Электроизоляционные материалы. Электротехнические материалы

Электротехнические материалы

Электротехническими называют материалы, характеризуемые определенными свойствами по отношению к электромагнитному полю и применяемые в технике с учетом этих свойств.

На практике различные материалы подвергаются воздействиям как отдельно электрических и магнитных полей, так и их совокупности. Электротехнические материалы в магнитном поле подразделяются на сильномагнитные (магнетики) и слабомагнитные, а в электрическом поле – на проводниковые, диэлектрические и полупроводниковые.

Проводниковые материалы

В качестве проводниковых материалов могут использоваться твердые тела, жидкости и газы. Среди твердых проводниковых материалов наиболее часто в электротехнике применяются металлы и сплавы.

По удельному электрическому сопротивлению металлические проводниковые материалы можно разбить на две основные группы: металлы высокой проводимости и металлы и сплавы и металлы и сплавы высокого сопротивления.

Проводниковые материалы первой группы применяются в основном для изготовления обмоточных и монтажных проводов, жил кабелей различного назначения, шин и т. д.; проводниковые материалы второй группы используются при производстве резисторов, электронагревательных приборов, нитей ламп накаливания и т. п. Особую группу составляют криопроводники и сверхпроводники – материалы, которые обладают ничтожно малым удельным электрическим сопротивлением при температурах, близких к абсолютному нулю.

К жидким проводникам относятся расплавленные металлы и различные электролиты.

Все газы и пары при низких значениях напряженности электрического поля не являются проводниками; при достижении некоторого критического значения напряженности электрического поля, обусловливающего начало ударной и фотоизонизации, газ становится проводником с электронной и ионной электропроводностью.

Провода и кабели

Обмоточные провода предназначены для изготовления обмоток электрических машин, аппаратов и различных приборов. По материалам, применяемым для изготовления токопроводящих жил, они делятся на медные, алюминиевые и из сплавов сопротивления.

По видам изоляцию обмоточных проводов классифицируют следующим образом: эмалевая; волокнистая и эмалево-волокнистая; бумажная; пластмассовая, включая пленочную; стекловолокнистая, стеклоэмалевая и сплошная эмалевая.

Установочные провода предназначены для распределения электрической энергии в силовых и осветительных установках при неподвижной прокладке на открытом воздухе и внутри помещений, а также для питания электродвигателей и подключения промышленных и лабораторных переносных приборов и аппаратуры. Данные провода выпускаются на напряжение 380, 660 и 3000 В круглой и плоской формы с медными и алюминиевыми жилами, которые изолируются резиной или пластмассой и располагаются параллельно либо скручиваются в сердечник.

Маркировка обмоточных и установочных проводов:

П – провод;

Э – эмалированные провода;

Т – повышенная нагревостойкость;

В – винифлекс;

К – жила константан мягкий;

Л – с изоляцией на основе масляных лаков;

А – алюминиевая жила;

М – медная жила;

ММ – жила мягкий манганин;

НХ – жила нихромовая проволока;

Д – два слоя изоляции

Ш – изоляция из шелкового, лавсанового, хлопчатобумажного волокна;

О – одного слоя изоляции;

Б – бумажная изоляция;

У – уплотненная изоляция;

Ф – фторопласт;

С – стекловолокнистая изоляция;

СТ – утоненное стекловолокно;

О – органо-силикатный состав;

ЖБ – биметаллическая жила (медь-никель);

Р – резиновая изоляция.

Например: марка провода ПЭТЛО – обмоточный провод изолирован высокопрочной эмалью повышенной нагревостойкостью и одним слоем обмотки из лавсанового волокна.

Монтажные провода применяются в основном короткими отрезками для неподвижной прокладки при внутри- и межблочных соединениях приборов, аппаратов и других электрических и радиотехнических устройств.

По типу изоляции монтажные провода делят на три группы: общего применения, нагревостойкие и высоковольтные.

Маркировка монтажных проводов:

М- монтажный провод;

В- поливинилхлоридная изоляция;

П – полиэтиленовая изоляция;

ПО – облученная полиэтиленовая изоляция;

Р – резиновая изоляция;

С – изоляция из стекловолокна;

Л – лавсановая изоляция;

Ф – фторопластовая изоляция;

Ш – шелковая изоляция;

К – капроновая оболочка;

Э – экран в виде оплетки из медной проволоки;

Т – тропическое исполнение;

У – усиленная жила;

Г – гибкий.

Например: марка провода МГСЛЭ – монтажный провод гибкий, изоляция из стекловолокна, изоляция лавсановая, экран в виде оплетки из медной проволоки.

Для воздушных линий электропередачи выпускаются неизолированные провода из меди, алюминия, алюминиевых сплавов, а также сталеалюминиевые провода, которые изготовляются путем скрутки из отдельных элементарных проволок. В некоторых случаях для повышения стойкости проводов к атмосферным воздействиям их поверхность покрывают термостойкой смазкой.

Кабельная линия – это линия для передачи электроэнергии или отдельных импульсов, состоящая из одного или нескольких кабелей с соединительными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями. Кабель представляет собой одну или несколько изолированных и скрученных между собой жил, заключенных в герметическую оболочку, поверх которой могут быть наложены защитные покровы для различных условий прокладки.

Кабели подразделяются на силовые и контрольные.

Силовые кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии к различным токоприемникам и распределительным устройствам при напряжении промышленной частоты и постоянном напряжении.

Контрольные кабели предназначены для присоединения электрических приборов и аппаратов в электрических распределительных устройствах с переменным напряжением до 660 В частотой до 100 Гц или постоянным до 1000 В.

Кабель состоит из трех основных элементов: токопроводящей жилы, изоляции и герметичных оболочек с защитными покровами.

Токопроводящую жилу изготавливают из электрической меди, чистого алюминия и в редких случаях из стали. Жилы для силовых кабелей с бумажной изоляцией могут быть однопроволочными или многопроволочными.

Маркировка силовых кабелей

Медные токопроводящие жилы в маркировке кабелей не обозначаются специальной буквой; наличие алюминиевой жилы обозначается буквой А в начале марки кабеля. Следующая за ней буква указывает на материал изоляции кабеля:

П – полиэтилен;

В – поливинилхлоридный пластикат;

Р – резина;

Пс – самозатухающий полиэтилен;

Пв – вулканизированный полиэтилен.

Бумажная пропитанная изоляция не имеет буквенного обозначения. Третья буква марки кабеля обозначает тип защитной оболочки:

А – алюминиевая;

С – свинцовая;

П – полиэтиленовая;

В – поливинилхлоридная;

Р – резиновая;

НР – оболочка из резины, не поддерживающей горения.

Следующие буквы обозначают тип защитного покрытия:

Б – броня из двух стальных оцинкованных лент с антикоррозионным защитным покровом;

Бн – то же, но не с горючим защитным покровом;

Г – отсутствие защитных покровов поверх брони или оболочки;

К – броня из круглых стальных оцинкованных проволок с защитным покровом;

П – броня из плоских стальных оцинкованных проволок с защитным покровом;

Бб – броня из профилированной стальной ленты;

Шв (Шп) – защитный покров из выпрессованного шланга из поливинилхлоридного пластиката (полиэтилена).

Маркировка контрольных кабелей

Отличие маркировки контрольных кабелей от маркировки силовых кабелей состоит в том, что на первом месте в марке контрольного кабеля ставится буква К, если кабель имеет медные жилы и буквы АК, если алюминиевые.

Например: ААШвУ 3х95 – силовой кабель с алюминиевыми жилами, в алюминиевой оболочке, с защитным покровом Шв, тремя одно-проволочными жилами номинальным сечением 95мм², с усилением;

КРВБГ 10х15 – контрольный кабель, резиновая изоляция, ПВХ оболочка, броня без наружного защитного покрова, десять жил сечением 1,5 мм².

Специальные кабели в зависимости от назначения и условий прокладки разделяются на гибкие высокого напряжения, для радиоустановок, аэродромные, для электросварки.

Электроизоляционные материалы

Электроизоляционными материалами называют диэлектрические материалы, предназначенные для создания электрической изоляции токоведущих частей в электрических и радиоэлектронных устройствах. Электрическая изоляция является неотъемлемой частью электрической цепи и прежде всего нужна для того, чтобы не пропускать ток по не предусмотренным электрической схемой путям.

Диэлектрики– вещества, основным электрическим свойством которых является способность поляризоваться в электрическом поле. В диэлектриках электрические заряды прочно связаны с атомами, молекулами или ионами и в электрическом поле могут лишь смещаться. Происходит разделение центров положительного и отрицательного зарядов, т. е. поляризация. Для диэлектрика характерным является весьма большое сопротивление прохождению постоянного тока. Диэлектрики могут быть газообразные, жидкие и твердые.

Диэлектрические материалы – класс электротехнических материалов, предназначенных для использования их диэлектрических свойств (оказывать большое сопротивление прохождению электрического тока и способность поляризоваться).

Газообразные диэлектрики

К газообразным диэлектрикам относятся газы и воздух, представляющий собой смесь газов и паров воды. В качестве электрической изоляции широко используют газы – азот, водород, углекислый газ. Электрические прочности этих газов при нормальных условиях мало отличаются друг от друга и могут с достаточной точностью приниматься равным прочности воздуха.

Преимуществами газов перед остальными видами диэлектрических материалов являются высокое удельное сопротивление, малый тангенс угла диэлектрических потерь, малая (близкая к единице) диэлектрическая проницаемость. Наиболее важным свойством газов является их способность восстанавливать электрическую прочность после разряда.

Жидкие диэлектрики

Жидкие диэлектрики представляют собой электроизоляционные жидкости, используемые в электрических аппаратах высокого напряжения, а также в блоках электронной аппаратуры. Применение электроизоляционных жидкостей позволяет обеспечить надежную и длительную работу электрической изоляции, находящихся под напряжением элементов конструкции, и отводить от них теплоту, выделяющуюся при работе.

В качестве жидких диэлектриков наибольшее распространение получили нефтяные электроизоляционные масла, которые делятся на три группы: для трансформаторов и высоковольтных выключателей, для пропитки бумажной изоляции конденсаторов, для высоковольтных кабелей. Реже используют синтетические масла: совол, совтолы и кремнийорганические жидкости.

Твердые диэлектрики

Полимеры