Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Электроматериаловедение

Стекло и стеклянные изоляторы - Электроматериаловедение

Оглавление
Электроматериаловедение
Строение металлических проводниковых материков
Свойства металлов
Факторы, влияющие на свойства проводников
Проводниковая медь и сплавы
Проводниковый алюминий
Проводниковые железо
Свинец
Благородные металлы
Тугоплавкие металлы в электротехнике
Проводниковые материалы с большим удельным сопротивлением
Обмоточные провода
Монтажные провода
Установочные провода
Кабели
Магнитные материалы
Магнитно-мягкие материалы
Магнитно-твердые материалы
Диэлектрики
Способы измерения электрических характеристик диэлектриков
Характеристики электроизоляционных материалов
Газообразные диэлектрики
Жидкие диэлектрики
Очистка, сушка и регенерация электроизоляционных масел
Синтетические жидкие диэлектрики
Твердые органические диэлектрики
Поликонденсационные органические диэлектрики
Природные электроизоляционные смолы
Нагревостойкие высокополимерные диэлектрики
Пленочные электроизоляционные материалы
Электроизоляционные лаки
Электроизоляционные эмали
Воскообразные диэлектрики
Термопластичные компаунды
Термореактивные компаунды
Электроизоляционные бумаги, картоны, фибра, волокнистые материалы
Текстильные электроизоляционные материалы
Электроизоляционные лакоткани
Электроизоляционные пластмассы
Свойства и области применения пластмасс
Слоистые электроизоляционные пластмассы
Древеснослоистые пластмассы и намотанные изделия
Электроизоляционные резины
Электроизоляционная слюда
Миканиты
Микафолий и микалента
Слюдинитовые и слюдопластовые электроизоляционные материалы
Керамика
Фарфоровые изоляторы
Стекло и стеклянные изоляторы
Характеристики изоляторов
Конденсаторные керамические материалы
Сегнетокерамика
Минеральные диэлектрики
Полупроводниковые материалы
Полупроводниковые материалы и изделия
Основные полупроводниковые изделия
Электроугольные изделия
Припои и клеи

§ 82. Стекло и стеклянные изоляторы
Неорганическое стекло является дешевым материалом, так как оно изготовляется из очень доступных веществ: кварцевого песка (SiO2), соды (Na2C03), доломита (CaC03XMgC03), мела (СаС03) и некоторых других компонентов. Смесь этих веществ, взятых в определенном соотношении, называется шихтой. Шихта загружается в стекловаренную печь и при нагревании до 1350—1600°С плавится, образуя жидкую стекломассу, из которой изготовляют различные стеклянные изделия.
Главным стеклообразующим веществом является кварцевый песок, который содержит 98% SiO2. Практически стекло можно получать из одного кварцевого песка, однако расплавить его можно только при очень высокой температуре (около 2000°С). Для этого нужно иметь дорогостоящие печи и. другое сложное оборудование. Правда, чистые кварцевые стекла обладают рядом ценных свойств:
очень высокими электрическими характеристиками, стойкостью к влаге (гидролитическая стойкость) и имеют очень малый коэффициент линейного расширения (5-10-7 1/°С). Это обусловливает исключительно высокую термостойкость кварцевого стекла. Так, изделия из кварцевого стекла, нагретые до красного каления и погруженные в холодную воду, не растрескиваются.
Некоторые термостойкие электроизоляционные изделия (небольшие изоляторы) изготовляют из чистого кварцевого стекла.
Для получения же остальных видов стекла составляют шихту, в которой, кроме кварцевого песка, содержатся вещества, снижающие температуру его плавления. К этим веществам относятся: сода, мел, доломит, сурик и некоторые другие.
В состав шихты вводят также вещества, предотвращающие кристаллизацию стекол. Это глинозем (Al2O3), борный ангидрид (В203) и др.
При нагревании шихты из нее вначале испаряется влага. Газы улетучиваются в атмосферу, а остающиеся окислы натрия, калия, кальция и др. вступают в химические реакции с кремнеземом (SiO2) и образуют сложные соединения, называемые силикатами. Поэтому неорганические стекла называются силикатными стеклами.
При температуре 1350—1600°С силикаты плавятся, образуя вязкую жидкость — стекломассу, из которой изготовляют различные стеклянные изделия. Так, посредством выдувания в металлические формы получают ламповые баллоны, посредством вытягивания изготовляют листовое стекло, трубки и стеклянные нити и др., а посредством прессования получают стеклянные изоляторы и другие изделия.
Плотность стекол колеблется в пределах от 2 до 8 г/см3 в зависимости от состава.
По своему химическому составу все силикатные стекла можно разделить на четыре группы: щелочные, щелочные с содержанием тяжелых окислов, малощелочные, бесщелочные.
Щелочные стекла сравнительно легкоплавкие (1350° С), содержат большое количество щелочных окислов, преимущественно Na20 и частично К2О. К этой группе стекол принадлежат оконное, посудное и бутылочное. Щелочные стекла обладают низкими значениями электрических характеристик и имеют большой коэффициент линейного расширения, что обусловливает их низкую термостойкость.
Щелочные стекла с содержанием тяжелых окислов обладают повышенными значениями электрических характеристик. К этой группе относятся флинты (содержат РЬО) и кроны (содержат ВаО). Они применяются для изготовления электроизоляционных изделий (конденсаторы, изоляторы для приборов).
Малощелочные стекла содержат щелочных окислов не более 6%. Из этих стекол изготовляют стеклянные изоляторы.
Бесщелочные стекла либо совершенно не содержат щелочных окислов (как, например, кварцевое стекло), либо содержат их в очень ограниченном количестве (менее 2%). Из беещелочных стекол изготовляют стеклянное волокно для электроизоляционных стеклотканей. Эти стекла отличаются сравнительно высокой температурой плавления. Для понижения ее в состав шихты вводят борный ангидрид (до 10%).

Рис. 148. Схема обдувочного устройства для закалки стеклянных изоляторов:
1 — стеклянный изолятор, 2 — верхнее сопло, 3 — нижнее сопло

До последнего времени все изоляторы изготовлялись из электрофарфора. Попытки применить для этой цели стекло оканчивались неудачей из-за недостаточной механической прочности и термической стойкости стеклянных изоляторов.
В настоящее время разработаны состав малощелочного изоляторного стекла и технология производства изоляторов из закаленного стекла.
Согласно этой технологии стекломасса, поступающая из ванной печи с помощью механического питателя, подается в чугунную пресс-форму автоматического пресса. С помощью пуансона происходит прессование изолятора и его внутренней полости. Затем нагретый изолятор захватывается механической рукой и устанавливается на вращающемся шпинделе закалочного автомата (рис. 148). Здесь изолятор равномерно обдувается холодным воздухом, поступающим через верхнее и нижнее сопла. Воздух подается вентилятором.
Механическая прочность закаленных стеклянных изоляторов в 2—3 раза выше, чем незакаленных, и выше, чем у фарфоровых изоляторов. Поэтому габариты закаленных стеклянных изоляторов меньше (на 10—20%) по сравнению с фарфоровыми на те же напряжения и механические нагрузки. Электрические и механические характеристики малощелочного стекла приведены в табл. 46.
Закаленные стеклянные изоляторы могут выдерживать перепад температур 45—55° С, в то время как фарфоровые выдерживают перепад температур 70° С.
Таблица 46
Основные характеристики малощелочного стекла и электрофарфора

Практика же эксплуатации стеклянных изоляторов показала, что их термостойкость обеспечивает длительную работу изоляторов на линиях электропередачи.
Стеклянные изоляторы малых габаритов (штыревые на напряжения до 10 кВ и некоторые другие) изготовляют не из закаленного, а из отожженного стекла. В этом случае изоляторы, отпрессованные на пресс-автоматах, отжигают. При этом температура изоляторов медленно повышается, а затем изоляторы медленно охлаждаются до комнатной температуры.
В процессе отжига у стеклянных изоляторов уничтожаются все внутренние напряжения, возникшие за счет их неравномерного охлаждения при прессовании.



 
« Электромагнитные выключатели ВЭМ-6 и ВЭМ-10   Электромонтажные изделия »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.