Szigetelő anyagok az elektromos berendezésekben
Préspapír / préselt lemez elektromos célokra
A használat oka szigetelőanyagok az elektromosan elválasztó alkatrészek elválasztásaés a földelt alkatrészekből. A földelt komponensek magukban foglalhatják a mechanikus burkolatot vagy szerkezetet, amely szükséges a berendezés kezeléséhez és működéséhez. Míg a berendezés „aktív” részei hasznos szerepet játszanak működésében, a szigetelés sok tekintetben szükséges gonoszság.
Például egy elektromos motor a tekercs réze és az acélmaga mágneses kör létrehozása az aktív komponensek, és mindkettő hozzájárul a motor teljesítményéhez; a szigetelés, amely ezeket a két komponenst egymástól elválasztja, semmit nem tesz, sőt értékes helyet foglal el, és a tervező úgy tekintheti, mint nem sokkal többet, mint egy kellemetlenséget.
Ezen okok miatt szigetelőanyagok vannaka villamos berendezések sokféle típusának tervezési fókuszává váljon, sok vállalat szakembereket foglalkoztat ezen a területen, és kifinomult életellenőrzést végez a szigetelőrendszerekben. Ilyen fontosságot tulajdonítanak ennek a területnek, hogy a témával kapcsolatos nagy nemzetközi konferenciákat rendszeresen tartják, például az Egyesült Államokban az IEEE az Egyesült Királyságban, az IEE és az elektromos szigetelés egyesülete (EIA) és az európai villamos szigetelő egyesület (EEIM) Európában. amelyek mindegyike közzéteszi a bemutatott dokumentumokat. Konferenciákat tartanak Kanadában, Indiában és Dél-Afrikában.
A szigetelőanyag meghatározásának legegyszerűbb módja az, hogy meghatározzuk, hogy mi nem. Ez nem jó villamos vezető, és magas elektromos ellenállás ami a hőmérséklet emelkedésével csökken, a vezetőkkel ellentétben.
A szigetelőanyagok legfontosabb tulajdonságai a következők:
- Térfogat-ellenállás, amelyet specifikus ellenállásnak is nevezünk.
- Relatív permittivitás (vagy dielektromos állandó),amely az anyagban előállított villamosáram-sűrűség és az azonos elektromos térerősségű vákuumban előállított villamosáram-sűrűség aránya. A relatív permittivitás kifejezhető az adott anyagból készített kondenzátor kapacitásának aránya ugyanazon kondenzátor kapacitásának arányával, ahol vákuumot alkalmazunk.
- Dielektromos veszteség (vagy elektromos eloszlás)tényező), amely a dielektromos anyagban elért teljesítményveszteség és az azt átadó teljes teljesítmény közötti arány. Ezt a veszteségszög érintője adja, és általában tan delta néven ismert.
A térfogatállóságot, a relatív permittivitást és a barnás delta értékeket az egyes szigetelőanyagok esetében az 1. táblázatban mutatjuk be.
A tipikus szigetelőanyagok reprezentatív tulajdonságai
| Asztal 1 | Hangerő-ellenállás (Ωm) | Relatív permittivitás | Tan delta (50 Hz-en) |
| Vákuum | végtelenség | 1.0 | 0 |
| Levegő | végtelenség | 1.0006 | 0 |
| Ásványi szigetelő olaj | 1011-1013 | 2,0 - 2,5 | 0.0002 |
| préselt | 108 | 3.1 | 0.013 |
| Száraz papír | 1010 | 1,9-2,9 | 0.005 |
| Olajozott papír | - | 2,8 - 4,0 | 0.005 |
| Porcelán | 1010-1012 | 5,0 - 7,0 | - |
| E-üveg | 1016 | 6.1 - 6.7 | 0,002 - 0,005 |
| Poliészter gyanta | 1014-1016 | 2.8 - 4.1 | 0,008 - 0,041 |
| Epoxi gyantával | 1012-1015 | 3.5 - 4.5 | 0.01 |
| Csillámpala | 1011-1015 | 4,5 - 7,0 | 0.0003 |
| Micapaper | 1013-1017 | 5,0 - 8,7 | 0.0003 |
| PETP film | 1018 | 3.3 | 0.0025 |
| Aramid papír | 1016 | 2.5 - 3.5 | 0,005 - 0,020 |
| Epoxi üveg laminátum | - | 4.5 - 4.7 | 0.008 |
| Szilikon üveg laminátum | - | 4,5 - 6,0 | 0.003 |
| Polisztirol | 1015 | 2.6 | 0.0002 |
| polietilén | 1015 | 2.3 | 0.0001 |
| Metil-metakrilát | 1013 | 2.8 | 0.06 |
| Polivinil-klorid | 1011 | 5,0 - 7,0 | 0.1 |
| Vegyes kvarc | 1016 | 3.9 | - |
Az egyik legfontosabb jellemzőjea szigetelőanyag az elektromos feszültség megtartásának képessége. Ezt a képességet néha dielektromos szilárdságnak is nevezik, és általában kilovoltban milliméterenként (kV / mm) idéznek.
A szigetelés másik fontos aspektusaazok az anyagok, amelyek az általa kategorizált módon dominálnak, az a maximális hőmérséklet, amelyen kielégítően működnek. Általánosságban elmondható, hogy a szigetelőanyagok gyorsabban haladnak fel magasabb hőmérsékleten, és a romlás elérheti azt a pontot, ahol a szigetelés megszűnik a szükséges funkció végrehajtásában. Ezt a jellemzőt öregedésnek nevezik, és minden anyag esetében szokásos volt olyan maximális hőmérsékletet rendelni, amelyen túlmenően ésszerű élettartam elérése érdekében nem célszerű működni. A 2. táblázat az IEC 60085: 1984 és az Egyesült Királyság egyenértékű BS 2757: 1986 (1994) szerinti egyenértékű osztályait vagy osztályait tartalmazza.
Ahol termikus osztályt használnak egy elem leírásáraAz elektromos berendezések gyártása során rendszerint a névleges terhelés és más körülmények között az adott terméken belüli maximális hőmérsékletet képviseli. Azonban nem minden szigetelés szükségszerűen a maximális hőmérséklet pontján helyezkedik el, és az alacsonyabb termikus besorolású szigetelés használható a berendezés más részein.
2. táblázat - Hőszigetelési osztályok
| Hőosztály | Üzemi hőmérséklet (° C) |
| Y | 90 |
| A | 105 |
| E | 120 |
| B | 130 |
| F | 155 |
| H | 180 |
| 200 | 200 |
| 220 | 220 |
| 250 | 250 |
A szigetelés elöregedése nem csak a szigetelés függvényeaz anyag fizikai és kémiai tulajdonságai, valamint az általa kitett hőterhelés, valamint a mechanikai, elektromos és környezeti terhelések jelenléte és mértéke. Az anyag előkészítése a gyártás során és az, ahogyan azt a teljes berendezésben használják, szintén jelentősen befolyásolhatja az öregedési folyamatot.
A hasznos élettartam meghatározása isa berendezés típusától és használatától függően változhat; például egy háztartási készülék és egy erőmű generátor üzemideje 25 év alatt nagyon eltérő lesz. Mindezek a tényezők ezért befolyásolják a szigetelőanyag kiválasztását egy adott alkalmazáshoz. Ezért általános elvárás van a szigetelőanyagok tesztelési szabványainak és módszereinek kifejlesztésében a mate- riumok vagy szigetelőrendszerek kombinációinak figyelembevételével, nem pedig az egyes anyagokra összpontosítva. Nem ritka, hogy az életvizsgálatot olyan esetekben vesszük figyelembe, ahol több stresszformát vezetnek be; ezt többfunkciós vagy multifunkciós tesztnek nevezzük.
Az elsődleges szigetelés gyakran azt jelenti, hogya fő szigetelés, mint az élvezeték vagy a huzal PVC bevonatában. A másodlagos szigetelés egy második „védelmi vonalra” utal, amely biztosítja, hogy még az elsődleges szigetelés sérülése esetén az exponált élő alkatrész ne okozzon külső fém burkolatot. A szétválasztást gyakran másodlagos szigetelésként használják.
A szigetelőanyagok bázikus csoportokra oszthatók, amelyek szilárd dielektrikumok, folyékony dielektrikumok, gáz és vákuum. Mindegyik külön szerepel a következő szakaszokban.