Електрични изолациони материјали: типови, својства, карактеристике и примјене

Изолациони материјали су дизајнирани да ограниче структуре и појединачне елементе од контакта са одређеним окружењима. Према овом принципу, конструкција материјала за воду, пару и топлотну изолацију. У подручјима гдје се користе електрични проводници, потребна је другачија врста изолације - у облику диелектрика. Њихов задатак је да искључе контакте између проводника активне струје и материјала који нису израчунати да би омогућили ову функцију. Технички објекти, уређаји, грађевинске конструкције и чак декоративни премази могу дјеловати као мете. Електрични изолациони материјали стварају баријеру за пролаз електрична струја без обзира да ли је променљива или константна.

Инсулатор Цлассифицатионс

Електрични изолатори се разликују по свом пореклу и агрегатном стању. С обзиром на поријекло, као знак разликују се припадници органских и неорганских материјала, као и природних и синтетичких сировина. У природне материјале спадају лискун, који се одликује снагом, флексибилношћу и способношћу раздвајања. Ово је неоргански диелектрик природног порекла. Насупрот томе, у групи синтетичких органских материјала могу се забележити хемијска једињења високе молекулске масе. У облику спремном за употребу, нуде се као пластика и еластомери. Главне оперативне разлике се одређују класификацијом електроизолационих материјала према агрегатном стању. Издвајају се чврсти и течни као и гасовити диелектрици.

Својства струјних изолатора

Главни задатак диелектрика је да обезбеди изолациону функцију. Због тога, као основна својства перформанси, може се уочити повећани отпорност, мали тангенс диелектричних губитака и високи пробојни напон - већ поменути пробој. Отпор одређује како ће материјал бити у стању да омета провођење струје са различитим параметрима контакта електрични круг. Губитак диелектрика, са своје стране, указује на ефекат изолатора на перформансе активног проводника - ова вредност треба да тежи нули, али чешће, висока отпорност само доводи до повећања губитака у главном кругу. Важно је и пробојно својство електроизолационих материјала, који су одређени напоном. У овом случају, може се говорити о директној пропустљивости циљног материјала. Штавише, сва наведена својства су фиксирана само ако је уочена стабилност њиховог "рада" у времену и на датој температури. Понекад је фреквенција електричног поља назначена као параметар стабилности током тестирања.

Карактеристике електричних изолатора

Једна од главних карактеристика диелектрика је отпорност површине. То је отпор који настаје када струја тече преко површине материјала. Следећа најзначајнија карактеристика је диелектрична константа. Као што је већ поменуто, пропусност је директно повезана са пенетрацијом циљног материјала. А физичке и хемијске карактеристике заслужују посебну пажњу. Међу њима су уочени апсорпција воде, вискозност и киселост. Упијање воде указује на степен порозности материјала и присуство у води растворних елемената. Што је та вредност виша, то је већа ефикасност материјала као диелектрик. С друге стране, вискозност је карактеристична по флуидности, која је важна за одређивање интеракције материјала са течним или растопљеним диелектрикама. Киселинске бројеве обично карактеришу течни диелектрици. На пример, главне карактеристике електричних изолационих материјала су сведене на способност да неутралишу слободне киселине садржане у 1 г материјала. Присуство слободних киселина смањује електрична изолациона својства електричних изолатора.

Гасни изолатори

Практично сви гасовити електрични изолациони материјали обезбеђују диелектричну константу, фактор 1. Предности таквих производа укључују мали проценат диелектричних губитака, мада је и степен оштећења мали. По правилу, главни гасни медиј са функцијом електричног изолатора је ваздух, допуњен посебним инклузијама. Али до данас се широко користи и гас СФ6, који се користи као диелектрична база. Гасни типови електричних изолационих материјала су базирани на сумпор хексафлуориду, што обезбеђује већу заштиту у индексу пробијања, ау неким случајевима се такође уочава и лук. Када се ради о тешким условима рада циљног објекта заштите, гасовити медиј се може допунити органским изолаторима.

Солид диелецтрицс

Традиционално се за изолаторе овог типа подразумевају материјали као што су стакло, кварц, порцелан, пластика и гума. Њихово порекло може бити природно и синтетичко. У танким слојевима изолатора могу се повећати показатељи отпорности и пробојног напона - ове вредности зависе од диелектричне константе и електричне чврстоће конструкције. Повећање разлике потенцијала у односу на чврсти или течни диелектрик повећава струју која пролази кроз циљни објекат. Као резултат, овај феномен доприноси формирању позитивног просторног набоја у близини катоде на позадини електронског раздвајања. Електрични пробој се може сматрати резултатом изобличења поља наелектрисања у структури самог изолатора. Електрични изолациони материјали у чврстом стању су поларизовани, па њихова диелектрична константа прелази јединицу. Такође у тренутку примене променљивих електричних поља, поларизација доприноси формирању диелектричних губитака. У том контексту, вреди истаћи материјале који имају минималне диелектричне губитке чак иу високо фреквентним пољима. То укључује полиетилен и кварц.

Ликуид диелецтрицс

Течни изолатори укључују синтетичке флуиде, уља, пасте, лакове и смоле. Посебно уобичајена минерална уља, која су производ рафинација нафте и представља комбинацију течних угљоводоника. Користе се у уљним прекидачима, малим трансформаторима, кондензаторима и кабловима. Популарна и течна електрична изолација у облику импрегнације. Често се користи у припреми каблова и истих кондензатора за рад. Материјал је папирна изолација, у којој је папир носач, а импрегнација је активна заштитна подлога.

Изолација рукава

Ово је материјал из групе механичких заштитних уређаја који обезбеђује спољашњу физичку заштиту. Обично се користи флексибилна облога која штити проводнике енергетских јединица, трансформатора и каблова. По истом принципу ради и традиционална изолациона трака, чији је задатак да створи физичку баријеру. Рукави такођер дјелују као слој који није у интеракцији тренутни извор на електрокемијском нивоу. Међутим, међу недостацима овог материјала долази до брзог хабања.

Кондензатори

Електрична изолација је важан услов за пуне перформансе кондензатора. У неким случајевима, кондензатор сам дјелује као диелектрик у саставу сложеног електричног круга. Такви уређаји имају различите примене, укључујући неутрализацију индукционих ефеката у линијама са наизменична струја акумулација набоја, као и пријем струјних импулса за све врсте апликација. Да бисте користили кондензатор као изолациону тачку, морате имати идеју о потребном капацитету. У уређајима се израчунава на основу карактеристика система или израчунавањем величине набоја на плочи. У самој конструкцији, да би се обезбедила заштитна функција, могу се користити електрични изолациони материјали у облику лакова и уља. У зависности од типа кондензатора, одређује се и скуп секундарних функција - на пример, узимају се у обзир запаљивост, отпорност на влагу, отпорност на хабање итд.

Вакуум као изолатор

Гасни медијум под екстремно ниским тлаком може створити услове када гас једноставно не може формирати примјетну струју у међу-електродном размаку. Такви услови се називају изолациони вакуум. Приликом судара с електронима или позитивним јонима који излазе из електрода, ионизација плинских молекула под ниским тлаком јавља се врло ријетко. Такозвани високи вакуум у стању константног напона до 20 кВ на површини катоде може без пробијања радити на јачини поља реда величине 5 МВ / цм. Ако говоримо о аноди, онда би напетост требала бити неколико пута већа. Ипак, приметно повећање напона доприноси чињеници да вакуумски изолациони материјали губе заштитни потенцијал. Квар у овом случају може настати као резултат размјене набијених честица у катодно-анодном снопу. Диелектрика овог типа се чешће користи у електроници. Користе се у циљу убрзавања електрона у конвенционалним уређајима, као и код рендгенских апарата за обезбеђивање високонапонских апликација.

Спој као главни диелектрик у радио инжењерству

Сасвим практичан за употребу и јефтин начин за диелектричну заштиту. Смеша се наноси на радну површину, након чега се стврдњава, потпуно попримајући основне функционалне квалитете. У исто време, не може се рећи да су једињења нужно чврсти изолациони материјали, јер постоје и врсте течног типа. Чак иу радном стању, не стврдњавају. Такодје постоје и врсте залијевања и импрегнације овог материјала. Карактеристично за сва једињења је потпуно одсуство растварача у композицији. То омогућава да се обезбеди деликатна импрегнација сложених електромеханичких делова и апарата.

Модерни електрични изолациони материјали

Нова генерација електричних изолатора укључује широку групу полимерних материјала. То су углавном филмски производи који пружају диелектрични ефекат стварањем одговарајуће љуске. Филм је направљен у формату ролни, чија дебљина варира од 5 до 250 микрона. Поред основних електричних изолационих својстава, такве фолије карактеришу флексибилност, еластичност, чврстоћа и отпорност на кидање. Лака употреба и полимерна изолациона трака, дебљине 0,2-0,3 мм. Такви материјали губе у многим традиционалним диелектрицима само у једном квалитету - еколошка сигурност. Ово није најбезбеднији материјал у смислу токсичне опасности, па се углавном користи у индустрији, иако постоје изузеци.

Подручја примене електричног изолатора

Готово сва подручја у којима је укључено електрично ожичење, у једном или другом облику, користе диелектрична средства. Основни пример су каблови који примају неколико слојева изолације, и електрични и механички. Производња инструмената може се назвати другом најпопуларнијом употребом ове изолације. Од ефеката струја ограничавају се поједини делови хардвера и технолошке јединице у електричним машинама. У изградњи се траже и средства изолације од струје. На пример, електрични изолациони материјали су такође укључени у полагање кућних и уличних ожичења. Употреба диелектрика омогућава уштеду материјала који су близу проводног круга. У неким случајевима таква изолација оправдава се као средство за смањење губитака у напону главне линије.

Закључак

Опсег опција за електричну изолацију је прилично широк, што омогућава намјенски одабир материјала посебно за специфичне потребе. На пример, у свакодневном животу, уобичајени су електро-изолациони материјали чврстог стања, као и диелектрика у облику делова. У индустрији и грађевинарству могу се примијенити гасна и текућа окружења. Комунална сфера покрива скоро цијели спектар електричне изолације, јер услови заштите могу бити веома различити.