Д/з: Тест 1-Б
Теплові параметри
Теплові характеристики дозволяють оцінити поведінку електроізоляційних матеріалів при нагріванні. Це має важливе значення, оскільки більшість електроізоляційних матеріалів в електричних машинах і апаратах працює при високих температурах. Основними тепловими характеристиками є наступні.
Температура плавлення визначається у матеріалів кристалічної структури (метали, напівпровідники, діелектрики), які можуть переходити з твердого стану в рідкий при певній температурі.
Температура розм'якшення визначається у матеріалів аморфної структури (смоли, бітуми і ін.). У цих матеріалів перехід з твердого в рідкий стан відбувається не при строго певній температурі, а в деякому інтервалі температур. Тому у аморфних матеріалів вимірюють деяку умовну температуру розм'якшення, при якій матеріал набуває вязкотекучий стан. При температурах, близьких до температури розм'якшення, матеріал застосовувати не можна, оскільки він розм'якшуватиметься і тектиме.
Теплостійкість — характеристика, що дозволяє оцінити стійкість діелектриків до короткочасного нагріву.
Нагрівостійкість — це здатність електроізоляційного матеріалу тривало витримувати гранично допустиму температуру без ознак руйнування. Для електроізоляційних матеріалів, вживаних в електричних машинах і аппаратах, встановлено сім класів нагрівостійкості (табл. 1).
Таблиця 1. Класи нагрівостійкості електроізоляційних матеріалів
Клас нагрівостійкості
Y А Е B F H C
Гранично допустима температура, °С
90 105 120 130 155 180 Вище 180
До класу Y відносяться органічні діелектрики: полисти-поліетилен; волоконні непросочені матеріали: картони, папери, бавовняні тканини, натуральний шовк н ін.
До класу А відносяться просочені (лаками і іншими розчинами) бавовняні і шовкові тканини (лакоткані), а також багато пластмас — гетінакс, текстоліт і ін.
До класу В відносяться такі матеріали, як лавсанові електроізоляційні плівки, стеклотекстоліт на бакелітовій смолі та інші.
До класу Е відносяться всі клеєні слюдяні матеріали (міканіти) і матеріали на основі скловолокна, в яких застосовані склеювальні склади класу нагревостійкості А або Е (бакелітові смоли, лаки на основі цих і інших смол).
До класу F відносяться матеріали на основі слюди, азбесту і стекловолокна, склеєні або просочені лаками підвищеної нагрівостійкості (епоксидними і ін.).
До класу Н відносяться кремнійорганічні лаки, а також композіціонні матеріали, що складаються із слюди, скляних волокон, склеєних за допомогою кремнійорганічних смол і лаків.
До класу С відносяться переважно діелектрики неорганічного походження (електрокераміка, скла, слюда без склеювальних або просочувальних складів органічного походження і ін.) - З органічних високополімерних діелектриків в цей клас входить фторопласт-4 і полііміди.
Холодостійкість дозволяє оцінити здатність матеріалу протистояти дії низьких температур. Відомо, що при низьких температурах електроізоляційні матеріали (гуми, пластмаси, лакові плівки і ін.) розтріскуються або втрачають гнучкість.
У рідких діелектриків холодостійкість визначають температурою застигання, при якій вони перетворюються на тверде тіло.
Температура спалаху пари рідких діелектриків (масел) — це температура, при якій пари і гази, що утворюються при нагріванні певного об'єму рідкого діелектрика, спалахують при зіткненні їх з відкритим полум'ям.
Питання для перевірки знань
Назвіть основні типи теплових параметрів електроізоляційних матеріалів.
На що вказують класи нагрівостійкості електроізоляційних матеріалів?
Що дозволяє оцінити параметр – холодостійкість матеріалу?
ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ПАРАМЕТРИ
Кислотне число — це кількість міліграм їдкого калія (КОН), яке необхідне для нейтралізації вільних кислот, що містяться в 1 г рідкого діелектрика.
Чим вище кислотне число, тим більше за вільні кислоти в рідкому діелектрику, а значить, тим вища його провідність, оскільки кислоти під дією електричної напруги легко розпадаються на іони. Крім того, кислоти можуть руйнувати електроізоляційні волоконні матеріали (папір, бавовняну обмотку і ін.), з якими стикається рідкий діелектрик.
В'язкість є коефіцієнтом внутрішнього тертя при відносному переміщенні частинок рідини. Якщо в'язкість велика, рідина густа і її частинки мають малу рухливість, якщо ж в'язкість мала, то частинки рідини рухомі, тобто рідина володіє хорошою текучістю.
В'язкість визначає просочуючу здатність рідких діелектриків. Чим менше в'язкість просочувальних електроізоляційних складів (лаків, компаундів), тим глибше проникають їх частинки в пори волоконної ізоляції обмоток. Із зростанням в'язкості просочуюча здатність рідких діелектриків зменшується. Для оцінки коефіцієнта внутрішнього тертя рідини визначають кінематичну і умовну в'язкість. У всіх рідин із зростанням температури в'язкість зменшується. Це пояснюється зменшенням сил взаємозв'язку між частками рідини.
Водопоглинання — характеристика, що дозволяє оцінити властивість діелектрика протистояти дії води, котра, проникаючи в пори матеріалу, викликає зниження його електричних характеристик. Для оцінки водопоглинання зразки твердих діелектриків спочатку зважують, а потім занурюють в судину з водою при кімнатній температурі. Після закінчення 24 годин зразки виймають з води і знову зважують. Водопоглинання W матеріалу, %, обчислюють по формулі:
W = ( G2 – G1 ) / G1 · 100
,де G1 — вага зразка матеріалу у висушеному стані, г ;
G2 — вага зразка матеріалу після витримки його у воді упродовж 24 годин, г.
Тропічна стійкість (тропікостійкость) визначається у електроізоляційних матеріалів, призначених для электрообладнання, що працює в умовах тропічного клімату.
Не захищені герметично закритими оболонками електроізоляційні матеріали піддаються наступним обробкам : високій температурі навколишнього повітря (45 — 55 ºС); зміні температури протягом доби (на 40 ºС і більш); високої вогкості повітря (90 — 95%); сонячній радіації (велика густина світлового і теплового потоку), цвілевих грибків (мікроорганізмів), ушкоджувальні багато електроізоляційних матеріалів органічного походження; комах і гризунів, ушкоджувальних ізоляцію в електроустаткуванні відкритого типу; повітря, содержащого сіль та пил.
Перераховані чинники надають руйнуючу дію на такі органічні матеріали, як бавовняні і шолкові тканини, а також багато пластмас з деревними наповнювачами. Ці матеріали можуть застосовуватися тільки в тому випадку, якщо вони використовуються в герметично закритих кожухах
або захищенних товстим шаром тропікостійких компаудів типу епоксидних і ін.
Найстійкішими до тропічних дій є матеріали неорганічного походження — електрокераміка, бесщелочнє стекло і ін. Високою стійкістю до тропічних дій володіють багато синтетичних діелектриків органічного походження (бакелітові, епоксидні, полівінілхлоридні кремнійорганічні смоли, фторопласти і пластмаси на їх основі з неорганічними наповнювачами склянє і азбестове волокно, кварцова мука, а також лаки, емалі і компаунди на основі цих смол).
Тропічну стійкість електроізоляційного матеріалу або виробу визначають спеціальними випробуваннями.
Питання для перевірки знань
Назвіть основні фізико-хімічні параметри матеріалів.
На що вказує кислотне число?
Яким обробкам піддаються не захищені герметично закритими оболонками електроізоляційні матеріали?