medziagotyra.dialektrai

Vilniaus technikos kolegija

Elektronikos ir Automatikos fakultetas
.. katedra

1EA6 grupė

DIELEKTRIKAI

Parengė: T.S.
Tikrino: O.Švedienė

Vilnius
2007

Turinys:
1. Dujinės ir skystosios elektroizoliacinės medžiagos
2. Žėrutis, stiklas ir keramika
3. Polimerinės elektroizoliacinės medžiagos
4. Elektroizoliaciniai lakai

1. Dujinės ir skystosios elektroizoliacinės medžiagos

1.1. Oras

Pati svarbiausia dujinė elektroizoliacinė medžiaga yra oras. Sausas oras (jūros lygyje) susideda iš 78,23% azoto, 20,81% deguonies (pagal tūrį) ir 0,96% įvairių dujų (Ar, H2, CO2, Ne, He, Kr, CH4, Xe, NH3, I, Rn). Realiai oras beveik visada turi tam tikrą kiekį vandens garų, kuris išreiškiamas absoliutine arba santykine drėgme. Vandens garai pablogina oro elektroizoliaci-nes savybes. Sausas oras,kuris turi iki 500% drėgmės – palyginus geras elektroizoliatorius.

Oro, kaip elektros izoliatoriaus vaidmuo, labai svarbus ori-nės elektros perdavimo energetikoje, įvairiose elektros mašinose ir aparatuose.

Vakuumas yra svarbi dujinė elektroizoliacinė medžiaga,kur
viekia labai silpnos elektros srovės.

1.2. Kitos dujinės medžiagos

Likusios dujos naudojamos tik specialiems tikslams. La-biausiai paplitusęs yra vandenilis, kuris 16 kartų lengvesnis už orą, o temperatūros laidumo koeficientas 7 kartus didesnis. Vandenilis naudojamas kaip elektrą izoliuojanti medžiaga ir kaip šaldanti aplinka.
Azotas naudojamas, esant didesniam slėgiui, kabeliuose, kondensatoriuose ir transformatoriuose.
Angliarūgštė (CO2) esant padidintam slėgiui naudojama etaloniniuose kondensatoriuose.

Šiuo metu elektroniniuose aparatuose daažniausiai naudojamos dujos, turinčios didelį elektrinį atsparumį. Tokios medžiagos vadinamos elektriškai neigiamomis. Jos paprastai naudojamos esant didesniam slėgiui, nors ir esant normaliai aplinkai turi didesnį negu oras elektrinį atsparumą. Tai paaiškinama jų molekulių sugebėjimu prisijungti laisvus elektronus. Labiausiai žinomos iš jų

ų yra šios:
diflordichlormetanas (CCl2F2),
sieros heksafloridas (SF6).
Elektrinės dujos naudojamos jėgos ir matavimo transfor-matoriuose, kabeliuose, aukštos įtampos kondensatoriuose, elektrostatiniuose generatoriuose, komplektiškuose paskirstymo įrenginiuose, jungikliuose ir t.t.

1.3. Skystosios elektroizoliacinės medžiagos

Pačios svarbiausios skystosios elektroizoliacinės medžiagos yra naftos (mineralinės) alyvos, kurios pagal jų panaudojimą skirstomos į:
• transformatorines,
• kabelines,
• kondensatorines.

Dažniausiai šios alyvos naudojamos kartu su popieriumi, kuris atlieka mirkomos medžiagos funkciją. Izoliacija iš impregnuoto alyva popieriaus – pagrindinė medžiaga labai aukštu įtampų technikai. Abi sudėtinės dalys yra iš plonų sluoksnių, ir todėl sistema pasižymi dideliu elektriniu atsparumu.
Be to ir popierius, ir naftos alyva yra priskiriami prie pačių pigiausių elektroizoliacinių medžiagų. Naftos alyva taip pat at-lieka ir pagalbinę (aplinkos vėsinimo) funkciją (pvz., alyva užpildomi transformatoriai tam, kad neperkaistų aukštoje tem-peratūroje).

Naftos alyvos yra praktiškai neutralios elektroizoliacinės medžiagos, kurių paagrindiniai privalumai – lengas išgavimas ir pigumas. Dėl to jos plačiai naudojamos, nežiūrint į šiuos trūku-mus:
o polinkį senėjimui,
o drėkimui ir dujų išsiskyrimui,
o degimui.

Kaip pakaitalas naftos alyvoms buvo išrasti sintetiniai elektroizoliaciniai skysčiai, turintys žymiai geresnes savybes. Tačiau jie daug brangesni už naftos alyvas. Jie naudojami tik tada, kai jų aukšta kaina pateisinama (šachtose apsaugoti nuo sprogimų ir pan.). Labiausiai iš jų paplitę chloruoti difenilai, kurie yra pigesni už kitus naftos alyvų pakaitalus. Paskutiniu metu jų gamyba visame pasaulyje pradeda mažėti, nes išaiškėjo jų žala ekologijai.

2. Žėrutis ir

r stiklas

2.1. Žėrutis

Žėrutis priklauso pačioms seniausioms elektroizoliacinėms medžiagoms ir iki šiol plačiai naudojamas elektrotechnikoje – daugiausiai besisukančiųjų elektrinių mašinų izoliacijoje. Jis pasižymi aukštomis elektroizoliacinėmis savybėmis ir dideliu atsparumu karščiui.
Elektrotechnikoje daugiausiai naudojami du žėručių tipai – muskovitas ir flogopitas. Muskovito elektroizoliacinės savybės geresnės negu flogopito, tačiau flogopitas atsparesnis karščiui. Iš pluoštinio žėručio gaminamos daugiasluoksnės žėrutinės medžiagos:
 mikanitai (kolektorių tarpkontaktinių lapelių izoliacija ir elektroizoliacinės tarpinės darbui aukštesnėse negu 600°C temperatūroje).
 folija naudojama aukštos įtampos energetikos mašinų apvijų strypų išpjovų dalies izoliavimui, elektroizoliacinių vamzdelių gamybai.

Žėrutis yra deficitinė ir brangi medžiaga. Iš susmulkintų žėručio liekanų gaminamas žėrutinis popierius, kuris tinka formuojamiems ir lankstiems žėručio gaminiams, žėručio juostoms ir žėručio folijai. Elektroizoliacinės žėrutinės me-džiagos turi truputį blogesnes mechanines savybes ir mažesnį elektrinį atsparumą, negu elektroizoliacinės medžiagos iš skaldyto žėručio.

2.2. Stiklas

Stiklas – tai submikrokristalinis lydinys, kuris susidaro lydinyje nepereinant į kristalinę būseną. Elektroizoliaciniai stiklai yra amorfinės medžiagos, kurių savybės labai gali kisti priklausomai nuo sudėties.

Pagrindinis stiklo komponentas yra silicio ir boro oksidai. Jie sudaro nereguliarų erdvinį kristalinį stiklo tinklą. Į stiklo struktūrą įterpiami modifikatoriai, kurių tipas ir valentingumas labai keičia stiklo savybes. Tokiu būdu galima pagaminti įvai-riomių savybių turinčius stiklus.

Stiklų privalumas yra jų labai geras technologiškumas. Esant didelei temperatūrai juos galima lengvai formuoti įvairiais būdais. Kitas svarbus privalumas – lengvai gaunama žaliava. Stiklai turi di

idelį atsparumą karščiui, spaudimui, radiacijai ir tirpikliams. Šios medžiagos nedegios. Mechaninės stiklo savybės labai priklauso nuo stiklo paviršiaus būklės. Bet kokie paviršiaus defektai žymiai pablogina stiklo savybes.

Pats kokybiškiausias yra kvarcinis stiklas. Daugelis stiklų turi joninį elektrinį laidumą, sukeliamą, vienvalenčių šarminių metalų jonų Na + ir K+.

Stiklų paviršius hidrofilinis (nuo vandens sudrėksta), kas yra aukšto stiklų paviršiaus elektrinio laidumo priežastimi esant santykinei oro drėgmei, didesnei nei 30%. Elektrotechnikoje stiklas dažniausiai naudojamas kaip elektroizoliacinė ir konstrukcinė medžiaga. Elektronikoje jis naudojamas elektrinių lempų ir kaitrinių lempų (kvarco, švino, magnio bario, ličio stiklas) gamyboje. Hermetiniams įvadams naudojamas kovaro, volframo, geležies stiklai (stiklo pavadinimas atitinka įlydomo metalo pavadinimą su kuriuo stiklo linijinio plėtimosi koeficientas yra suderintas).

3. Polimerinės elektroizoliacinės medžiagos

Svarbiausios termoplastinės polimerinės elektroizoliacinės medžiagos yra neutralūs arba silpnai poliniai termoplastiniai polimerai. Palyginti su polinėmis medžiagomis jie turi daugiau privalumų: labai geros elektrinės savybės, didelis atsparumas cheminėms medžiagoms, juos galima naudoti plačiame elektrinio lauko dažnių ruože.
Patys svarbiausi ir labiausiai paplitę yra polietilenas, polistirolas.

Polietilenas priskiriamas prie pačios aukščiausios kokybės termoplastinių elektroizoliacinių medžiagų. Pagal gamybos mastus jis yra antroje vietoje po polivinilchlorido. Naudojamas keturių modifikacijų: žemo slėgio, aukšto slėgio, putų ir apspinduliuotas polietilenas. Eletrotechnikoje polietilenas naudojamas, kabelių ir laidų izoliacijai. Dėl mažos elektrinių savybių priklausomybės nuo drėgmės jis ypatingai naudingas ka

abelių, eksploatuojamų vandenyje, gyslų izoliacijai, kaip apsauginė medžiaga ir kitiems tikslams. Polietilenas palyginti pigus.

Polistirolas turi puikias elektrines savybes, didelį atsparumą drėgmei ir žemą kainą. Jo trūkumas yra trapumas ir žema darbo temperatūra (65 – 80°C), o taip pat degumas. Kartu su polietilenu ir pilivinilchloridu jis priklauso labiausiai paplitusioms plastmasėms. Polistirolas naudojamas aukštų dažnių technikoje įvairių detalių gamybai. Plėvelės pavidalu jis naudojamas radiotechninių kondensatorių gamybai ir aukšto dažnio laidų ir kabelių izoliacijai.

Fenolformaldehidinės dervos priskiriamos prie pačių seniausių sintetinių dervų. Jos naudojamos lakų, klijų, plastmasių, sluoksniuotų medžiagų gamybai, o taip pat kaip kompaundai.

Neprisotintos polieterinės dervos turi geras elektrines savybes ir didelį atsparumą cheminėms medžiagoms. Jos naudojamos kaip rišikliai stikloplastikų ir plastmasių gamyboje, o taip pat kaip kompaundai.

Epoksidinės dervos irgi priskiriamos prie perspektyvių elektroizoliacinių medžiagų. Jos yra polinės medžiagos, bet turi geras elektrines savybes. Be to turi aukštą mechaninį atsparumą, didelį atsparumą drėgmei ir atmosferiniams faktoriams, aukštą atsparumą karščiui ir cheminėms medžiagoms. Jų gamybos mastai ir panaudojimo diapazonas pastoviai plečiasi. Į termoreaktyvinę būseną epoksidinės dervos pereina kai pridedame kietiklio, kurio kokybė ir kiekis labai įtakoja galutinės medžiagos savybes. Kietėjimo reakcija pagreitinama padidinus temperatūrą ir pridedant specialių priemaišų – katalizatorių. Pačios, arba kombinacijoje su kitomis medžiagomis epoksidinės dervos naudojamos visose elektrotechnikos srityse, ypatingai impregnavimui, užpylimui, kaip rišiklis plastmasėse, kaip elektroizoliacinių lakų ir sluoksniuotų plastikų komponentas. Epoksidinės dervos užsirekomendavo kaip puikūs klijai ir gera konstrukcinė medžiaga.

4. Elektroizoliaciniai lakai

Elektroizoliacinių lakų sudėtis priklauso nuo to, ar lakas su tirpikliu ar be jo.

Lakai su tirpikliais susidaro iš plėvelę sudarančių medžiagų ir tirpiklio, o labai dažnai taip pat skiediklio ir įvairių priemaišų.

Tirpikliai yra pagalbiniais lakų komponentais, kuris, susidarant lako plėvelei išgaruoja. Jie turi svarbią įtaką lakų vienalytiškumui ir technologiškumui. Kaip tirpikliai naudojami angliavandeniliai, spiritai, acetatai, ketonai, terpentinas ir chloruoti angliavandeniliai.

Lakai be tirpiklio susideda tiktai iš plėvelę sudarančios medžiagos, prie kurios pridedami kietikliai ir kitos priemaišos. Besipolimerizuojantys lakai sukietėja be kokių nors medžiagų išgaravimo. Jie leidžia gauti elektroizoliacinę plėvelę be porų, kas labai svarbu aukštų įtampų izoliacijai.

Elektroizoliacinių lakų panaudojimas labai įvairus. Pagal panaudojimą skiriami šie lakai.

1. Emalė ir lakai apvijų laidams su pluoštine izoliacija naudojami gauti labai plonai (dešimtys mikrometrų), lygiai, vienodai pasiskirsčiusiai ir nepertraukiamai įvairių diametrų apvijų ar montažinių laidų izoliacijai.

2. Impregnuojantys lakai naudojami elektrinių mašinų ir transformatorių, elektromagnetų ričių apvijų impregnavimui. Po impregnavimo apvija pavirsta į monolitinę visumą, kas žymiai pagerina jos mechanines savybes.

3. Klijuojantys lakai naudojami kaip rišikliai, pavyzdžiui gaminant mikanitus ir mikanitinę foliją, bekarkasinių apvijų gamybai. Prie jų priklauso šarminiai, gliftaliniai, aliejiniai – bituminiai, epoksidiniai, silicio organiniai, alkidiniai, polieteriniai lakai.

5. Padengiantys lakai naudojami elektrinių mašinų ir aparatų impregnuotų apvijų paviršinei apsaugai, lakštiniam elektrotechniniam plienui lakuoti, aukšto dažnio detalių paviršiaus apsaugai. Prie jų priskiriami aliejiniai, alkidiniai, poliuretaniniai, epoksidiniai, silicio organiniai, polistiroliniai, polivinilchloridiniai lakai.

Leave a Comment