Волокнистые материалы

К ним относятся текстильные материалы, дерево, бумага, картон, асбест. К преимуществам относятся дешевизна, довольно высокая механическая прочность и гибкость, удобство обработки. Недостатки – невысокая электрическая прочность и теплопроводность, гигроскопичность. Свойства таких материалов могут быть существенно улучшены путем пропитки.

Дерево является одним из первых электроизоляционных и конструкционных материалов, получивших применение в электротехнике, чему способствовали его дешевизна и легкость механической обработки. Основой дерева, как и всякого растительного волокна, является органическое вещество – целлюлоза, представляющая собой полимерный углеводород (С₆Н₁₀О₅) _n, молекулы которого имеют вид длинных цепей с числом звеньев до двух тысяч. Целлюлоза имеет относительно большие диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь e _r =(6,5...7); tgd = (0,005...0,01).

Более тяжелые породы деревьев имеют большую механическую прочность, чем легкие. Прочность поперек волокон у дерева меньше, чем вдоль.

К недостаткам дерева относятся высокая гигроскопичность, которая резко снижает электроизоляционные свойства, а также приводит к растрескиванию и короблению, нестандартность свойств в зависимости от направления выпиливания, наличие сучков и других дефектов, низкая нагревостойкость и горючесть. При пропитке дерева льняным маслом или различными смолами свойства улучшаются. Если детали из дерева предназначены для работы в трансформаторном масле, то после сушки они пропитываются тем же маслом.

В электротехнике дерево применяется для изготовления рукояток рубильников, деревянных опор линий электропередачи и связи, крепежных деталей трансформаторов высокого и низкого напряжения, фанерного шпона, пазовых клиньев электрических машин и т.п.

Наиболее тонкий и высококачественный вид электроизоляционной бумаги – конденсаторная бумага, применяемая для изготовления диэлектрика конденсаторов. Конденсаторную бумагу изготовляют из сульфатной древесной целлюлозы. Бумага не является высокочастотным диэлектриком. На переменном токе она используется до частоты 10 кГц.

Помимо конденсаторной бумаги выпускаются кабельная бумага различных марок, телефонная бумага марок КТ и КТУ, пропиточная бумага (употребляется для производства гетинакса) и намоточная бумага.

К числу «старейших» материалов, применяемых в качестве электроизоляционных, относится электрокартон. Это связано с его низкой стоимостью и хорошими технологическими свойствами. В сочетании с высокой стабильностью и механической прочностью при пропитке электрокартона трансформаторным маслом можно получить изоляцию с высокими электрическими параметрами.

Электроизоляционный картон широко применяется в качестве основного твердого материала в силовых трансформаторах, для которых он выпускается нескольких различных марок.

Лакоткани – гибкие электроизоляционные материалы, представляющие собой ткань, пропитанную электроизоляционным лаком. К пропитанным волокнистым материалам относятся также лакобумаги и электроизоляционные ленты. Основа пропитанных материалов – ткань или бумага – обеспечивает высокую механическую прочность, гибкость и определенную эластичность. Электроизоляционные лаки, заполняя при пропитке поры ткани, образуют на поверхности после высыхания прочную пленку, которая обеспечивает хорошие электрические свойства и стойкость к действию влаги. Лакоткани находят применение в электрических машинах, аппаратах, кабельных изделиях в виде различных лент, прокладок, оберток и др.

В зависимости от типа пропитывающего лака лакоткани подразделяются на светлые (желтые), изготовляемые на масляных лаках, и черные – на масляно-битумных лаках.

Светлые лакоткани имеют высокие электрические характеристики, устойчивы к воздействию нефтяных масел, бензина, воды, но имеют повышенную склонность к тепловому старению, в процессе которого возрастает жесткость при нагревании.

Черные лакоткани обладают более высокими, чем светлые, электрическими характеристиками, влагостойкостью и меньшим тепловым старением, но не стойки к воздействию масел и бензина. Лакоткани, в которых в качестве основы используется капроновая ткань, превосходят по своей эластичности шелковые, но они менее устойчивы к резкому повышению температуры, например при пайке изолированных проводников.

Асбест – название группы минералов, обладающих волокнистым строением. Наиболее распространен хризотиловый асбест состава 3MgO·2SiO₂·2H₂O. Преимущество асбеста перед органическими материалами - его высокая нагревостойкость. При температурах 400–500 °С из асбеста выводится вода, изменяется его кристаллическая структура и теряется механическая прочность. Асбест не применяется в изоляции для высоких напряжений и высоких частот. Применяется в виде пряжи, лент, тканей, бумаг, картонов и других изделий. Эти изделия сравнительно грубые, жесткие и толстые по сравнению с органическими волокнами.

Дата добавления: 2015-07-19