Электрические свойства изоляционных материалов (диэлектриков) характеризуются удельным объемный электрическим сопротивлением и электрической прочностью.
Удельное объемное сопротивление равно сопротивлению куба из данного вещества с ребром в единицу длины. Для разных диэлектриков оно составляет от 10+12 до 10+24 Ом-мм2/м.
Электрической прочностью называется величина, численно равная напряжению, при котором может быть пробит изоляционный материал толщиной в единицу длины. Обычно электрическую прочность определяют в тысячах вольт на толщину 1 мм (кВ/мм).
Диэлектрики характеризуются гигроскопичностью (способностью впитывать влагу), влагопроницаемостью (способностью пропускать влагу), нагревостойкостью и морозостойкостью (способность не изменять свои качества при нагреве и охлаждении), прочностью и вязкостью, а также способностью склеиваться, растворяться в лаках и растворителях, защищать металлы от коррозии.
Газообразные диэлектрики.
Основным газообразным изоляционным материалом является воздух, изолирующий провода воздушных линий между собой. Электрическая прочность чистого воздуха при нормальном давлении составляет около 3 кВ мм. Электрическая прочность водорода меньше, чем воздуха. Водород используется в электрических машинах большой мощности в качестве охлаждающей среды, что позволяет повышать мощность машин по сравнению с машинами, имеющими воздушное охлаждение.
Аргон, неон и другие газы используются для заполнения различных электровакуумных аппаратов.
Жидкие диэлектрики.
Основными жидкими изоляционными материалами являются масла. Трансформаторным маслом заполняют трансформаторы и другие электрические аппараты. Помимо изоляции токоведущих частей, трансформаторное масло способствует их охлаждению. Пробивное сопротивление трансформаторного чистого и сухого масла, заливаемого в аппараты, должно составлять не менее 30 кВ при расстоянии 2,5 мм.
Конденсаторное масло получают из трансформаторного путем дополнительной очистки от примесей и влаги. Электрическая прочность такого масла составляет 50 кВ на 2,5 мм.
Кабельное масло применяется в кабельной промышленности для пропитки бумаги, изолирующей кабельные жилы и для заполнения специальных маслонаполненных кабелей. Касторовое масло применяется там, где есть резиновые детали, портящиеся от минеральных масел.
Совол — бесцветная тяжелая вязкая жидкость с резким запахом — применяется вместо масла для пропитки изолирующей бумаги в конденсаторах, что повышает их емкость.
Совтол — менее вязкая жидкость — используется вместо масла для заливки трансформаторов с целью обеспечения безопасности от пожара и взрыва.
Твердеющие диэлектрики
Твердеющие диэлектрики — лаки, различные массы и компаунды, изготовляемые из смол, битума, воска и растворителей.
Смолы — твердые вещества при нормальной температуре, жидкие при нагреве. При застывании они прочно пристают (прилипают) к соприкасающимся твердым телам.
Смолы условно разделяют на пластмассы (пластики) и более упругие каучуки (эластики).
К природным смолам относятся канифоль, шеллак и др.; к синтетическим — глифталь, бакелит, органическое стекло, поливинилхлорид, полистирол, нейлон и др.
Канифоль добывают, отгоняя скипидар из смолы хвойных деревьев. Она растворяется в маслах, скипидаре, ацетоне. Канифоль входит в состав маслоканифольных масс для пропитки бумажной изоляции кабелей.
Шеллак — смола, хорошо растворяемая в спирте, Применяется для изготовления клеящих лаков. Успешно заменяется синтетической смолой — глифталем.
Глифталь — смола, применяемая при изготовлении эмалей, покровных и клеящих лаков, растворимая в спиртобензольной смеси. Бакелит — смола, применяемая при изготовлении текстолита и гетинакса.
Поливинилхлорид (полихлорвинил) — термопластическая смола, то есть способная многократно размягчаться при нагревании и растворении и снова затвердевать при охлаждении. Добавляя наполнители, красители и подвергая поливинилхлорид соответствующей обработке, из него получают пластикаты, винипласт и другие пластмассы.
Из поливинилхлоридного пластиката изготовляют негорючую (не поддерживающую горение) изоляцию и оболочки для проводов и кабелей, изоляционную ленту ПХЛ. Полихлорвиниловая изоляция обладает стойкостью к воздействию воды, масел и химически активных сред. Только в жарких помещениях такая изоляция из-за ее размягчения уступает резиновой. Кроме того, повышенная жесткость такой изоляции при морозах не дает монтировать провода с пластиковой изоляцией при температуре ниже —15°С. Эксплуатация проводов с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката допускается при температурах окружающей среды от —40 до +50°С.
Из пластмасс изготовляют полиэтиленовую пленку для междуслойной изоляции электротехнических изделий, полиэтиленовую ленту с липким слоем для сращивания оболочек и для заделки кабеля, винипластовые, полиэтиленовые и полипропиленовые трубы для электропроводок, различные изоляционные и крепежные детали.
Полистирол получается из продуктов сухой перегонки каменного угля либо синтетическим путем из этилена и бензола. Применяется для изготовления пленки ПСА, являющейся диэлектриком в конденсаторах, лаков и других деталей.
Полистирол участвует в качестве наполнителя при изготовлении органического стекла (плексигласа), выпускаемого в виде прозрачных листов, глубинно-окрашенных различными красителями.
Битумы растворяются в бензине, бензоле. Из битумов изготовляют кабельные массы и битумные лаки. Наиболее распространены масляно-битумные черные лаки следующих марок:
458 (печной сушки при температуре 105—110°С) —для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов общего назначения, к которым не предъявляются особые требования в отношении нагревостойкости;
447 — для пропитки обмоток машин и аппаратов, работающих в условиях повышенного нагрева и влажности;
458-М и 447-М — те же, что и предыдущие, но обладают свойством ускоренного высыхания;
460 (покровный печной сушки) — для покровной лакировки обмоток машин, работающих в условиях повышенной влажности;
317 (воздушной сушки) —для покровных операций при срочных ремонтах.
Воски — легкоплавкие вещества естественного происхождения (пчелиный воск) и искусственные (парафин, церезин и др.). Применяется в виде составной части компаундов для пропитки кабелей, заливки конденсаторов.
Эпоксидные компаунды состоят из эпоксидной смолы, пластификатора (добавка для повышения эластичности), наполнителя (добавка для удешевления и придания нужных свойств) и отвердителя. В зависимости от отвердителя эпоксидные смолы могут становиться твердыми при комнатной температуре или при нагревании. Процесс твердения необратим. Хорошее сцепление эпоксидных смол с металлами наряду с прочностью, влагостойкостью и хорошими изоляционными свойствами обусловили широкое применение эпоксидных смол в электротехнике для изготовления заливочных компаундов, лаков, клеев и т. д.
Недостаток — токсичность (ядовитость). Наиболее токсичной частью компаундов является отвердитель.
Синтетические каучуки используются для изготовления различных резин. Найрит (полихлорпреновый каучук) обладает высокой стойкостью ко многим техническим растворителям, стоек к воздействию света и озона, не распространяет горение. Найрит применяется для изоляции установочных проводов.
Ленты и ткани.
Для электропроводок применяют чаще всего прорезиненные одностороннюю и двустороннюю ленты, выпускаемые в кругах шириной 10, 15/ 20 мм и более, массой соответственно 175, 260 и 375 г. Основой изоляционной ленты является хлопчатобумажная ткань, пропитанная клейким резиновым составом.
В различных электроустановках применяют также смоляную и полихлорвиниловую ленты, а также хлопчатобумажные ленты — киперную, тафтяную, миткалевую, батистовую.
Картоны.
Электроизоляционный картон, или электропрессшпан, выпускаемый в рулонах (толщиной от 0,1 до 0,6 мм) и в листах (толщиной от 1 до 3 мм), применяется для различных прокладок. Асбестовый картон выпускается в листах толщиной от 2 до 10 мм.
Фарфор
Фарфор электрический является наиболее распространенным керамическим электроизоляционным материалом. Из него изготовляют изоляторы, ролики, втулки, воронки и др.
В состав фарфора входят: каолин (белая глина), огнеупорная глина, кварц и полевой шпат. Их измельчают и перемешивают с водой в однородную массу, из которой получают изделие нужной конфигурации. После сушки изделия покрывают тонким слоем глазури, закрывающей поры в фарфоре, чем уменьшается гигроскопичность фарфора. После обжига получается гладкая поверхность, что предохраняет изделия от загрязнения.
Фарфор прочен, теплостоек. Электрическая пробивная прочность фарфора обычно находится в пределах от 6 до 10 кВ/мм.
Стекло
Стекло получают переплавкой кремнезема (в виде песка) с окислами различных металлов — натрия, калия, свинца, кальция. По электроизоляционным свойствам стекло не уступает фарфору и при этом легче его и дешевле. Если обычное стекло хрупкое, то после особой закалки оно приобретает высокую прочность. Стекло практически водонепроницаемо. Его электрическая прочность 10-40 кВ/мм. Стекло широко применяется для изготовления изоляторов воздушных линий электропередач.
Изоляторы конструируются так, чтобы при возникновении перенапряжений в линии (напряжений, значительно превосходящих нормальное рабочее, например вследствие удара молнии) перекрытие изолятора электрической дугой происходило по воздуху. Для уменьшения утечки тока по поверхности изолятора путь тока утечки увеличивают тем, что изоляторы конструируют сложной формы с ребрами и «юбками», в особенности для районов с повышенным загрязнением воздуха.
Антикоррозийная смазка
Антикоррозийная смазка марки ЗЭС (защитная электросетевая), выпускаемая нефтеперерабатывающей промышленностью, не замерзает при температуре —50°С, не отпадает при изгибе смазанной детали, не стекает даже при температуре + 100°С, не смывается при ливневых дождях. Смазка ЗЭС по своим свойствам лучше вазелина и рекомендуется вместо него при монтаже различных болтовых и прессуемых контактных соединений, а также для защиты токоведущих частей от коррозии.
С помощью смазки ЗЭС можно защитить от коррозий машины, механизмы, оборудование и металлы при эксплуатации, перевозке, хранении на открытых площадках. Смазку широко применяют для защиты от коррозии арматуры воздушных линий и деталей открытых распределительных устройств как при монтаже, так и в процессе эксплуатации.
Перед консервацией или защитой изделия тщательно осматривают, очищают от грязи, пыли, влаги и иной смазки. Обнаруженные на изделиях точки коррозии удаляют шкуркой, зачищенные места промывают уайт-спиритом или бензином. Далее наносят смазку.
Попадание на смазанные места пыли или песка не снижает защитных свойств смазки. Периодичность возобновления защитного слоя смазки — 8 лет.
