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1、 1 1绝缘材料的作用及产品型号的编制方法 1 2绝缘材料的基本性能 1 3气体绝缘材料 1 4液体绝缘材料 1 5绝缘浸渍材料 1 6绝缘纤维制品 1 7浸渍纤维制品和电工层压制品 1 8电工用塑料和橡胶 1 9电工用薄膜及其复合制品 黏带 1 10电工用云母 石棉 陶瓷 玻璃及其制品 1 掌握绝缘材料的分类和主要作用 2 熟悉绝缘材料产品型号的编制方法 能正确识读绝缘材料产品型号的含义 一 绝缘材料的分类及作用1 绝缘材料的分类绝缘材料种类繁多 涉及面广 为了更好地掌握和使用绝缘材料 通常按其特征 来源 化学成分等进行分类 绝缘材料的分类方法见下表 一 绝缘材料的分类及作用2 绝缘材料的作
2、用 1 绝缘材料可以让导电体与其他部分互相绝缘 使电流按指定线路流动 2 绝缘材料可以把不同电位的导体分隔开来 3 绝缘材料可以用来改善高压电场中的电位梯度 也可用在电容器中 此外 在不同的电工产品中 绝缘材料还起着散热冷却 灭弧 防潮 防霉及机械支撑 固定导体 保护导体等作用 二 绝缘材料产品型号的编制方法电工绝缘材料产品按统一命名原则进行分类和型号编制 具体方法如下 先按绝缘材料的应用或工艺特征分大类 大类中再按使用范围及形态划分小类 在小类中又按其主要成分和基本工艺分出品种 品种中划分规格 1 编制格式绝缘材料的产品型号一般用四位数字表示 必要时可增加第五位数字和附加数字或字母 绝缘材料
3、型号的编制格式如下图所示 2 绝缘材料产品型号中代号的含义绝缘材料的分类号均以0至9取10个号 其中空缺号为将来新产品预备号 二 绝缘材料产品型号的编制方法 绝缘材料型号的编制格式 1 熟悉绝缘材料的基本电气性能 理化性能 力学性能 了解其工程应用 2 熟悉绝缘材料的耐热性能 掌握耐热等级并能进行正确选用 一 绝缘材料的电气性能绝缘材料又称电介质 在外电场的作用下会发生电导 极化 损耗 击穿等介电过程 在长期使用过程中还会产生老化现象 这些都是电介质的基本电气性能 1 电导电介质并不是绝对不导电的 它们在外加电压的作用下均有微小的电流通过 这一物理现象称为电导 这一微小电流称为泄漏电流 又称漏
4、导电流 1 气体 液体和固体电介质的电导 2 影响绝缘材料电导的因素 3 绝缘电阻在工程应用中的意义 2 极化电介质在没有外电场作用时不呈现电的极性 但在外电场作用下 在其两端出现了等量的异性电荷 呈现出电的极性 这种现象称为电介质的极化 1 介电系数 2 介电系数在工程应用中的意义3 损耗和介质损耗角正切 tan 1 电介质的损耗 2 介质损耗角正切 tan 4 击穿当外加电压超过某一临界值时 通过电介质的电流会剧增 并完全失去绝缘能力 这种现象称为电介质的击穿 如下图所示为电缆击穿事故 图中电缆的绝缘层被击穿 使电介质发生击穿时的最低电压称为击穿电压 此时的电场强度为电介质的击穿强度 也称
5、为绝缘强度 电缆击穿事故 5 老化绝缘材料在使用过程中会产生一系列缓慢的 不可恢复的物理和化学变化 从而导致其电气性能和力学性能的劣化 最终丧失绝缘性能 这一不可逆的变化称为绝缘材料的老化 绝缘材料严重老化会引起电气事故 如下图所示为燃烧的油浸变压器 燃烧的油浸变压器 5 老化 1 老化的类型 2 防老化措施二 绝缘材料的理化性能1 物理性能绝缘材料的物理性能主要涉及材料的黏度 熔点 软化点 固体含量 灰分 相对密度 吸水性 吸湿性 透湿率等 特别是吸水性 它能够导致绝缘材料的性质劣化 1 黏度 2 熔点 软化点 3 固体含量 4 灰分 5 吸湿性 吸潮性 6 吸水性 吸水率 7 透湿率 透湿
6、性 2 化学性能绝缘材料的化学性能应稳定 不发生自然变质现象 不溶于酸 碱 油 尤其要有良好的耐酸 耐燃和耐药品性能等 三 绝缘材料的力学性能绝缘材料的力学性能主要包括硬度和强度 硬度表示绝缘材料表面承受压力后不变形的能力 强度包括抗拉强度 抗压强度 抗弯强度及抗劈强度 抗冲击强度等 1 抗拉强度 抗压强度 抗弯强度抗拉强度 抗压强度 抗弯强度分别表示在静态下单位面积的固体绝缘材料承受逐步增大的拉力 压力 弯力直到破坏时的最大负荷 单位为Pa 2 抗劈强度抗劈强度表示层压制品材料层间黏合的牢固程度 抗劈强度高的材料不易开裂 起层 可加工性能好 抗劈强度的单位是N 3 抗冲击强度抗冲击强度表示材
7、料承受动负荷的能力 以材料单位截面积受冲击破坏时所承受的能量来表示 抗冲击强度大的材料称为韧性材料 抗冲击强度小的材料称为脆性材料 单位为J m2 四 绝缘材料的耐热性能和耐热等级1 耐热性耐热性是表示绝缘材料在高温作用下不改变其电气 力学 理化等特性的能力 通常用绝缘等级表示 在电气工程中 电动机 变压器等电气设备及其元器件的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级 2 耐热等级在正常运行的条件下 将绝缘材料按其长期工作所允许的最高温度分级 称为耐热等级 我国将绝缘材料分为Y A E B F H C七个耐热等级 绝缘材料的耐热等级见表1 2 1 熟悉常用气体绝缘材料的作用及性能要求 并能正确选用
8、 一 气体绝缘材料的作用及其性能要求常温常压下 干燥的气体具有良好的绝缘性能 常用于空气电容器介质及开关 低压断路器 接触器 继电器等电气装置的绝缘材料 如下图所示 当刀开关断开时 两触点之间用空气绝缘 如下图所示的空气可变电容器用空气作为电介质 除此之外 在一些特殊场合 干燥气体还同时具有灭弧 冷却散热和保护等作用 小灯泡控制电 空气可变电容器 二 常用气体绝缘材料1 空气空气是由氮气 氧气 氩气 二氧化碳等气体和少量的尘埃 水蒸气等组成的混合物 存在于自然界中 2 六氟化硫 SF6 六氟化硫 SF6 是一种无色 无臭 不燃烧 不爆炸 电负性很强的惰性气体 一般由硫和氟直接燃烧合成 经净化干
9、燥处理后使用 纯六氟化硫 SF6 是无毒的 若在合成过程中净化不彻底 就可能混有有毒杂质 常用的吸附剂及其作用见表1 3 同时 在工程技术中对于SF6绝缘气体有着严格的技术要求 见表1 4 3 氮气电工用氮气一般应是纯度在99 5 以上的高纯氮 氮气是不活泼的中性气体 它的沸点较低 可在较低的温度和较高的压力下使用 但其击穿强度比空气低一些 三 选用气体绝缘材料的注意事项1 气体的纯度与杂质气体的纯度对其电气性能和化学性能有很大的影响 必须严格控制 为保证充入电气设备中气体的纯度 在充气前要对气体和待充气设备进行仔细的干燥和净化处理 充气后 必须对绝缘气体中的水分和杂质含量进行控制及定期检测
10、2 气体的可燃性和可爆性在绝缘气体中 由于空气中的氧气有助燃作用 氢气是易燃 易爆气体 所以使用时要采取安全措施 3 气体的液化在设备运行过程中 若绝缘气体发生液化或凝露 会使气体的密度下降 因而达不到规定的耐电强度 况且在电极表面凝结时还会改变间隙的电场分布 工程上一般采用加热器加热的方法来防止绝缘气体的液化 1 4液体绝缘材料 1 熟悉常用液体绝缘材料的作用及性能要求 并能正确选用 2 了解矿物绝缘油的维护常识 一 液体绝缘材料的作用及性能要求液体绝缘材料是指常温下为液态的绝缘材料 又称绝缘油 在电气设备中 液体绝缘材料主要起绝缘 传热 浸渍和填充等作用 除此之外 在开关中还起着灭弧作用
11、在电容器中具有储能作用 例如 在油浸变压器中起绝缘和冷却的作用 在少油断路器中起灭弧和冷却触头的作用 在高压电缆中起填充 浸渍作用 以清除电缆内部的气体 提高绝缘能力 在油浸纸电容器中 用油浸润电容纸可起到填充绝缘间隙 提高绝缘强度和电容量等作用 二 常用液体绝缘材料1 矿物绝缘油矿物绝缘油是一种从石油提炼精制而成的中性液体 呈金黄色 它具有很好的化学稳定性和电气稳定性 使用范围广泛 主要用于电力变压器 少油断路器 高压电缆 油浸纸电容器等电气设备 常用的矿物绝缘油有变压器油 断路器油 电容器油和电缆油 1 变压器油 2 断路器油 3 电容器油 4 电缆油 2 合成绝缘油合成绝缘油是用化学方法
12、合成生产的一类液体绝缘材料 它的成分组成比较单一 芳烃含量高 但性能稳定 电场稳定性好 且来源广泛 种类多 使用温度范围宽 常用的合成绝缘油主要有十二烷基苯 聚异丁烯 硅油 烷基萘和异丙基联苯等 在此仅简要介绍十二烷基苯 聚异丁烯和硅油 1 十二烷基苯 2 聚异丁烯 3 硅油 3 植物绝缘油植物绝缘油是用植物种子经压榨提炼而成的一种绝缘材料 目前 在电气工程中主要使用蓖麻油和菜籽油 蓖麻油无毒 难燃 介电常数高 耐电弧 击穿时无炭粒 适用于直流和脉冲电容器的浸渍剂 菜籽油必须经过精制处理 与六氟化硫混合用于浸渍电容器 三 矿物绝缘油的维护绝缘油在储存 运输和运行过程中会老化并被污染 如油与空气
13、接触易被氧化 使油的黏度和酸值增加 油温升高和某些金属的催化作用会加速油的氧化 设备的局部过热会使油裂解而降低其闪点 油在电弧高温作用下分解出炭粒 形成黑褐色沉淀 油从空气中吸收水分和经受日光照射等 均使材料的电气性能降低 可见 热和氧在油的老化过程中起了最主要的作用 所以必须随时对绝缘油进行监测与维护 并采取防止老化的措施 以保证电工设备的安全运行 延长检修周期 1 5绝缘浸渍材料 1 熟悉常用绝缘树脂 绝缘漆 绝缘胶 熔敷绝缘粉等产品的特性及用途 并能正确选用 一 绝缘树脂绝缘树脂属于高分子有机化合物 按来源不同可分为天然树脂和合成树脂两大类 主要用于配制绝缘漆 绝缘胶 熔敷绝缘粉等绝缘材
14、料 还可用作云母 层压 塑料制品和电工金属零部件等材料的黏合剂 也可直接用作电缆 电线的外包绝缘或电气开关 无线电元件等的铸型绝缘结构 如下图所示为用环氧树脂封装的发光二极管 用环氧树脂封装的发光二极管 1 天然树脂天然树脂是用动物或植物的分泌物加工而成的 常用品种有虫胶和松香 1 虫胶 2 松香2 合成树脂合成树脂是用不同的单体经化学加工而成的化合物聚合体 它具有优良的电气性能 力学性能和耐热性能 原料丰富 制造方便 主要产品有酚醛树脂 环氧树脂 聚酯树脂 苯胺甲醛树脂 有机硅树脂等 如下图所示为合成树脂应用 常见合成树脂产品的名称 种类 性能和主要用途见表1 5 合成树脂应用a 酚醛树脂绝
15、缘片b 环氧树脂绝缘子 有的树脂可溶于溶剂 溶剂是一种可以溶解固体 液体或气体溶质的液体 溶剂通常拥有比较低的沸点且容易挥发 不能对溶质产生化学反应 常见溶剂见表1 6 二 绝缘漆绝缘漆是以绝缘树脂为漆基 与溶剂 稀释剂 填料 颜料等辅助材料混合而成的 能在一定条件下固化成绝缘硬膜或绝缘整体的绝缘材料 漆基是指用来成膜的物质 在常温下其黏度很大或成固体 稀释剂是溶解能力较差的溶剂 通常与溶剂配合使用 以降低浸渍漆的成本及挥发物的毒性 溶剂和稀释剂均用来溶解漆基 调和漆基的黏度和固体含量的比例 在漆的成膜和固化过程中逐渐挥发 某些活性稀释剂因参与漆基成膜的反应而成为漆基的组成部分 1 浸渍漆 1
16、 电气设备对浸渍漆的基本要求 2 浸渍漆的种类常用有溶剂浸渍漆的名称 型号 特性及用途见表1 7 常用的无溶剂浸渍漆主要有环氧型 聚酯型和环氧聚酯型三类 环氧型漆与聚酯型漆相比 前者的黏结力大 收缩率小 漆膜的电气性能和力学性能较好 耐潮性 耐霉性也较好 但漆的储存稳定性和漆膜的韧性不及后者 环氧聚酯型漆的性能介于两者之间 常用无溶剂浸渍漆的名称 型号 特性和用途见表1 9 2 漆包线漆漆包线漆主要用于涂覆在裸铜线 裸铝线 裸合金线及玻璃丝包线等的外面 以达到导体与外部绝缘的目的 如下图所示为漆包电磁线 漆包线漆又称电磁线漆 主要用作电机 电器等绕组电磁线的涂覆绝缘 漆包电磁线a 漆包圆铜线b 结构 常用漆包线漆的名称 型号 特性及用途见表1 10 常用玻璃丝包线漆的名称 型号 特性及用途见表1 11 3 覆盖漆覆盖漆具有干燥快 附着力强 漆膜坚硬 强度高及耐潮 耐油 耐腐蚀等特点 主要用于涂覆经浸渍处理的线圈和绝缘零部件 在其表面形成厚度均匀的绝缘漆膜保护层 以防机械损伤并防止受大气 润滑油 化工材料等的侵蚀 提高表面绝缘强度 如下图所示为用覆盖漆涂覆的电机绕组 用覆盖漆涂覆的电机绕
