir çelik bilye veya cıva kullanılarak bir halka veya borudan sıkıldığında belirlenir.
İlk damlanın test malzemesinin ısıtıldığı beherden (altta 3 mm çapında bir açıklığı olan) ayrıldığı ve düştüğü damlama noktası.
Yalıtkan sıvı buhar ve hava karışımının sunulan brülör aleviyle tutuştuğu buhar parlama noktası. Sıvının parlama noktası ne kadar düşükse, uçuculuğu o kadar fazladır.
Nem direnci, kimyasal direnç, donma direnci ve tropikal direnç dielektrikleri - -45 ° ila -60 ° C aralığında düşük sıcaklıklarda neme, asitlere veya bazlara maruz kaldığında elektrik yalıtım malzemelerinin elektriksel ve fiziko-kimyasal özelliklerinin kararlılığı, gün boyunca yüksek ve keskin bir şekilde değişen hava sıcaklığı, yüksek nem ve kirlilik, küf, böcek ve kemirgen varlığı ile karakterize edilen tropikal iklim.
Ark ve korona dielektriklerine karşı direnç - elektrik yalıtım malzemelerinin sessiz deşarj sırasında salınan ozon ve nitrojenin etkilerine karşı direnci - korona ve ayrıca elektrik kıvılcımlarının ve kararlı arkın etkisine karşı direnç.
Dielektriklerin termoplastik ve termoset özellikleri
Termoplastik elektrik yalıtım malzemeleri, başlangıçta soğukken katı olan, ısıtıldığında yumuşayan ve uygun çözücülerde çözünen malzemelerdir. Soğuduktan sonra bu malzemeler tekrar katılaşır. Tekrarlanan ısıtma ile, çözücüler içinde yumuşama ve çözünme yetenekleri kalır. Bu nedenle, bu tür malzemelerin ısıtılması moleküler yapılarında herhangi bir değişikliğe neden olmaz.
Bunların aksine termoset denilen malzemeler uygun bir ısıl işlemden sonra sertleşir (pişirilir). Tekrar tekrar ısıtıldığında, yumuşamazlar ve çözücülerde çözünmezler, bu da ısıtma sırasında moleküler yapılarında meydana gelen geri dönüşü olmayan değişiklikleri gösterir.
Yalıtım malzemelerinin mekanik özellikleri şunlardır: maksimum çekme mukavemeti, sıkıştırma, statik ve dinamik eğilme ve sertlik.