Свойства электроизоляционных материалов

Электроизоляционные материалы (диэлектрики) применяют в электро- и радиоаппаратуре для разделения друг от друга токопроводящих частей аппаратуры, находящихся под различными электрическими потенциалами.

Качество электроизоляциоппых материалов определяется их электрически.ми свойствами и рядом других свойств: механической прочностью, нагревостойкостью, химической стойкостью, гибкостью, гигроскопичностью и др. к основным электрическим свойствам относятся: диэлектрические потери, электрическая прочность и диэлектрическая проницаемость.

Диэлектрические потери - это потери энергии на нагревание диэлектрика, помещенного в переменное электрическое поле. Диэлектрические потери увеличиваются с повышением частоты.

Увеличение потерь в диэлектрике характеризуется тангенсом угла потерь tg 6. Чем меньше угол потерь, тем лучше данный диэлектрик. У хороших диэлектриков tg 5 измеряется тысячными долями единицы.

Электрическая прочность (пробивная прочность) характеризует способность данного электроизоляционного материала противостоять пробою высоким электрическим напряжением. Величина электрической прочности £пр выражается в киловольтах на 1 мм (кв/мм) толщины диэлектрика.

1* 3

Пробивное напряжение - напряжение, при котором происходит пробой слоя электроизоляционного материала Оно может быть определено из формулы

где и„р - пробивное напряжение в киловольтах (кв); Е„р - величина электрической прочности в кв/мм; h - толщина слоя изоляции в мм.

Диэлектрическая проницаемость (диэлектрическая постоянная) - число, показывающее, во сколько раз увеличится емкость конденсатора при замене его воздушного диэлектрика данным диэлектриком.

Неорганические изоляционные материалы

Слюда - минерал, встречающийся в природе в виде кристаллов, обладает способностью расщепляться на тонкие упругие пластинки. Имеет высокие электроизоляционные свойства. Диэлектрическая проницаемость различных видов слюд равна б-8. Электрическая прочность 50- 200 кв/мм. Тангенс угла потерь 0,0004. Нагревостойкость 500-800С. Негигроскопичпа. Наиболее широкое распространение находят две разновидности слюды: мусковит и флагопит.

Мусковит обладает высокими электроизоляционными свойствами и широко применяется в радиопромышленности. Электроизоляционные свойства флагопита ниже московита и он в основном применяется в электропромышленности.

Миканит - щипаная слюда, склеенная масляно-би-тумным или щелочным лаком в нагретом состоянии в листы или рулоны. Миканит сочетает хорошие электроизоляционные и механические свойства. В зависимости от технологии изготовления и области применения различают несколько видов миканитов- прокладочный, коллекторный, гибкий, формовочный, нагревостойкий и др.

Мрамор - горная порода. Диэлектрическая проницаемость равна 9. Тангенс угла потерь порядка 0,01. Обладает нагревостойкостью до 100° С. Подвергается действию крепких кислот. В обработке хрупок. Легко шлифуется. Применяется для устройства силовых распределительных щитов.

Шифер - горная порода слоистого строения темно-серого цвета. По сравнению с мрамором обладает повышен-1ЮЙ кислотостойкостью и нагревостойкостью. Применяется

для изготовления силовых щитков и панелей небольших размеров.

Фарфор - керамический материал, получаемый в результате термической обработки некоторых минералов. Основными составными частями фарфора являются светлая глина - каолин, минералы кварц и полевой шпат. Правильно составленный и обожженный фарфор обладает относительно высокими электроизоляционными свойствами. Различают три вида фарфора: электротехнический, радиофарфор и ультрафарфор. Электротехнический фарфор применяют в технике сильных токов для изготовления различных изоляторов. В радиотехнике электротехнический фарфор в основном применяется для изготовления антенных изоляторов. Применение его ограничено вследствие возрастания диэлектрических потерь на высоких частотах.

Радиофарфор и ультрафарфр содержат в себе ряд дополнительных веществ, в частности углекислый барий, значительно повышающих их электроизоляционные и другие свойства. Из радио- и ультрафарфора изготовляют различные установочные детали радиоаппаратуры: высокочастотные изоляторы, каркасы катушек индуктивности, ламповые панели, платы переключателей диапазонов и др.

Высокочастотная (конденсаторная) ке-р а м к а. К высокочастотной керамике относятся тиглин, тиконд, термоконд, тибар. Основной составной частью этих материалов является рутнлл - двуокись титана.

Конденсаторная керамика обладает высокими диэлектрическими свойствами. Электрическая прочность 15-20 кв/мм, огнеупорна, негилроскопична, имеет малый угол потерь. Диэлектрическая проницаемость для тнглипа и термоконда 15-25. Для различных сортов тиконда 25-150, для тибара - 6000-7000.

Тикопд обладает отрицательным температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости. Поэтому в тикон-довых конденсаторах с увеличением температуры уменьшается диэлектрическая проницаемость диэлектрика и соответственно уменьшается емкость конденсатора.

В радиоаппаратуре тикопдовые конденсаторы применяют для компенсации положительного температурного коэффициента контурных катушек.

Конденсаторы с диэлектриками из высокочастотной керамики отличаются высокими электрическими показателями при .малых размерах и весе.

Органические изоляционные материалы

Плексиглас (органическое стекло) - бесцнетная н прозрачная пластмасса. Легкий, нехрупкий материал. Электрическая прочность около 20 кв/мм. Диэлектрическая проницаемость 3,5. Тангенс угла потерь 0,06. Нагревостойкость 60° С. Плексиглас устойчив к действию воды, бензина, спирта, щелочей. Легко поддается обработке различными инструментами. При 80-100° С хорошо штампуется, легко гнется. Хорошо склеивается клеем, состоящим из 0,5-1 /а опилок плексигласа, растворенных в смеси 50-60% ацетона и 40-60 /о этилацетона. Для получе!шя прочного соединения склеиваемые поверхности должны быть хорошо пригнаны, совершенно чисты и нагреты до 40° С. Склеиваемые поверхности следует сжать посредсгвом груза ли струбцинок. Склеивание происходит через 3-5 часов.

Плексиглас применяют для изготовления визиров и шкал в радиоаппаратуре. Изготовляют его в листах толщиной от 2 до 30 мм.

Полистирол - прозрачная, бесцветная пластмасса, обладающая высокими диэлектрическими свойствами. Тангенс угла диэлектрических потерь равен 0,0002. Диэлектрическая проницаемость около 2,5. Нагревостойкость 65° С. Стоек к воздействию многих растворителей и химически активных веществ. Негигроскопичен. Легко обрабатывается и штампуется. Из полистирола изготовляют различные изоляционные детали: каркасы для высококачественных катушек индуктивности, ламповые панели и др. Полистирол используют в качестве диэлектрика конденсаторов и в виде пропиточного лака для пропитки дросселей, трансформаторов, катушек индуктивности.

Эбонит - твердый материал, получаемый при горячей вулканизации каучука с примесью серы (до 50/0). Диэлектрическая проницаемость эбонита 3,5. Тангенс угла потерь 0,01. Нагревостойкость 70° С. Под действием солнечных лучей со временем покрывается зеленой пленкой, ухудшающей его изоляционные качества. Если образовавшуюся пленку удалить при помощи наждачной бумаги и затем отполировать эбонит, то его изоляционные качества восстанавливаются. Эбонит легко поддается механической обработке. Применяется в качестве изоляционного материала в электротехнической аппаратуре и в низкочастотных цепях радиоаппаратуры и для изготовления ручек органов наст-

пойки. Изготовляется эбонит в листах, стержнях и трубках различных размеров.

Гетинакс - бумага, пропитанная бакелитовой смолой, спрессованная в горячем состоянии. Гетинакс - слоистый материал коричневого цвета - обладает достаточной механической прочностью и легко поддается обработке различными инструментами.

Диэлектрическая проницаемость гетинакса 5-6. Электрическая прочность перпендикулярна слоям порядка 20 кв/мм, вдоль слоев в 5-6 раз ниже. Нагревостойкость не менее 150° С. Применяется для изготовления панелей и других изоляционных деталей, устанавливаемых в низкочастотных цепях и цепях питания радиоаппаратуры,

Текстоли т-пропитанная бакелитовым лаком и спрессованная в горячем состоянии хлопчатобумажная ткань. По сравнению с гетинаксом текстолит обладает большей механической прочностью при тех же изоляционных качествах. В ремонтной практике текстолит применяют редко из-за высокой его стоимости.

Фибра - бумага, пропитанная раствором хлористого цинка и спрессованная в нагретом состоянии. Диэлектрическая проницаемость фибры 4-8. Тангенс угла потерь 0,07. Нагревостойкость 100° С.

Фибра - гибкий материал, обладающий большой механической прочностью. Хорошо поддается обработке различным инструментом. При толщине до 6 мм легко штампуется. Формуется после размачивания в горячей воде. Применяют фибру в качестве изоляционного материала в менее ответственных цепях радиоаппаратуры. Изготовляется фибра в листах, трубках, стержнях различных размеров.

Трубка изоляционная кембриковая - изготовляется из хлопчатобумажной или шелковой пряжи, пропитанной электроизоляционным эластичным лаком. Электрическая прочность трубки на хлопчатобумажной основе 20-24 кв/мм, на шелковой 30-40 кв/мм. Выпускается различных размеров с расцветками от светло-желтой до коричневой. Применяется для изоляции проводов при монтаже радиоаппаратуры.

Трубка изоляционная полихлорвиниловая - выпускается различных размеров, с яркой расцветкой. Электрическая прочность 50 кв/мм. Малогигроскопична. Применяется для изоляции проводов при монтаже радиоаппаратуры.