電気絶縁材料の特徴

電気絶縁材料は、電線を絶縁する材料です。高抵抗、電気強度 - 損失角の正接によって特徴付けられる、電圧および電気損失による絶縁破壊に耐える材料の能力、特定の誘電体が使用中に許容される最大温度によって特徴付けられる耐熱性。電気機器での長期使用。

電気絶縁材料 - 誘電体には固体、液体、気体があります。

電気における電気絶縁材料の目的は、異なる電位を持つ部品間に電流が流れないような環境を作り出すことです。

誘電体の電気的、機械的、物理化学的、熱的特性を区別します。

誘電体の電気的特性

バルク抵抗 — 直流電流が通過するときの誘電体の抵抗。平坦な誘電体の場合、これは次と等しくなります。

Rv = ρv (d / S)、オーム

ここで、ρv — 誘電体の固有体積抵抗、直流電流が誘電体の対向する 2 つの側面を通過するときの一辺 1 cm の立方体の抵抗、オーム cm、S は断面積です。電流が通過する誘電体（電極の面積）、cm2、e — 誘電体の厚さ（電極間の距離）、を参照してください。

誘電体表面抵抗

表面抵抗 — 電流が表面を通過するときの誘電体の抵抗。この抵抗は次のとおりです。

Rs = ρs (l / S)、オーム

ここで ps — 誘電体の比表面抵抗。直流電流が一方の側から反対側に流れるときの (任意のサイズの) 正方形の抵抗です。オーム、l- 誘電体表面の長さ (電流の流れ方向) )、cm、C — 誘電体表面の幅 (電流の流れに垂直な方向)、を参照してください。

誘電率。

ご存知のとおり、2 つの平行で対向する金属板 (電極) の間に閉じられた誘電体であるコンデンサーの容量は次のとおりです。

C = (ε S) / (4π l)、cm、

ここで、ε - 材料の比誘電率であり、所定の誘電体を有するコンデンサの容量と、同じ幾何学的寸法を有するが誘電体が空気 (むしろ真空) であるコンデンサの容量との比に等しい。 C — コンデンサ電極の面積、cm2、l — 電極間に閉じられた誘電体の厚さ、参照

誘電損失角

交流電流が印加されたときの誘電体での電力損失は次のとおりです。

Pa = U NS Ia、W

ここで、U は印加電圧、Ia は誘電体を通過する電流の有効成分、A です。

知られているように、Ia = AzR / tgφ = AzRNS tgδ、A、Azr = U2πfC

ここで、Azp は誘電体を通過する電流の無効成分、A、C はコンデンサの静電容量、cm、f は電流の周波数、Hz、φ — 誘電体を通過する電流ベクトルの角度この誘電体への印加電圧ベクトルの前に、度、δ - φ と相補的な角度から 90 ° (誘電体損失角、度)。

このようにして、電力損失の量が決定されます。

Pa = U22πfCtgδ、W

実際上非常に重要なのは、印加電圧 (イオン化曲線) の大きさに対する tgδ の依存性の問題です。

層間剥離や亀裂のない均質な絶縁では、tgδ は印加電圧の大きさにほとんど依存しません。層間剥離や亀裂が存在する場合、印加電圧が増加すると、絶縁体に含まれる空隙のイオン化により tgδ が急激に増加します。

誘電損失（tgδ）を定期的に測定し、以前の測定結果と比較することで、絶縁の状態、劣化の程度と強度が特徴付けられます。

絶縁耐力

電気設備では、コイルの絶縁を形成する誘電体は電界の作用に耐える必要があります。この場を生成する電圧が増加すると、チュールの強度 (電圧) も増加し、場の強度が臨界値に達すると、誘電体は電気絶縁特性を失います。絶縁破壊。

破壊が起こる電圧は破壊電圧と呼ばれ、対応する電界強度は絶縁耐力です。

絶縁耐力の数値は、絶縁破壊点における絶縁体の厚さに対する絶縁破壊電圧の比に等しくなります。

Epr = UNHC / l、kV / mm、

ここで、Upr — 降伏電圧、kV、l — 降伏点での絶縁体の厚さ、mm。

電気絶縁材料

誘電体の物理化学的特性

電気的特性に加えて、誘電体の次の物理化学的特性が区別されます。

酸価 — 液体誘電体に含まれる遊離酸を中和し、その電気絶縁特性を低下させるのに必要な水酸化カリウム (KOH) の量 (mg) を指定します。

粘度 — 液体誘電体の流動性の程度を決定し、巻線に含浸させる際のワニスの浸透能力や、変圧器などでの油の対流を決定します。

それらは、毛細管粘度計 (U 字型のガラス管) によって測定される動粘度、および特別な漏斗内の校正されたオリフィスからの流体の流れの速度によって決定される、いわゆる条件付き粘度を区別します。動粘度の単位はストークス（st）です。

エングラー度で測定される条件付き粘度。

熱抵抗 — 電気機器の推定通常動作期間に匹敵する時間、動作温度にさらされたときに材料がその機能を実行する能力。

加熱の影響下で、電気絶縁材料の熱老化が発生し、その結果、絶縁がそれに課せられた要件を満たさなくなります。

電気絶縁材料の耐熱クラス (GOST 8865-70)。文字は耐熱性のクラスを示し、括弧内の数字は温度、°Cを示します

Y (90) 液体電気絶縁材料に含浸または浸漬されていないセルロース、綿および天然シルクの繊維材料 A (105) 液体電気絶縁材料に含浸または浸漬されているセルロース、綿または天然、ビスコースおよび合成シルクの繊維材料 D (120) 合成材料 (フィルム、繊維、樹脂、化合物) B (130) 有機結合剤および含浸剤とともに使用されるマイカ、アスベストおよびガラス繊維材料 F (155) 合成結合剤物質および含浸剤と組み合わせられたマイカ、アスベストおよびガラス繊維材料 H (180) ) 雲母、アスベスト、およびガラス繊維をベースとした材料とシリコン結合剤および含浸化合物 C (180 以上) を組み合わせた雲母、セラミック材料、ガラス、石英、または結合剤なしまたは無機結合剤物質を含むそれらの組み合わせ

低温状態で非晶質状態を有する固体誘電体（樹脂、アスファルト）が軟化し始める軟化点。軟化点は、鋼球または水銀を使用して、加熱された断熱材がリングまたはチューブから絞り出されるときに決定されます。

試験材料が加熱されているビーカー (底部に直径 3 mm の開口部がある) から最初の滴が分離して落ちる滴点。

絶縁性液体蒸気と空気の混合物がバーナーの炎によって点火される蒸気引火点。液体の引火点が低いほど、その揮発性は大きくなります。

耐湿性、耐薬品性、耐霜性、耐熱帯性誘電体 - -45 °C ～ -60 °C の範囲の低温で湿気、酸、または塩基にさらされたときの電気絶縁材料の電気的および物理化学的特性の安定性。日中の気温が高く急激に変化する熱帯気候、高い湿度と汚染、カビ、昆虫、げっ歯類の存在が特徴です。

アークおよびコロナ誘電体に対する耐性 - 無声放電中に放出されるオゾンおよび窒素の影響に対する電気絶縁材料の耐性 - コロナ、ならびに電気火花および安定したアークの作用に対する耐性。

誘電体の熱可塑性および熱硬化性

熱可塑性電気絶縁材料は、冷たいときは最初は固体ですが、加熱すると柔らかくなり、適切な溶媒に溶解します。冷却後、これらの材料は再び固化します。加熱を繰り返しても、軟化して溶媒に溶解する能力が維持されます。したがって、このような材料を加熱しても、分子構造に変化は生じません。

これらとは対照的に、いわゆる熱硬化性材料は、適切なモードで熱処理を行うと硬化 (焼き付け) されます。加熱を繰り返しても軟化せず、溶媒にも溶解しません。これは、加熱中に分子構造に不可逆的な変化が起こったことを示しています。

断熱材の機械的特性には、最大引張強度、圧縮、静的および動的曲げ、および剛性があります。