Elektrické izolační materiály: typy, vlastnosti, charakteristiky a aplikace

Izolační materiály jsou navrženy tak, aby omezily struktury a jednotlivé prvky z kontaktu s určitým prostředím. Podle tohoto principu se zabývá výstavbou vodních, parních a tepelně izolačních materiálů. V oblastech, kde se používají elektrické vodiče, je nutný jiný druh izolace - ve formě dielektrik. Jejich úkolem je vyloučit kontakty mezi aktivními vodiči proudu a materiály, které nejsou vypočteny pro tuto funkci. Technické cíle, zařízení, stavební konstrukce a dokonce i dekorativní povlaky mohou působit jako cíle. Elektroizolační materiály naopak vytvářejí překážku pro průchod elektrického proudu bez ohledu na to, zda je variabilní nebo konstantní.

Klasifikace izolátoru

Elektrické izolátory se liší svým původem a stavem agregace. Co se týče původu, jako znamení se odlišuje od organických a anorganických materiálů, jakož i přírodních a syntetických surovin. K přírodním materiálům patří slída, která je charakterizována silou, pružností a schopností štěpení. Jedná se o anorganický dielektrikum přírodního původu. Naopak, ve skupině syntetických organických látek lze poznamenat chemické sloučeniny s vysokou molekulovou hmotností. Ve formě připravené k použití jsou nabízeny jako plasty a elastomery. Hlavní provozní rozdíly jsou určeny klasifikací elektrických izolačních materiálů podle stavu agregace. Pevná a kapalná, jakož i plynná dielektrika jsou rozlišována.

Vlastnosti stávajících izolátorů

Hlavním úkolem dielektrika je poskytnout izolační funkci. Protože jako základní výkonové vlastnosti lze zaznamenat zvýšený odpor, malou tečnu ztrátové dielektrické a vysoké napětí na rozbití - již zmíněné rozdělení. Odpor určuje, jak bude materiál schopen bránit vedení proudu různými parametry kontaktování elektrický obvod. Ztráta dielektrika naopak naznačuje vliv izolátoru na výkon aktivního vodiče - tato hodnota by měla mít tendenci k nule, ale častěji vysoká rezistivita vede jen ke zvýšení ztrát v hlavním okruhu. Rovněž jsou důležité a penetrační vlastnosti elektrických izolačních materiálů, které jsou určovány napětím. V tomto případě můžeme mluvit o přímé propustnosti cílového materiálu. Kromě toho jsou všechny uvedené vlastnosti fixní pouze tehdy, když byla zaznamenána stabilita jejich "práce" v čase a při dané teplotě. Někdy je frekvence elektrického pole indikována jako parametr stability během testování.

Vlastnosti elektrických izolátorů

Jednou z hlavních vlastností dielektrika je povrchová odolnost. Toto je odpor, který nastává, když proud proudí přes povrch materiálu. Dalším nejvýznamnějším znakem je dielektrická konstanta. Jak již bylo uvedeno, propustnost přímo souvisí s průchodností cílového materiálu. A fyzické a chemické vlastnosti si zasluhují zvláštní pozornost. Z nich je patrná absorpce vody, viskozita a kyselost. Absorpce vody indikuje stupeň porozity materiálu a přítomnost ve vodě rozpustných prvků. Čím vyšší je tato hodnota, tím vyšší je účinnost materiálu jako dielektrika. Na druhé straně viskozita je charakterizována tekutostí, která je důležitá pro určení interakce materiálu s kapalným nebo roztaveným dielektrikem. Kyselé čísla jsou obvykle charakterizovány tekutým dielektrikem. Například hlavní vlastnosti elektrických izolačních materiálů jsou sníženy na schopnost neutralizovat volné kyseliny obsažené v 1 g materiálu. Přítomnost volných kyselin snižuje elektrické izolační vlastnosti elektrických izolátorů.

Plynové izolátory

Prakticky všechny plynné elektroizolační materiály poskytují dielektrickou konstantu, což je faktor 1. Výhody těchto výrobků zahrnují malý podíl dielektrické ztráty, ačkoli stupeň rozpadu je také malý. Zpravidla je hlavním plynným médiem s funkcí elektrického izolátoru vzduch, který je doplněn o speciální vměstky. Ale dodnes je také používán plyn SF6, který se používá jako dielektrický základ. Plynné typy elektrických izolačních materiálů jsou založeny na fluoridu sírovém, který poskytuje vyšší ochranu v indexu rozkladu a v některých případech je také pozorováno obloukové obloukování. Pokud jde o náročné provozní podmínky cílového objektu ochrany, může být plynné médium doplněno organickými izolátory.

Pevná dielektrika

Izolace tohoto druhu jsou typicky chápány jako materiály jako sklo, křemen, porcelán, plasty a pryž. Jejich původ může být přirozený a syntetický. V tenkých vrstvách izolátorů mohou být zvýšeny indikátory odporu a poruchového napětí - tyto hodnoty závisí na dielektrické konstantě a elektrické síle konstrukce. Zvýšením potenciálního rozdílu ve vztahu k pevnému nebo kapalnému dielektrikum se zvýší proud procházející cílovým objektem. Výsledkem je, že tento jev přispívá k vytvoření kladného prostorového náboje v blízkosti katody na pozadí separace elektronů. Elektrické poruchy mohou být považovány za důsledek zkreslení nabitého pole ve struktuře samotného izolátoru. Elektrické izolační materiály v pevném stavu jsou polarizované, proto jejich dielektrická konstanta překračuje jednotu. Také v okamžiku aplikace variabilních elektrických polí přispívá polarizace ke vzniku dielektrických ztrát. V této souvislosti je třeba zdůraznit materiály, které mají minimální dielektrické ztráty i ve vysokofrekvenčních polích. Jedná se o polyethylen a křemen.

Kapalná dielektrika

Tekuté izolátory zahrnují syntetické kapaliny, oleje, pasty, laky a pryskyřice. Zvláště běžné minerální oleje, které jsou výrobkem rafinace ropy a představuje kombinaci kapalných uhlovodíků. Používají se v olejových spínačích, malých transformátorech, kondenzátorech a kabelech. Populární a kapalná elektrická izolace ve formě impregnace. Často se používá při přípravě kabelů a stejných kondenzátorů k práci. Materiálem je papírová izolace, ve které je papír nosič a impregnace je aktivní ochranné médium.

Izolace objímky

Jedná se o materiál ze skupiny mechanických ochranných zařízení, které zajišťují vnější fyzickou ochranu. Obvykle se používá flexibilní vložka, která chrání vodiče výkonových jednotek, transformátorů a kabelů. Stejným principem funguje tradiční izolační páska, jejímž úkolem je vytvořit fyzickou bariéru. Rukávy také působí jako vrstva, s níž se netýká proudový zdroj na elektrochemické úrovni. Nicméně mezi nedostatky tohoto materiálu dochází k rychlému opotřebení.

Kondenzátory

Elektrická izolace je důležitou podmínkou plného výkonu kondenzátorů. V některých případech samotný kondenzátor působí jako dielektrikum ve složení složitého elektrického obvodu. Taková zařízení mají různé aplikace, včetně neutralizace indukčních účinků v řadách střídavý proud akumulace náboje, stejně jako přijímání proudových impulzů pro všechny druhy aplikací. Chcete-li použít kondenzátor jako izolační bod, musíte mít představu o požadované kapacitě. V zařízeních se vypočte na základě charakteristik systému nebo výpočtem velikosti poplatku na desce. Ve vlastní konstrukci poskytují ochrannou funkci elektrické izolační materiály ve formě laků a olejů. V závislosti na druhu kondenzátoru je také určena sada sekundárních funkcí - například při zohlednění hořlavosti, odolnosti proti vlhkosti, odolnosti proti opotřebení atd.

Vakuum jako izolátor

Plynné médium s extrémně nízkým tlakem může vytvářet podmínky, když plyn jednoduše nemůže vytvářet zřetelný proud v mezeře mezi elektrodami. Takové podmínky se nazývají izolační vakuum. Při srážce s elektrony nebo pozitivními ionty, které létají z elektrod, dochází velmi zřídka k ionizaci molekul plynu pod nízkým tlakem. Tzv. Vysoký podtlak pod podmínkou konstantního napětí až do 20 kV na povrchu katody může být bez porušení při intenzitě pole v pořadí 5 MV / cm. Když mluvíme o anodě, napětí by mělo být několikanásobně vyšší. A přesto výrazné zvýšení napětí přispívá k tomu, že vakuové izolační materiály ztrácejí svůj ochranný potenciál. Rozpad v tomto případě může nastat v důsledku výměny nabitých částic ve svazku katodové anody. Dielektrika tohoto typu je častěji používána v elektronice. Používají se k urychlení elektronů v běžných zařízeních a v rentgenových zařízeních k zajištění vysokonapěťových aplikací.

Sloučenina jako hlavní dielektrikum v radiotechnice

Poměrně praktické použití a levné způsoby, jak dielektrické ochrany. Sloučenina se aplikuje na pracovní plochu, po níž vytvrzuje, plně získává základní funkční vlastnosti. Současně nelze říci, že sloučeniny jsou nutně pevné izolační materiály, protože existují také odrůdy typu kapaliny. Dokonce i v provozním stavu se netvrdnou. K dispozici jsou také hrnčířské a impregnační typy tohoto materiálu. Charakteristickým znakem všech sloučenin je úplná absence rozpouštědel v kompozici. To umožňuje zajistit jemnou impregnaci složitých elektromechanických částí a zařízení.

Moderní elektrické izolační materiály

Nová generace elektrických izolátorů zahrnuje širokou skupinu polymerních materiálů. Jedná se především o filmové výrobky, které poskytují dielektrický efekt vytvořením vhodného pláště. Film je vyroben ve formátu válců, jejichž tloušťka se pohybuje od 5 do 250 mikronů. Vedle základních elektrických izolačních vlastností se tyto fólie vyznačují pružností, pružností, pevností a odolností vůči trhání. Snadno použitelná a polymerová izolační páska, která má tloušťku 0,2-0,3 mm. Takové materiály ztrácejí z mnoha tradičních dielektrik pouze v jedné kvalitě - environmentální bezpečnosti. Nejde o nejnebezpečnější materiál, pokud jde o toxickou hrozbu, a proto se používá převážně v průmyslu, i když existují výjimky.

Oblasti použití elektrického izolátoru

Prakticky jsou použity všechny oblasti, ve kterých je elektroinstalace zapojena v jedné nebo jiné formě, a dielektrické prostředky. Základním příkladem jsou kabely, které obdrží několik vrstev izolace, elektrické i mechanické. Přístroj může být nazýván druhým nejoblíbenějším používáním této izolace. Z účinků proudů omezují jak jednotlivé části hardwaru, tak technologické jednotky v elektrických strojích. Ve stavbě jsou také požadovány prostředky izolace od proudu. Například elektrické izolační materiály se také podílejí na pokládání domů a ulic. Použití dielektrik umožňuje ušetřit materiály, které jsou v blízkosti vodivého obvodu. V některých případech se tato izolace ospravedlňuje jako prostředek ke snížení ztrát napětí v hlavní linii.

Závěr

Rozsah možností elektrické izolace je poměrně široký, což umožňuje účelně vybrat materiál speciálně pro specifické potřeby. Například v každodenním životě jsou běžné typy elektrických izolačních materiálů, stejně jako dielektrika ve formě dílů. V průmyslu a ve stavebnictví lze použít plynové a kapalné prostředí. Komunální koule pokrývá téměř celou řadu elektrických izolací, protože podmínky ochrany mohou být velmi odlišné.