> Техника, страница 48 > Изоляционные электротехнические материалы
Изоляционные электротехнические материалы
Изоляционные электротехнические материалы, технич. диэлектрики с большим удельным электрич. сопротивлением, применяемые для изоляции в электрич. машинах, аппаратах, приборах и на линиях электропередач.
Классификация. По своему составу, физич. состоянию, макро- и микростроению, физич. свойствам, исходному сырью, способам его переработки, областям и случаям применения, наконец, по разным экономии, признакам, как, наир., цене действительной или возмоя-сной, мощности выпуска и потребления, в зависимости от производящих стран и прочие—И.э.м. представляют многообразие, не имеющее- примеров в др. отраслях промышленности. Производство И.э.м. врезывается в чрезвычайно большое число отраслей промышленности, не просто пользуясь их продукцией, но и своеобразно направляя производственные процессы. Керамическая, стекольная, горнодобывающая и горноперерабатывающая, текстильная, бумажная, лаковая, деревоперерабатывающая, деревообрабатывающая, общехимическая, нефтяная и т. д. промышленности содержат в себе отрасли, представляющие отделы промышленности изоляционной.Кроме того, при технич. применении того или иного И. э. м. функционально важной всегда бывает не какая-либо одна электрич. характеристика, а совокупность многих как электрич., так и разных других свойств. Вполне понятно поэтому, что классификации И.э. м. могут быть весьма разнообразны в зависимости от основных признаков, лежащих в основе деления.
Если бы феноменология диэлектриков была изучена достаточно глубоко и характеристики диэлектриков могли, через установление различных связей между ними, рассматриваться как не независимые между собой, то отдельные классификации И.э.м. могли бы быть сведены к более общим, их объединяющим. Однако, при настоящем состоянии знаний диэлектриков приходится либо давать, применительно к частным задачам, специальные классификации по отдельным признакам либо идти на объединенную классификацию, но очень приблизительной точности и не выдержанную логически в смысле деления по одному основному признаку.
Примерами классификаций выдержанных, но бедных по содержанию, м. б.: функциональная (табл. 1), классификация по физич. состоянию (табл. 2), по величине удельного поверхностного электрич. сопротивления (табл. 3), по теплостойкости и прочности на изгиб (табл. 4), по дугостойкости (табл. 5), по огнестойкости (табл. 6), по влагостойкости, и т. д. Подобных классификаций может быть весьма много, и каждая из них
ννι
иЗОЛЯЦИОННЫЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
υυζ
Таблица 1Ф у н к ц к о и а л ь н а я классификация электроизоляционных материалов.
Функция
Основные требования, вытекающие из функции
Род И. э. метров.
Примеры И. э. метров.
Область применения
Служить диэлектрической средой без механич. функции
Служить диэлектрической средой без механич. функции, но с теплоохлаждающей
Служить электрич. разделом, иногда— механич. соединением, причем ббль-шая часть механич. прочности системы осуществляется помимо данного материала
Служить электрич. разделом двух сред, несущим также функцию механич. разъединения
Служить электрич. изолятором, неся всю механич. ответственность за прочность системы
Нести механическ. функцию при сравнительно менее ответственной электрической
Необходимость помещения И. э. м. в твердую оболочку, механически уединяющую созданную среду от внешнего мира
Необходимость помещения И. э. м. в твердую оболочку, механически уединяющую созданную среду от внешнего мира, и необходимость достаточной теплопроводностью или подвижностью обеспечить теплоотдачу
Необходимость сочетания таких И. э. м. с другими, и в особенности с проводниками, на которые падает бблыная часть механич. ответственности
Необходимость обладания достаточною механич. прочностью, чтобы выдерживать усилия (давление, толчки и нр.); геометрическ. форма с преимущественным развитием двух измерений
Необходимость обладания высокими механич. характеристиками, практически не меняющимися в Г-ных пределах условий службы
Необходимость обладания высокими механич. характеристиками при хорошей способности получать точные и иногда сложные геометрии. формы и большой устойчивостью в отношении указанных свойств в Г-ном промежутке условий службы
Вакуум
Газы при атмосферном давлении Сжатые газы
Изоляционные масла и другие жидкости
Заливочные составы, Пропиточн. составы
Затвердевающие (от высыхания, от химии. процесса, от. охлаждения) пропитки
Доски, пластины, листы
Изолирующие сосуды
Изолирующие трубки
Обмотки, оплетки, обвивки
Изоляционные ткани
Преимущественно неорганич. И. э. м. большой механич. прочности
Отформованные И. э. м., обработанное дерево, отчасти керамические массы
Азот
Трансформаторные масла
Выключательные масла
Различные изоляционные масла Жидкие, полужидкие и пластичные составы
Изоляционные масла Жидкие и полужидкие составы
Краски
Лаки
Эмали
Обработан, дерево, слоистые И. э. м., каменные породы Керамич. стекольн. массы, переработанные каменные породы, резиновые продукты, пластические органическ. массы
Пропитан, оплетки, керамич. и стекольные массы
Лента, тесьма, полотно и прочие.
Каменные породы натуральные
Переработанные каменные породы
Керамич. и стекольные массы
Источники высокого напряжения, конденсаторы высокого напряжения Конденсаторы
Конденсаторы
Трансформаторы,
кабели
Выключатели
Конденсаторы
Кабельные муфты, вводы и тому подобное.
Кабели
Машино- и аппа-ратостроеиие, пластин. И. э. м., бумажные конденсаторы Машино- и аппара-тоетроение Слоистые И. э. м.,машиностроение Проволока
Распределительные устройства, баки трансформаторов Элементы, аккумуляторы, гальвано-технич. ванны
Провода, жидкие реостаты
Провода и кабели Машиностроение
Распределительные доски, щиты и т. д., изоляторы Изоляторы, архитектурные детали, несущие электрич. функцию
Керамич. и стекольные массы Изоляторы, конденсаторы
Установочные электроизделия, части электрич. аппаратуры и машин, радиоизделия полезна в отдельном частном случае. Необходимо отметить в частности еще деление Ч. А. Бетмана (1918 год) И. э. м. на вещества, угол диэлектрич. потерь которых < 45°, и вещества, у которых этот угол > 45°. Примерами общих классификацийм. б.: ^классификация Гемминга, принятая в С. Ш. А. (табл. 7), де лящая все И. э. м. на девять классов и приурочивающая к каждому классу определенную совокупность различных" свойств, и 2) английская классификация Британской ассоциации инженерных стандартов (табл. 8).
Строение. Электрич. свойства И. э. м. существенно зависят от строения этих диэлектрич.
Таблица 2.—Ф из ич е с к а я классификация электроизоляционных материалов.
_ „I Наиболее высокий достижимый пока вакуум (вакуум сэлектрич. крепостью 400 kV/лш
При нормальном давлении
Сжатые
Применяемые в жидком виде
Затвердевающие после нанесения
Переходящие в полутвердое или твердое состояние, обратимое
Переходящие в полутвердое или твердое состояние, необратимое
Искусственные
Естественные
Воздух
Азот
Водород
Светильный газ
Углекислота
Аргон
Азот
Водород
Минеральные масла Дегтярные масла Скипидар Животные жиры Растительные масла Деготь
Растворы смол в маслах
Лаки на смоляном основании Асфальтовые лаки Лаки на основании эстеров целлюлозы Олифы Краски Эмаль
Заливочные составы
Некоторые замазки
Асфальта
Эстеры целлюлозы
Воски
Парафин
Смолы
Каучук, гуттаперча и тому подобное.
Пропиточные компаунды
Некоторые замазки Синтетич. смолы в ста-I дии А и В Вулканизованный каучук
Асбестовые электроизоляционные составы Бумага, картон, прес-шпан
Ткани и пряжа, не-пропитанныеи пропитанные Эбонит
Синтетич. смолы в ста дии С, без наполнителей и с наполнителями Стекло
Стеатитовый фарфор Фарфор
Каменные массы ч Плавленый базальт Камеди
Смолы, озокерит, церезин Асбест Дерево
Жировик, необожен-{ ный и обожженный Шифер Мрамор
Слюда и материалы на слюдяном основании Гранит сред, в особенности при переменном характере возникающих в них электрич. полей. Выбор И. э. м. того или другого строения зависит от ряда оснований, учесть которые в большинстве случаев бывает не легко, т. к. каждый вид строения имеет свои выгодные и невыгодные стороны.
Наиболее распространенные И. э. м.—слоистые, с чередующимися слоями разной физи-ко-химич. природы. Слоистое строение обла
Таблица 3. —Г е р м а н с к а я классификация И. э. м. по величине электрического поверхностного сопротивления.
| Балл поверх | Величина поверхностного сопроти |
| ностного со | вления в МУ через 1 мин. после того |
| противления | как наложено напряжение |
| 0 | Менее о ,101 |
| 1 | 1—0,01 |
| 2 | 100—1 |
| 3 | 10 000—100 |
| 4 | 1 000 000—10 000 |
| 5 | Более 1 ооо ооо |
дает многими преимуществами как в отношении легкости производственных процессов, так и в отношении свойств полученных продуктов. Особенно важна большая электрич. крепость таких материалов, обусловленная именно расчлененностью диэлектрика в направлении наибольшего градиента поля. Как давно известно, электрич. крепость диэлектриков есть убывающая функция их толщины (смотрите Диэлектрики) и потому напряжение
Таблица 4. — Германская классификация электроизоляционных материалов.
| Разряд | Теплостойкость, °С | Крепость на изгиб, кг/сл1* | ||
| по меньшей мере | ниже | по меньшой мере | нише | |
| I | 150 | 500 | ||
| II | 150 | — | 350 | 500 |
| III | 150 | — | 200 | 350 |
| IV | 150 | — | — | 150 |
| V | 150 | — | — | _ |
| VI | 100 | 150 | 350 | — |
| VII | 45 | 100 | 250 | — |
| VIII | — | 65 | 125 | — |
| IX | — | 45 | 125 | — |
| X | Искростойкие изолирующие материалы | |||
пробоя для стопки слоев диэлектрика превосходит напряжение сплошного слоя с толщиной, равной толщине указанной стопки. Отсюда хорошо известное в электропромышленности подразделение толщи изоляции на ряд отдельных слоев (цементные прокладки и графитовые промазки в головке фарфоровых изоляторов, конденсаторные вводы, различные слоистые диэлектрики). Генрихе указал (1898 г.) на возможность значительно повысить электрич. крепость материала, вырабатывая тонкослоистую изоляцию; в СССР работает над тем же вопросом А. Ф. Иоффе, добиваясь слоистости весьма тонкой. Однако, достоинства всех слоистых И. э. м. как с толстыми, так и с тонкими слоями необходимо связаны и с недостатками, обусловленными тем же самым фактором, что и достоинства: неоднородностью строения. А именно: 1) малая электрич. крепость в направлении слоев; 2) возникающее вследствие этого технич. затруднение с краем слоистого диэлектрика, поскольку он оказывается электрически слабым местом и требует особых мер электрич. защиты; 3) большие диэлектрич. потери, особенно при значительных частотах поля, с происходящими отсюда последствиями в виде нагревания, понижения электрич. крепости, во многих случаях понижения механич. свойств и т. д.; 4) чрезвычайно невыгодные условия таких И. э. м. в полях ударных и при крутом фронте волны; 5) резко выраженная механич. анизотропия и существенно различное значение механич. характеристик в разных направлениях; 6) неприспособленность подобных И. э. м. к резким изменениям ί°, могущим во многих случаях вследствие разницы тепловых расширений отщеплять слои друг от друга и разрушать И. э. м.; наконец,
7) облегченные условия постарения подобных И. э. м. вследствие сильно развитых поверхностей соприкосновения разнородных фаз с соответственно повышенною скоростью реакции там, где она вообще возможна. годность. Расчленение И. э. м. слоями неоднородности может быть иногда полезным как средство, прерывающее вытянутые поры и разбивающее их на ряд отдельных коротких полостей.
Вопрос о порах в производстве И. э. м. имеет особую важность в виду широкого применения всевозможных волокнистых И. э. м. или выделанных на волокнистом основании.
Таблица 5.—Германская классификация электроизоляционных материалов по д у г о с т о и к о с т и.
| Балл дугостойкости | 0 | 1 | 2 | 3 |
| Явления, наблюдаемые на поверхности материала между углями, наклоненными под углом 60° и разводимыми со скоростью не более 1 миллиметров/ог; приложенное напряжение 220 V, предохранительное сопротивление—20 2 | При дуге, разведенной более чем на 20.и.и, образуется в изолирующем веществе про водящиii мостик, к-рый остается проводящим также по охлаждении
. . |
При дуге, разведенной более чем на 20 миллиметров, образуется в изолирующем веществе проводящий мостик, к-рый, однако, теряет свою проводимость по охлаждении | Дуга может быть разведена более чем на 20 миллиметров, но в изолирующем веществе не образуется никакого связующего мостика | Дуга не м.б. разведена сверх своей нормальной длины, примерно 20 миллиметров.
Остается ли образующийся проводящий мостик проводящим и по охлаждении, судят по тому, возобновляется ли след дуги на штабнке между углями, оставшимися разведенными, по выключении тока и новом включении, когда произошло охлаждение. Поведение ступени (2) наступает в том случае, если из негорючего штабика выделены составные газовые части, которые питают дугу |
Другой весьма распространенный тип И. э. м.—связующее вещество с наполнителями; будучи изотропным, или вернее квазиизо-тропным, этот тип И. э. м. не страдает недостатками слоистых И. э. м., обусловленными их анизотропией, но зато лишен и некоторых вытекающих отсюда преимуществ. Чаще всего такие материалы применяются в местах электрически менее ответственных, но и с менее точно учитываемой заранее механич. функцией; кроме того, такие И. э. м. легче получить с более высокой теплостойкостью.
Таблица 6Г е р м а н с к а я классификация И. э. м. по огнестойкости.
Явления, наблюдаемые при сопри-Балл огне- косновении нормированного штабика стойкости с нормированным пламенем газовой горелки ·
1 Штабик горит по удалении из пламени более, чем »/4 мин.
2 Штабик горит по удалении из пламени не более, чем lU мин.
3 Штабик в пламени не воспламеняется
В. отношении И. э. м. любого строения, в том числе и тех, которые кажутся на первый взгляд вполне однородными, необходимо учитывать существование в них замкнутых пор, слепых и сквозных каналов, трещин и включений самого разного вида. Все эти форменные элементы м. б. не только видимыми простым глазом или микроскопическими, но и ультрамикроскопическими, причем в электрич. поле дают себя знать неоднородности настолько тонкие, что они неуловимы другими способами испытания. При этом решающее значение принадлежит не включению или полю, как таковым, а форме их; при одной форме даже грубая неоднородность И. э. м. может быть почти безразличн. для электрич. процессов, а при другой уже тончайший канал, недоступный прямому наблюдению, приводит И. э. м. в полную не-
Поры, наполнен, воздухом и накопляющейся в них влагой, представляют в таких материалах не исключение, а правило; поэтому понятна тщательность, с которой производство И. э. м. борется против влажности и воздушных включений при выделке тех или иных материалов. Воздух и влага считаются главными врагами изоляционного дела, причем вредное их влияние во многих случаях особенно сказывается при повышении 1°.
Значение нагрева. Служба И.э.м.неизбежно связана с утечкой через изоляцию известной части электрич. энергии, рассеивающейся в виде тепла: тепла Джоуля и тепла Сименса. Т. о., повышение t° И. э. м.—явление необходимое, особенно если И. э. м. работает в неблагоприятных условиях теплоотдачи и при больших мощностях. Между тем все свойства И. э. м., особенно материалов на волокнистом основании и вообще органич., меняются с ί°, а именно—чаще всего ухудшаются. Так, твердые И. э. м., особенно органические, при повышении Г сдают в своей механич. и электрической прочности, а также увеличивают свою электропроводность и угол диэлектрических потерь. Правда, в отдельных случаях бывает временное повышение того или другого качества, но общий ход соответственных кривых все же обнаруживает ухудшение.
В табл. 9 дана в качестве примеров с данных (по В. С. Фляйту), показывающих, как изменяется напряжение пробоя нек-рых ходовых И. э. м. при возрастании ί° от 30 до 100°. При этом необходимо учитывать, что не только абсолютная величина напряжения зависит от условий испытания, и в частности изменяется при перенесении испытуемого образца из воздуха в масло, но и меняется при этом по своему характеру, так что повышение ί° в одном случае может повысить
| Обозначение разряда | А | В | С | D |
| Разряд | Фенольно-формаль-дегидные, горячей формовки | Органические, холодной формовки | Органические, горячей формовки | Неорганические, холоди, формовки |
| Примеры | Бакелит, конден-сит, редманол | Арко, гуммон, тер-моплакс | Инсулет, дуран-нид, композит, электроза, албра-ин, эбурин, адит, эбонитин,кристалл | Асбестовое дерево, гелит |
| Связующее вещество | Фенольно-формаль-дегидная смола | Смолы, асфальты, каменноугольный пек, стеариновый пек, формальде-гидиая смола | Шеллак, даммар, канифоль, пеки, асфальты, дешевые смолы | Портландский цемент, оксихлорид-ные цементы, составы из силикатов, алюмосил. извести и магнез. |
| Наполнители | Древесная масса, асбест | Асбест, силикаты, магнезия | Целлюлоза, хлопок, известь, магнезия. слюда, силикаты, асбест | - |
| Цвет | Красный, коричневый, черный | Черный | Обычно черный | Белый, серый, черный |
| Отделка | Превосходная | Хорошая | Превосходная | Плохая |
| Диэлектрич. крепость, k "Si/см | 79—287 | 31—79 | 39—156 | 16—59 |
| Прочность на разрыв, кг/см2 | 225—675 | 68—225 | 68—150 | 187 |
| Прочность на сжатие, кг/см2 | 1800—2625 | 38—188 | - | 150 |
| Влагостойкость | Поглощает лишь небольшое количество воды | При надлежащем составе поглощает лишь небольшое колич. воды | Поглощает лишь небольшое колич. воды | При отсутствии пропитки поглощает много воды |
| Удельный вес | 1,3—2 | 2 | 1,1—2,7 | 2 |
| Действие постарения | Нет действия | Нет действия | При ненадлежащем составе ухудшается | При постарении улучшается |
| Теплостойкость, °С | 150—200 | 200—300 | 80 | 550 |
| § 1 Минеральные | Не действуют | Разлагают | Не действуют | Не действуют |
| I Органические | » | » | » | » |
| Щелочи | Действуют слабо | Действуют слабо | Разлагают | Действуют |
| si
о I Слабые |
Не действуют | Действуют слабо | Разлагают | Разлагают |
| а Крепкие | Разлагают | Действуют | » | » |
| Металлич. вставки | Могут быть заштампованы | Могут быть заштампованы | Могут быть заштампованы | Могут быть заштампованы |
| Обрабатываемость | Хорошая | Хорошая | Плохая | Хорошая |
н ы χ электроизоляционных материалов (по Э. Геммингу).
| Е | F | G | н | ||
| Керамические | Резиновые составы | Органические пластические материалы | Альбуминоиды—казеин | Слоистые (фенольно-формальдегидные) изоляции | |
| Фарфор, лава, ла-вит | Твердый каучук, эбонит, табилит | Целлюлоид, целлон, ацетилцеллюлоза | Галалит | Микарта, бакелит-ли-карта | |
| Каолин, кварц, полевой шпат, гипс, мел, шифер, растворимое стекло | Каучук, сера | Камфора и ее заменители | Казеин | Фенольно-формальде-гидные смолы | |
| - | - | Эстеры целлюлозы | - | Бумага, полотно | |
| Белый | Серый, черный, красный | Обычно белый | Всех цветов | Красный, серый, черный | |
| Хорошая | Превосходная | Превосходная | Превосходная | Хорошая | |
| 394 | 788 | 99—276 | 50 | 79—394 | |
| 72—173 | 90—150 | - | - | 135 | |
| 675—2 250 | 150—338 | - | - | 2 250 | |
| При наличии глазури водоупорен | Водоупорен · | Водоупорен | При непрерывном действии воды размягчается или несколько набухает | Поглощает только небольшое количество воды | |
| 2,5 | 1,12—1,40 | 1,44 | 1,35 | 1,3—1,4 | |
| Пет действия | При надлежащем составе очень, малое действие | Нет действия | Очень малое действие | Нет действия | |
| 600—1000 | 90 | 75 | 85 | 150 | |
| Не действуют | Размягчают Не действуют | Разлагают | Разлагают | Не действуют » | |
| Не действуют | Не действуют | Разлагают | Разлагают | Действуют | |
| Не действуют | Не действуют » | Разлагают | Разлагают
» |
Не действуют Разлагают | |
| Не м. G. заштампованы | Разъедаются | - | - | Материал для заштампованных вставок не пригоден | |
| Обработке не поддается | Превосходная | Превосходная | Превосходная | Превосходная | |
электрич. крепость, а в другом—понизить. Самый ход этой зависимости показан графиками для пресшпана(фигура 1), микарты(фигура2),
твердого миканита (фигура 3) и слюды-шелка (фигура 4). Все эти материалы англ, фирмы Отт-ватера. При этом испытание велось на просушенном материале и на влажном, то и другое как в воздухе, так и под маслом. Пресшпан
Таблица 8. — Общая классификация И. э. ф и к а ц и и Британской ассоциации лакированный (фигура 1) был взят 716" толщиной. Как видно из кривых, просушенный пресшпан при испытании в воздухе несколько повышает свою электрич. крепость до 80°,
с последующим падением (кривая а), тогда как при испытании под маслом начинает повышать ее с 85°(кривая г). Фигура 2 относится к микарте: кривая а—к марке 2Е толщ. J/4", кривые б и в—к марке 1Е толщ. 1/i", кривая г—к марке 9D толщ. 7м"> кривая d—к 9А толщ. Vio", ч—к 2Н, ж—к 21, з—к 4Н, и— к 4D. Фигура 3 (по Фляйту) характеризует поведение твердого миканита толщиною Vio": а относится к пластине увлажненной, испытанной в сухом воздухе, б—к просушенной, испытанной в сухом воздухе, в—к пластине в состоянии нормальной влажности и при испытании в сухом воздухе; г—к пластине сухой, испытанной под маслом. Фигура 4 (по Фляйту) характеризует четырехкратный слой слюды-шелка. Кривая а относится к увлажненному материалу, испытанному в сухом воздухе, б—к просушенному, испытанному при тех же условиях, в—к увлажненному, испытанному под маслом и г—к просушенному, испытанному под маслом.
Выбор И. з. м. Целесообразный выбор того или другого И. э. м. в каждом отдельном случае применения определяется сложной совокупностью соображений, причем должен быть учтены м. А. Монк ray за на основании к л а с с и-
инженерных стандартов (В. E. S. А.).
электрич., механич. и прочие свойства материала, изменения их с 1°, влажностью и другими условиями, стареемость материала при данной службе и, конечно, экономии, сторона
| Класс 0 | Класс А | Класс В | Класс С | Неклассифици рованные |
| 1. Непропитанные ткани всех видов, выделанные из органич. волокна, как, иапр., хлопок, шелк, лен и т.д.
2. Непропитанпая бумага всех видов, выделанная из органич. волокна 3. Непропитатшая лепта, обмотка и оплетка, выделанная из органич. волокна 4. Непропнтаниын картон 5. Непропптанная древесина и пробка G. Материалы из искусственной целлюлозы |
1. Пропитанные ткани, выделанные из органич. волокна и сделанные непроницаемыми при помощи масла или лаковой пленки; сюда относится пропитанное полотно и т. д.
2. Пропитанная бумага; сюда относятся лакированная бумага и пропитанная маслами, биту менами и воском 3. Пропитанная хлопковая и шелковая изоляция проволок: лакированная, пропитанная или погруженная в изоляционные масла 4. Картон, когда он применяется под маслом, или пропитанный лаком 5. Вулканизованная фибра 6. Пропитанная древесина 7. Пропитанные ленты, обмоточный материал и оплетки 8. Лаково-бумажные материалы всех видов, включая сюда слоистые формальдегидо-фенольные материалы 9. Эмалированная проволока всех видов 10. Слюдяные материалы на органич. связующем веществе при объёмном содержании слюды, меньшем 30% и. Асбестовые материалы при объёмном содержании асбеста, меньшем 75% 12. Отформованные составы с органич. наполнителем, связующим веществом или битуменом |
1. Слюдяные продукты при таком объёмном содержании органич. вещества, бумаги или ткани, что содержание слюды не менее 30%; сюда относятся:
а) твердый или сегментный миканит; б) миканит горячей штамповки; в) миканит холодной штамповки или гибкий; г) микофолий; д) слюда-шелк, елюда-кембрик, слюда-япон-ская бумага и т. д. 2. Теплостойкий миканит 3. Асбестовые: лента, ткани, бумаги и шнуры при объёмном содержании асбеста не менее 75% 4. Шифер и мрамор 5. Пленки окислов 6. Отформованные составы с неорганическ. наполнителями и связующими средами (за исключением битуме-нов) 7. Негорючий картон и отформованные материалы |
1. Кусковая слюда
2. Керамич. материалы, включая сюда: стекло, фарфор, каменные изделия и стекловатую эмаль 3. Шировик,мыльный камень и т. д. 4. Отформованные составы со слюдой, асбестом и т. д. в качестве наполнителей и стекловатым связующим средством |
1. Изоляционные масла
2. Биту мены со включением компаунда для муфт и тому подобное. 3. Каучук и продукты из каучука со включением гуттаперчи и других латексов 4. Лаки |
Таблица 9 .—3 η а ч e η и я среднего пробивного напряжения различных электроизоляционных материалов в зависимости от (° и условий испытания
(по В. С. Фляйту).
|
Средние значения напряжения пробоя на 1/16" толщины | |||||||||
| Наименование | Испытание в воздухе | Испытание под маслом | Среднее из всех испытаний | ||||||
| электроизоляционных материалов | О
со ft а |
при 100° | Изменен, напряж. пробоя,% | О
со ft К |
о о
ft а |
а
III III |
1
при 30° |
при 100° | Изменен, напряж-пробоя,% |
| Различные сорта бумаги. | 12,0 | 13,7 | + 14 | 92,2 | 23,5 | -27 | 22,2 | 18,5 | -16,5 |
| Микарта.. | 27,9 | 7,7
16,8 |
-75 | 28,8 | 11,8 | -61 | 26,3 | 10,8 | -59 |
| Пресшпан..
Пропитанная лаком па льняном |
18,0 | - 6,7 | 27 | 17,5 | -35 | 26,7 | 18,6 | -30 | |
| масле бумажная ткань. | 27,8 | 16,2 | -41,6 | 30,7 | 23,1
30 |
-24,6 | 28,1 | 17,1 | -39 |
| Слюдяные материалы.
Пропитанная лаком на льняном |
29,3 | 16,2 | + 5,8 | 35 | -14,4 | 32,3 | 30,5 | - 5,6 | |
| масле бумага..
Пропитанная лаком на льняном |
24,8 | 31,0 | -30,6 | 38,5 | 17,7 | -54 | 31,7 | 17,4 | -45,5 |
| масле асбестовая бумага. | 7,3
(влажн.) |
17,2
(влажн.) |
-84 | 15,0
(сух.) |
8,4
(сух.) |
-44 | 11,2 | 4,8 | -57 |
| Фибра..
Пропитанное маслом (раститель- |
7,5
(влажн.) |
1,5
(влажн.) |
-80 | 25
(сух.) |
7,5
(сух.) |
-70 | 16,0 | 4,5 | -72 |
| ным, минеральным) дерево. | — | 17 | 11,3 | -33,5 | 17
(масло) |
11,3
(масло) |
-35,5
(масло) | ||
| Отформованная композиция. | 5,0 | 2,6 | -48 | 9,0 | 2,0 | -78 | 7,0 | 2,3 | -67 |
дела. В целях первоначальной ориентировки в электрич. свойствах И. э. м. здесь приводятся диаграммы этих свойств. На фигуре 5 показаны сравнительные значения диэлек-трич. коэффициентов нек-рых И. э. м. и диэлектрич.
веществ, пока не ставших такими материалами, но могущих иметь значение как И. э. м. На фигуре 6 показано в логарифмич. шкале значение удельного объёмного электрич. сопротивления нек-рых ходовых И. э. м.; на фигуре7—значения коэффициентов диэлектрич.мощности при 1 000 пер/ск. (гл. обр. по данным Мак-Леода) и, наконец, на фигуре 8—значения электрической крепости некоторых ходовых И. э. м. Однако, все эти диаграммы должны рассматриваться лишь как первые степени приближения, поскольку все электрические характеристики весьма сильно зависят от условий испытания.
В технич. применениях чаще всего ценно не то или иное свойство И.э. м. само по себе, а общая совокупность различных свойств и надлежащее их сочетание. Но в нек-рых слу чаях может оказаться важным особенно большое или особенно малое значение одного из свойств, если при этом не предъявляются высокие требования в отношении друг, свойств. В табл. 10 подобраны в качестве примеров нек-рые характерные представители И.э. м. с каким-либо сильно выраженным свойством.
Технические условия. При чрезвычайном разнообразии И. э. м. во всех отношениях и несходстве условий их службы обобщить технич. условия на И. э. м. в одну схему не представляется возможным, тем более что во многих случаях от И. э. м. требуются нек-рые свойства, прямо противоположные. Поэтому в настоящей общей статье лишь намечены те свойства, к-рыми в том или другом случае может интересоваться практика. Свойства эти гл. обр. электрические, термические, механические и химические; иногда не безразличны также свойства эстетич. порядка—гл. образом цвет и блеск поверхности И. э. метров.
Из электрич. свойств в особенности выделяются: большое удельн. объёмное сопротивление, малая утечка по поверхности и при-
<0 20 30 to 50 SO 70 30 90 <00
Фигура 3.
том по возможности не возрастающая с возрастанием влажности атмосферы; большая электрич. прочность; возможно малый, или,
| 1
Свойство |
Изоляционный материал | Ориенти ровочное численное значение свойства | Свойство | Изоляционный материал | Ориенти ровочное численное значение свойства |
| Диэлектрический | Вакуум | 1 | Угол диэлектрич. | Слюда (при частоте | |
| коэфф. весьма | Пстролат | 2,2 | потерь <5 весьма | 103) | 2—10 |
| малый | Парафин | 1,9—2,3 | малый, 101 tg φ | Слюда (при частоте | |
| Манильская бумага | 2,0 | 5.103) | 2 | ||
| Каучук, гуттаперча, | Стекло Миное (при | ||||
| балата | Он. 3,0 | частоте К)3) | 30 | ||
| Пчелиный воск | 1,85 | Стекло О 103 | 3,4 | ||
| Кварц (при частоте | |||||
| Диэлектрический | Рутил | 117 | 5.10s) | 1.2 | |
| коэфф. весьма | Синильная кислота | 95 | |||
| большой | Вода | 80 | Электрическая | Вакуум (теоретич.) | Ок. 1 000 |
| Метиловый | 34 | крепость весь- | Вакуум (практически | ||
| Этиловый | 26 | ма большая, | достигнутая к ре- | ||
| в kV i миллиметров | пость) | 40 | |||
| Удельное объём- | Церезин | > 5-10” | Искусственный твер | ||
| ное электрич. | Специальн. парафин | 5-1018 | дый каучук | 80 | |
| сопротивление | Весьма тщательно | Целлон | 30 | ||
| весьма большое | очищенные углево- | Бумага, пропитанная | |||
| в 2-см | дороды: гептан, ге- | бакелитом | 55 | ||
| ксан, петролейный | Кварц плавленый | 24 | |||
| эфир ИГ. п. | > 10” | Слюда | 80—200 | ||
| Кварц плавленый | МО18 | Миканит | 25 | ||
| Янтарь | 5-10·· | ||||
| Амброид (или амбе- | Удельное элек- | Алмаз чистой воды | 1.3-107 | ||
| рит) | 5· 10” | трич. объёмное | (При 1 420°). | ||
| Сера | МО17 | сопротивление | Алмаз не чистой воды | ОК. 6-10* | |
| Эбонит | 2,8· 10х» | при высокой t° | (при 950°) | ||
| Слюда | 5-10” | сравнительно | п ок. 6 103 | ||
| Канифоль | δ-10” | высокое в 2-с.и | (при 1 030°) | ||
| Удельное поверх- | Церезин | 8·101β | |||
| ностное элек- | Парафин | 6-10” | Удельное элек- | Церезин | Ок. 10” |
| трическ. еопро- | Сера | >3-~8·1015 | трич. поверхно- | Специальный пара- | |
| •гивление весьма | Синтетич. смолы | 9·1013 | стное сопроти- | фин | О
A О |
| большое в 2-см | Амброид (или амбе- | влеиие во влаж- | Кварц плавленый | — | |
| рит) | 2· 10ι54-4·1014 | ной атмосфере | Сера | >3-f-8· 1015 | |
| Янтарь | 2-10ls-f-4-1014 | (90%) сравни- | Янтарь | 2-1013 | |
| Карболиты К. Ж. | тельно высокое | Эбонит | 7 · 10х* | ||
| Фур | 5· 10” | в 2-см | |||
| Угол диэлектрич. | Вакуум | 0 | Поверхностное | Парафин | 10х* |
| потерь 6 весьма | Церезин (при часто- | разрядное на | Фарфор | 10е—ю7 | |
| малый, 104 tg ψ | те 103) | 0,3 | пряжение во | ||
| Парафин (при часто- | влажной атмос- | ||||
| те 103) | 0,8 | Форе (90%) срав- | |||
| Гексан сухой (при | нительно боль- | ||||
| частоте 103) | 1 | шое, в kV/ou | |||
| Ксилол сухой (при | |||||
| частоте 103) | 1 |
наоборот, возможно большой, или, наконец, имеющий определенное значение диэлектрический коэфф.; возможно малый угол ди-электрич. потерь; возможно малые <°-ные коэффициенты всех электрических свойств.
Из механическ. свойств выделяются: большое сопротивление на разрыв, на сжатие, на изгиб, причем в особенности важно бывает большое значение какой-нибудь одной из этих величин; определенная степень твердости; малая хрупкость; малый удельн.вес; хорошая обрабатываемость разными способами; отсутствие пор, хотя в известных слу чаях пористость как раз необходима, и т. д. Эти механич. требования относятся к твердым И. э. м.; требования, предъявляемые к И. э. м. пластичным, волокнистым, жидким и газообразным, конечно, совсем другие.
Из термин, условий особенно желательны: большая теплоемкость, большая теплопроводность, малый или иногда имеющий определенное значение коэфф. расширения; высокая t° размягчения, высокая t°v ,_ (для пластичных диэлектриков нередко требования как раз обратные); для жидких И. э. м.— высокая t°Kun. и низкая t°ome_, малая вязкость.
Наконец, из числа химич. свойств необходимо отметить: стойкость соединений, входящих в И. э. м.; возможно малую повреждаемость к-тами соединений, входящих в И.э. м.; возможно малую повреждаемость к-тами, щелочами, минеральными маслами; высокую <° вспышки и воспламенения; неспособность приходить в химическое взаимодействие с теми средами и материалами, с которыми данный изоляционный электротехнический материал соприкасается.
Современная электропромышленность, которая пользуется весьма широко различи. искусственными И.э. м. органич. характера, склонна особенную важность придавать творительность И. э. м. в механич. отношении. Согласно предписаниям, действующим в Гер-
50 в
СО
О
в
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
а з-
€ :
ai <8, со
На??
о з а л
1 § §· aftf i® §.
«3 Ό w в в
S й S з
Н со
О ^ У
I®*»
О § g §
s о. в £
а
111
з- к
А 23
II
2 >з g а
«*- 2 55 ®
о ς и « о
S а
Фигура 5. Диэлектрический коэффициент ε.
2-слс
ΙΟ19
ΙΟ18
ΙΟ17
ίο1·
ΙΟ16
ΙΟ14
ΙΟ13
ΙΟ12
10η
10ι°
ΙΟ9
ΙΟ8
ΙΟ7
4
δ а
§ 1
3
§ §
δ I
ο Ό Κ 8
Фигура 6. Удельное объёмное электрическое сопротивление. теплостойкости, поскольку этот пункт оказывается на практике наименее обеспеченным и ведущим за собою поэтому неудовле-
мании, И. э. м. должны испытываться в механическом и тепловом отношении (прочность на изгиб, прочность на ударный изгиб,
твердость по Бринелю, теплостойкость и огнестойкость) и в электрическом (поверхност-
Фигура 7. Коэффициент диэлектрической мощности при 1000 пер/ск. ное сопротивление, объёмное сопротивление, дугостойкость). Однако, эти признаки могут дать лишь представление о И. э. м. в его сравнительно мало ответственной службе, например в установочных изделиях.
Номенклатура.Производство И. э. м. долгое время было кустарного характера, рецептура и производственные процессы не имели под собою научной основы и держались производившими фирмами в тайне. Отсюда и до настоящего времени не изжитая некоорди-нированность изоляционной промышленности в разных отраслях, коренившихся обычно в производствах, нр обслуживавших непосредственно промышленность электрическую. Отсюда же вытекает и сохранившаяся до сих пор случайность и сложность изоляционной номенклатуры, причем И. э. м. весьма близкие между собою, иногда даже тождественные, выпускаются на рынок под совершенно различными названиями. Названия И. э. м. в подавляющем большинстве случаев не связаны с физико-химич. природою материалов и производятся от фамилий, имен, начальных букв и т. д., так что могут быть усвоены лишь памятью.
В табл. 11 показано распределение по классам ходовых И. э. м. герм, производства согласно германской классификации.
Число действительно усвоенных электропромышленностью диэлектриков весьма невелико, несмотря на широкие возможности, имеющиеся в этом отношении: бумага в разных видах, бумага с бакелитом, асбест и другие наполнители с бакелитом, шеллаком, асфальтом, каучуком, слюда с шеллаком или бакелитом, в меньшей степени эстеры целлюлозы (нитрат и ацетат)—таковы ходовые твердые И. э. м., содержащие органич. вещество; сюда следует добавить еще несколько пластических или жидких И. э. м. (составы на битуминозном основании, восковые составы, изоляционные масла) и небольшое
Фигура 8. Электрическая крепость некоторых ходовых электроизоляционных материалов в kV/.u.n
Таблица H.—P аспределение по классам согласно Германской классификации отформованных И. э. м. германского производства (по официальным германским данным).
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X |
| Тенацит 6 | Тенацит 8а | Тенацит | Тенацит 1 | _ | _ | Тенацит 8а | _ | Тенацит 2 | _ |
| черный | 8Аа | красный | |||||||
| Тепацпт 8 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| i Эсгалит | — | Эсгалит | Эсгалит | — | — | Эсгалит | — | Эсгалит | Эсгалит |
| ! Е84 | Е59 | Е61 | Е81 | Е82 | Е90 | ||||
| Эсгалит | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Е87 | |||||||||
| Стемалит1 | Стемалит 2 | Стемалит | — | — | Стемалит 6 | Стемалит 7 | Стемалит 8 | — | Стемалит |
| К2 | К4 | ||||||||
| — | — | Стемалит | — | — | — | — | — | — | — |
| КЗ | |||||||||
| — | Резне таи | Резистан | Резистан | — | — | Гелиозит А | Гелиозит В | — | Резистан Е |
| красно- | светлый | бурый | |||||||
| бурый | |||||||||
| — | — | — | Резистан | — | — | — | * — | — | — |
| черный | |||||||||
| Риколит 7 | — | Риколит 8 | — | — | Риколит 6 | Риколит 5 | Риколит 2 | — | — |
| Qual. | — | Qual. 150 | Qual. 75 | — | Qual. | Qual. Еаа | Риколит 3 | — | — |
| Μ. V. А. | М. V. Н. | ||||||||
| Амброин | Мар го лит | Марголит | Марголит | — | — | — | Амброин | — | Амброин |
| В К | SEZ | REZ | EZ26 | Ж | NFW | ||||
| Вазагит | Вазагит | Вазагит | Вазагит А4 | — | — | — | Амброин | — | — |
| Ва1 | ВА2 | АЗ | WAP | ||||||
| — | — | Вазагит Н | — | — | — | — | Вазагит Р2 | — | Вазагит W |
| — | — | Мерит з | — | — | — | — | Мерит 8 | — | — |
| • — | — | Гумм он 25 | Гуммон 12 | — | — | — | Гуммон 180 | — | Гуммон С |
| — | — | Гуммон 26 | — | — | — | — | — | — | — |
| — | Кивит 4 | Кивит 8 | — | — | — | — | — | — | — |
| — | Тольцит | Тольцит | — | — | — | — | ТольцитТ8 | — | — |
| Т2 | тз | ||||||||
| — | — | Аустралит | — | — | — | — | — | — | Аустралит |
| F | Z | ||||||||
| — | — | — | — | — | Фульгурит | — | — | — | — |
| — | — | Ассуларит | — | — | — | — | — | — | — |
| — | — | Рулит 1 | — | — | — | Ребрит з | — | Ребрит 1 | — |
| — | — | Рулит 2 | — | — | — | — | — | — | — |
| — | — | — | — | — | — | — | Аронит | — | — |
| — | — | Родерито- | — | — | — | — | Родерито- | — | — |
| вый ма- | вый ма- | ||||||||
| териалХ | териал 5 |
число ходовых неорганических изоляционных электротехнич. материалов (две-три каменные породы, базальт, фарфор, стеатитовые массы, стекло разных видов, слюда), чтобы исчерпать чрезвычайно скудное использование огромного разнообразия естественных и искусственных материалов, которые могли бы войти в электропромышленность.
Точно так же и число крупных фирм, производящих электроизоляционные материалы, сравнительно невелико. Что касается СССР, то производство органических И. э. м. в СССР ведется на з-дах: Карболит, Электросила, Харьковский электрозавод (ХЭЗ),Пролетарий, Динамо, на резин, з-дах, на заводах Центробумтреста, треста Лакокраски, в трестах Битумсланец, цероз, в Гроз-нефти и отчасти кустарями. В 1928/29 г. выпуск И. э. м. собственно электротехнич. з-дов достигнет в отпускных ценах этого года суммы 4,7 млн. руб., а Главлесбума и Глав-хима—на сумму ок. 7 млн. руб., тогда как ввоз из-за границы изоляционных полуфабрикатов выражается в сумме 550 000 руб. Согласно пятилетней программе, намечается значительное повышение изоляционной промышленности в отношении качества (в силу появления новых задач) и количества—в 1928—33 гг. всего на сумму ок. 54 млн. руб.
Лит.: Швайгер А., О материалах электрич. изоляции, Берлин, 1922; Смуров А. А., Электротехника высокого напряжения и передача электрич. энергии, Л., 1925; Флоренский П. А., Диэлектрики и их техническое применение, М., 1924; К о м а р к о в Е.Ф., Технология электротехнических материалов, М., 1925; Окулов XI., Технология едектроматер1ЯЛ1В, Ки1в, 1929; Wernicke К., Die Isoliermittel d. Elektroteehnik, Elektroteehnik in Einzeldarstellungen, hrsg. v. G. Benisclike, B. 10. Brschw., 1908; Schwa iger A., Lehrbuch d. elek-trischen Festigkeit d. Isoliermaterialien, 2 Auflage, Berlin, 1925; D e m u t h W., Die Materialpriifung d. Isolierstoffe d. Elektroteehnik, 2Auil., Berlin, 1923; Sobering H., Die Isolierstoffe d. Elektroteehnik. Berlin, 1924; G ΰ n t h e г - S ch u 1 z e A., Ober die dielektrische Festigkeit, Miinehen, 1924; Zipp H. Handbuch d. elektrischen Hochsparmungsteclmik, Lpz., 1923; Monk bouse A., Electrical Insulating Materials, L., 1926. П. Флоренский.