什么是绝缘材料?

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  展开全部绝缘材料是电工绝缘材料。按国家标准GB2900.5规定绝缘材料的定义是:“用来使器件在电气上绝缘的材料”。也就是能够阻止电流通过的材料。它的电阻率很高,通常在10^9~10^22Ω·m的范围内。如在电机中,导体周围的绝缘材料将匝间隔离并与接地的定子铁芯隔离开来,以保证电机的安全运行。

  绝缘板:塑料板就是用塑料做成板材,塑料为合成的高分子化合物,可以自由改变形体样式。塑料是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的,它的主要成分是合成树脂。

  展开全部电工常用的绝缘材料按其化学性质不同,可分为无机绝缘材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料。常用的无机绝缘材料有:云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃、硫黄等,主要用作电机、中超-周定洋传射姜至鹏世界波难救主 建业4-1华夏。电器的绕组绝缘、开关的底板和绝缘子等。有机绝缘材料有:虫胶、树脂、橡胶、棉纱、纸、麻、人造丝等,大多用以制造绝缘漆,绕组导线的被覆绝缘物等。混合绝缘材料为由以上两种材料经过加工制成的各种成型绝缘材料,用作电器的底座、外壳等。

  绝缘材料的作用是在电气设备中把电势不同的带电部分隔离开来。因此绝缘材料首先应具有较高的绝缘电阻和耐压强度,并能避免发生漏电、击穿等事故。其次耐热性能要好,避免因长期过热而老化变质;此外,还应有良好的导热性、耐潮防雷性和较高的机械强度以及工艺加工方便等特点。根据上述要求,常用绝缘材料的性能指标有绝缘强度、抗张强度、比重、膨胀系数等。

  绝缘耐压强度:绝缘体两端所加的电压越高,材料内电荷受到的电场力就越大,越容易发生电离碰撞,造成绝缘体击穿。使绝缘体击穿的最低电压叫做这个绝缘体的击穿电压。使1毫米厚的绝缘材料击穿时,需要加上的电压千伏数叫做绝缘材料的绝缘耐压强度,简称绝缘强度。由于绝缘材料都有一定的绝缘强度,各种电气设备,各种安全用具(电工钳、验电笔、绝缘手套、绝缘棒等),各种电工材料,制造厂都规定一定的允许使用电压,称为额定电压。使用时承受的电压不得超过它的额定电压值,以免发生事故。

  抗张强度:绝缘材料单位截面积能承受的拉力,例如玻璃每平方厘米截面积能承受1400牛顿的拉力。

  绝缘材料的绝缘性能与温度有密切的关系。温度越高,绝缘材料的绝缘性能越差。为保证绝缘强度,每种绝缘材料都有一个适当的最高允许工作温度,在此温度以下,可以长期安全地使用,超过这个温度就会迅速老化。按照耐热程度,把绝缘材料分为Y、A、E、B、F、H、C等级别。例如A级绝缘材料的最高允许工作温度为105℃,一般使用的配电变压器、电动机中的绝缘材料大多属于A级。

  本标准规定了电工产品绝缘的耐热性分级,确定了耐热性的评定及分级的原则和任务。

  本标准适用于电工产品及其绝缘的耐热性分级,亦适用于某特定场合下应用的绝缘材料、简单组合和绝缘结构的耐热性定级。

  GB 11026.1 确定电气绝缘材料耐热性的导则 第一部分:制订热老化试验方法和评价试验结果的总规程

  电工产品绝缘的使用期受到多种因素(如温度、电和机械的应力、振动、有害气体、化学物质、潮湿、灰尘和辐照等)的影响,而温度通常是对绝缘材料和绝缘结构老化起支配作用的因素。因此已有一种实用的、被世界公认的耐热性分级方法,也就是将电气绝缘的耐热性划分为若干耐热等级,各耐热等级及所对应的温度值如下:

  也可以不用字母表示耐热等级,但是必须遵从上述对应关系。对在特殊条件下使用的以及有特殊要求的设备(如第3.1.5条所述),上述分级方法不一定适用,可能要采用其他的鉴别分类方法。

  在电工产品上标明的耐热等级,通常表示该产品在额定负载和规定的其他条件下达到预期使用期时能承受的最高温度。因此,在电工产品中,温度最高处所用绝缘的温度极应该不低于该产品耐热等级所对应的温度(否则见第3.1.2条)。

  由于习惯上的原因,目前无论对绝缘材料、绝缘结构和电工产品均笼统地使用“耐热等级”这一术语。但今后的趋势是,对绝缘材料推荐采用“温度指数”和 “相对温度指数”这两个术语;对绝缘结构则推荐采用“鉴别标志”这个术语;绝缘结构的“鉴别标志”只和所设计的特定产品发生联系;而对电工产品则保留采用 “耐热等级”这个术语。

  经验证明:如果电工产品(如旋转电机、变压器等)标准是以第3.1条所列的温度为基础并适当考虑该产品的特有因素制订的,那么,按这样的标准设计、制造的电工产品在通常的运行条件下可具有满意而经济的使用期。

  标明某电工产品为某耐热等级,绝不意味着该产品绝缘结构中的每一种绝缘材料都具有相同的温度极限。

  绝缘结构的温度极限与其中各绝缘材料的温度极限可能不直接相关。在绝缘结构中,绝缘材料的温度极限可能因受到其他组成材料的保护而有所提高,也可能因材料间不相容而使绝缘结构的温度极限低于各个组成材料的温度极限。所有这些问题应该通过功能试验来加以研究。

  本标准中列出的温度是指电工产品中绝缘所承受的最高温度,不是电工产品的允许温升。

  电气设备标准中通常规定温升而不规定温度。在确定这类标准中的测量方法和允许温升时,应该考虑下列因素,如结构的特点、绝缘的导热性和厚度、各绝缘部分的易检测性、通风方法、负载特性等。

  绝缘保持其效用的能力除了热因素外,还会受到某些条件(如施加在绝缘及其支撑结构上的机械应力)和某些因素(如振动和不同的热膨胀)的影响。随着产品尺寸的增加,振动和热膨胀因素的影响也变得更为重要。大气的温度,以及灰尘、化学物质或其他污染物的存在也会产生有害的影响。在设计特定产品时,对这些因素都应加以考虑。详见评定和鉴别电气设备绝缘结构的指导性资料。

  电工产品的实际使用期取决于运行中的特定条件。这些条件可以随环境、工作周期和产品类型的不同而有很大的变化。此外,预期使用期还取决于产品尺寸、可靠性、有关设备的预期使用期以及经济性等方面的要求。

  对某些电工产品,由于其特定的应用目的,要求其绝缘的使用期低于或高于正常值,或由于运行条件特殊,规定其温升高于或低于正常值,而使其绝缘的温度极高于或低于正常值。

  绝缘的使用期的很大程度上取决于其对氧气、湿度、灰尘和化学物质的隔绝程度。在给定温度下,受到恰当保护的绝缘的使用期会比自由暴露在大气中的绝缘的使用期长,因而,用化学惰性气体或液体作冷却或保护价质,可延长绝缘的使用期。

  绝缘除了经受老化外,有些材料受热超过一定温度会软化或发生其他劣变,但冷却后又恢复其原来的性能。使用这类材料时要注意,务必使它们在合适的温度范围内工作。

  电工产品的研究、设计、制造单位应根据绝缘的温度极限选择合适的绝缘材料和绝缘结构。确定绝缘的合理温度极限值的基础只能是运行经验或合适的、可接受的试验。运行经验是选择绝缘材料和绝缘结构的重要基础。然而,在选用新材料和新结构时,合适的试验则是这种选择的基础(参见第4.2条)。

  电工器材中使带电体与其他部分隔离的材料。常用的固态材料有绝缘纸、皮、橡皮、塑料、油漆、玻璃、陶瓷、云母等。常用的液态材料有变压器油等。气态材料中以空气、氮气、六氟化硫等用得较多。

  绝缘材料:电阻率为109~1022 ΩCm的物质所构成的材料在电工技术上称为绝缘材料,又称电解质。简单的说就是使带电体与其他部分隔离的材料。绝缘材料对直流电流有非常大的阻力,在直流电压作用下,除了有极微小的表面泄漏电流外,实际上几乎是不导电的,而对于交流电流则有电容电流通过,但也认为是不导电的。绝缘材料的电阻率越大,绝缘性能越好。

  用于使不同电位的导电部分隔离的材料。其电导率约在10-10 西/米以下。不同的电工产品中,根据需要,绝缘材料往往还起着储能、散热、冷却、灭弧、防潮、防霉、防腐蚀、防辐照、机械支承和固定、保护导体等作用。

  分类和性能 绝缘材料种类很多,可分气体、液体、固体三大类。常用的气体绝缘材料有空气、氮气、六氟化硫等。液体绝缘材料主要有矿物绝缘油、合成绝缘油(硅油、十二烷基苯、聚异丁烯、异丙基联苯、二芳基乙烷等)两类。固体绝缘材料可分有机、无机两类。有机固体绝缘材料包括绝缘漆、绝缘胶、绝缘纸、绝缘纤维制品、塑料、橡胶、漆布漆管及绝缘浸渍纤维制品、电工用薄膜、复合制品和粘带、电工用层压制品等。无机固体绝缘材料主要有云母、玻璃、陶瓷及其制品。相比之下,固体绝缘材料品种多样,也最为重要。

  不同的电工设备对绝缘材料性能的要求各有侧重。高压电工装置如高压电机、高压电缆等用的绝缘材料要求有高的击穿强度和低的介质损耗。低压电器则以机械强度、断裂伸长率、 耐热等级等作为主要要求。

  绝缘材料的宏观性能如电性能、热性能、力学性能、耐化学药品、耐气候变化、耐腐蚀等性能与它的化学组成、分子结构等有密切关系。无机固体绝缘材料主要是由硅、硼及多种金属氧化物组成,以离子型结构为主,主要特点为耐热性高,工作温度一般大于180℃,稳定性好,耐大气老化性、耐化学药品性及长期在电场作用下的老化性能好;但脆性高,耐冲击强度低,耐压高而抗张强度低;工艺性差。有机材料一般为聚合物,平均分子量在104~106之间,其耐热性通常低于无机材料。含有芳环、杂环和硅、钛、氟等元素的材料其耐热性则高于一般线链形高分子材料。

  影响绝缘材料介电性能的重要因素是分子极性的强弱和极性组分的含量。极性材料的介电常数、介质损耗均高于非极性材料,并且容易吸附杂质离子增加电导而降低其介电性能。故在绝缘材料制造过程中要注意清洁,防止污染。电容器用电介质要求有高的介电常数以提高其比特性。

  发展概况 最早使用的绝缘材料为棉布、丝绸、云母、橡胶等天然制品。在20世纪初,工业合成塑料酚醛树脂首先问世,其电性能好,耐热性高。以后又相继出现了性能更好的脲醛树脂、醇酸树脂。三氯联苯合成绝缘油的出现使电力电容器的比特性出现了一次飞跃(但因有害人体健康,后已停止使用)。同期还合成了六氟化硫。

  30年代以来人工合成绝缘材料得到了迅速发展,主要有缩醛树脂、氯丁橡胶、聚氯乙烯、丁苯橡胶、聚酰胺、三聚氰胺、聚乙烯及性能优异称之为塑料王的聚四氟乙烯等。这些合成材料的出现,对电工技术的发展起了重大作用。如缩醛漆包线用于电机,使其工作温度和 可靠性提高,而电机的体积和重量大大降低。玻璃纤维及其编织带的研制成功及有机硅树脂的合成又为电机绝缘增加了H级这个耐热等级。

  40年代以后不饱和聚酯、环氧树脂问世。粉云母纸的出现使人们摆脱了片云母资源匮乏的困境。

  50年代以来,合成树脂为基的新材料得到了广泛应用,如不饱和聚酯和环氧等绝缘胶可供高压电机线圈浸渍用。聚酯系列产品在电机槽衬绝缘、漆包线及浸渍漆中使用,发展了E级和B级低压电机绝缘,使电机的体积和重量进一步下降。六氟化硫开始用于高压电器,并使之向大容量小型化发展。断路器的空气绝缘及变压器的油和纸绝缘部分地被六氟化硫所取代。

  60年代含杂环和芳环的耐热树脂得到了大发展,如聚酰亚胺、聚芳酰胺、聚芳砜、聚苯硫醚等属 H级及更高耐热等级的材料。这些耐热材料的合成为以后发展 F级、H级电机创造了有利条件。聚丙烯薄膜在这一时期也成功地用于电力电容器。

  70年代以来新材料的开发研究相对比较少,这一时期主要是对现有材料进行各种改性及扩大应用范围。对矿物绝缘油采用新方法精制以降低其损耗;环氧云母绝缘在提高其机械性能和实现无气隙以提高其电性能方面做了很多改进。电力电容器由纸膜复合结构向全膜结构过渡。1000千伏级特高压电力电缆开始研究用合成纸绝缘取代传统的天然纤维纸。无公害绝缘材料70年代以来也发展很快,如以无毒介质异丙基联苯、酯类油取代有毒介质氯化联苯,无溶剂漆的扩大应用等。随着家用电器的普及,其绝缘材料着火而导致重大火灾事故屡有发生,所以对阻燃材料的研究引起了重视。

  发展趋势 绝缘材料的研制和开发的水平是影响制约电工技术发展的关键之一。从今后趋势来看,要求发展耐高压、耐热绝缘,无溶剂无公害绝缘,复合绝缘,耐腐蚀、耐水、耐油、耐深冷、耐辐照及阻燃材料,发展节能材料。重点是发展用于高压大容量发电机的环氧云母绝缘体系;中小型电机用的F、H级绝缘系列;高压输变电设备用的六氟化硫气态介质;取代氯化联苯的新型无毒合成介质;高性能绝缘油;合成纸复合绝缘;阻燃性橡塑材料和表面防护材料等,同时要积极加速传统电工设备用绝缘材料的更新换代。