Электроизоляционные пластмассы

Комментарии к рис. 4.30

Пластмассы находят применение в электротехнике как в качестве электроизоляционных, так и в качестве конструкционных материалов. Пластмассы частично или полностью состоят из полимерных соединений и характеризуются способностью под влиянием внешнего давления приобретать определенную форму, соответствующую очертаниям пресс-формы, используемой для изготовления изделий. Пластмассы получают на основе различных натуральных и искусственных смол, они успешно заменяют фарфор, металлы, каучук, стекло.

Они обладают высокие механические свойства; хорошие электроизоляционные свойства, что позволяет их использовать в качестве диэлектриков; высокая стойкость к коррозии; высокая химическая стойкость; низкая гигроскопичность; хорошие оптические свойства и прозрачность; легкость. К недостаткам относят ползучесть, пониженная прочность при переменных нагрузках, быстрое старение.

В большинстве случаев пластмассы состоят из связующего вещества и наполнителя. В состав пластмасс также входят пластификаторы, стабилизаторы, красители.

Связующие вещества определяют свойства пластмасс. В качестве органического связующего применяют натуральные и синтетические термопластичные и термореактивные смолы (полимеры), кремнийорганические и фторорганические полимеры и другие материалы, обладающие способностью деформироваться при нагревании и давлении. В отдельных случаях применяют и неорганические вещества (цемент, стекло).

Наполнители, обладая способностью прочно сцепляться со связующим веществом, придают пластмассам требуемые свойства - механическую прочность (древесная мука, асбест), теплопроводность (молотый мрамор, кварц), диэлектрические свойства (молотая слюда или кварц), нагревостойкость (асбест, стекловолокно).

Введение наполнителей уменьшает объемную усадку пластмасс, однако повышает гигроскопичность и ухудшает их электроизоляционные свойства,

поэтому в пластмассах с высокими диэлектрическими характеристиками наполнитель часто отсутствует.

Пластификаторы вводят в пластмассы для повышения пластичности и холодостойкости, а также для предупреждения прилипания изделий к стенкам пресс-формы при прессовании. Однако большое количество пластификатора приводит к понижению теплостойкости и механической прочности пластмасс. В качестве пластификаторов применяют маслообразные синтетические жидкости с высокой температурой кипения (стеарин, сульфитную целлюлозу).

Стабилизаторы способствуют длительному сохранению пластмассами своих основных свойств.

Красители придают пластмассам определенную окраску.

 По применению пластмассы делят на:

- конструкционные (для изготовления корпусов приборов, ручек управления и других деталей);

- электроизоляционные (для каркасов катушек, панелей, плат и пр.);

- специальные (магнитодиэлектрики, электропроводные).

По химическим свойствам пластмассы делятся на термопластичные и термореактивные.

Широкое применение в электрических машинах, аппаратах, трансформаторах, приборах получили слоистые пластики, преимущственно электроизоляционного назначения. К слоистым пластикам относятся гетинакс и текстолит с разными наполнителями и древеснослоистые пластики.

Порообразователи -вещества, которые при нагревании выделяют большое количество газов, создающих пористую структуру пластмасс.

По сравнению с чистыми полимерами пластмассы на их основе обладают несколько худшими электроизоляционными свойствами. Обычно ε = 5-8; Е_пр=5-20кВ/мм. Лучшими характеристиками обладают пластмассы на основе кремнийорганических связующих.

Слоистые пластики - это материалы, состоящие из чередующихся слоев листового наполнителя (бумага, ткань) и связующего вещества.

Гетинакс -листовой слоистый материал, в котором наполнителем являются листы пропиточной бумаги толщиной 0,1-0,12 мм. Процесс производства заключается в пропитке бумаги бакелитовыми лаками и последующей резке ее на листы определенных размеров. Высокая стойкость к минеральным маслам. Гетинакс в виде листов и досок толщиной от 0.2 до 50 мм марок 1, 2, 3, ЛГ и 5 предназначен для работы при 50Гц, 6 и 7 при высоких частотах. Гетинакс марки ЛГ изготовляется на основе лавсановой бумаги и эпоксидной смолы. Марки ЛГ и 5 отличаются повышенной электрической прочностью, 1, 2 и 3 - повышенной механической прочностью.

Используется для изготовления плоских электроизоляционных деталей и оснований. Е_пр в направлении, перпендикулярном слоям, 20-40кВ/мм. ε = 5-6. Дугостойкость гетинакса низкая. Легко поддается механической обработке. Может применяться при температуре не выше 120° (класс Е). Холодостойкость - 65°С. Гетинакс марок 1, 2 и 5 может работать в маслонаполненных аппаратах.

Текстолит.Наполнителем в нем является хлопчатобумажная ткань. Электрические характеристики по сравнению с гетинаксом несколько ниже, выше ударная вязкость (не колется!). Легче подается механической обработке. Значительно дороже (в 5-б раз). Применяется для изоляционных деталей, несущих ударную нагрузку или работающих на истирание (детали переключателей и т.п.). Нагревостойкость 105°, холодостойкость - 65°. Е_пр = 5 - 18 кВ/мм.

Обладает низкой дугостойкостью, так как его связующее - бакелитовая смола - под действием электрических искр легко науглероживается.

Стеклотекстолит.Наполнитель - электроизоляционная бесщелочная стеклянная ткань. Обладает повышенной влагостойкостью и нагревостойкостью, лучшими электрическими и механическими характеристиками, чем гетинакс и текстолит, но хуже обрабатывается.

Диапазон раб температур: на бакелитовых смолах от -65° до 130°, на кремнийорганических от -65^° до 180°. Е_пр = 12-50 кВ/мм.

Выпускается в листах и в рулонах.

Намотанные электроизоляционные изделияизготовляют в виде цилиндров и трубок диаметром от 6 до 1200 мм при толщине стенки от 1,5 до 10 мм. Основная область применения - внутренняя изоляция в трансформаторах и других аппаратах.

Механические и электрические характеристики несколько хуже, чем прессованных пластмасс. Диапазон температур для бумажно - бакелитовых от -65°С до 105°С, стелоэпоксидофенольных от -65°С до 155°С, кремнийорганических от -65°С до 180°С. При использовании в трансформаторном масле при температурах не выше 95°С.

Все слоистые пластмассы обладают значительным водопоглощением: от 2 до 8% (за 24 часа). Поэтому для придания им после механической обработки водостойкости поверхности следует покрывать лаком (бакелитовым, эпоксидным и т.д.) с последующей запечкой при оптимальной температуре.

Е_пр бумажно - бакелитовых трубок и цилиндров = 8-16 кВ/мм; стеклотекстолитовых 5-10 кВ/мм.