Твердые поликонденсационные органические диэлектрики: резольные, новолачные, эпоксидные, глифталевые смолы, лавсан, фторопласт-4.

Поликонденсация - это процесс соединения молекул нескольких исходных (мономерных) в большие молекулы высоко- полимерного вещества. Как правило, реакция поликонденсации протекает в несколько этапов.

 Из поликонденсационных диэлектриков наибольшее распространение получили:

- резольные смолы.

- новолачные смолы.

- глифталевые смолы.

- эпоксидные смолы.

- лавсан.

- фторопласт-4.

Резольные, новолачные, эпоксидные, глифталевые смолы.

а) Резольные смолы являются термореактивными веществами, которые в своей конечной стадии не размягчаются при нагревании. Из резольных смол наибольшее распространение получила бакелитовая смола (бакелит). При комнатной температуре бакелитовая смола представляет собой твердое хрупкое вещество коричневого цвета. Ее применяют в качестве связующего вещества в пласт массах, а также для получения бакелитовых лаков. Спиртовыми лаками и смолами пропитывают бумаги и ткани с целью получения слоистых электроизоляционных материалов - гетинакса, текстолита, стеклотекстолита и др.

б)   Новолачные смолы представляет собой густую массу светло-коричневого цвета, которое при остужении превращается в твердое хрупкое вещество, растворяющееся в этиловом спирте и ацетоне.

в)   Глифталевые смолы обладают высокой клеющей способностью при хороших электроизоляционных свойствах и повышенной нагревостойкости.

Все перечисленные смолы являются полуфабрикатами для изготовления твердых диэлектриков с высокими электрическими характеристиками.

 

Лавсан.

 

Прозрачный высокополимерный диэлектрик кристаллического или аморфного строения.

Из лавсана изготовляют прозрачные пленки толщиной 30-100 мкм и используют их в качестве пазовой изоляции в электрических машинах. Иногда лавсан наклеивают на электротехнический картон или ткань, и в таком виде используют для пазовой изоляции.

 

Основные характеристики лавсановых пленок:

- плотность  1400 кг/м³.

- напряжение разрыва σ_р=2000·10⁵ Н/м²

- теплостойкость 70-75 °С.

- водопоглощение 1,5 %.

- холодостойкость - 60 ° С.

- уд. сопротивление r=10¹³ Ом·м

- эл.прочность Е_пр = 150 МВ/м

Фторопласт-4.

Значительным достижением в области разработки нагревостойких диэлектриков явилось получение твердого высокополимерного материала - фторопласта- 4. Это негорючий жирный на ощупь материал белого цвета.

 

Основными особенностями фторопласта являются:

- исключительно высокие нагревостойкость и холодостойкость.

- исключительно высокая химическая стойкость. Он не растворяется ни в одном из растворителей, на него не действует ни одна кислота или щелочь

- водопоглощение фторопласта равно нулю, он абсолютно не смачивается водой.

 

Недостатком фторопласта является его текучесть при комнатной температуре, т.е.

при небольших механических нагрузках он начинает деформироваться.

Основные характеристики фторопласта:

- плотность  2100 кг/м³.

- напряжение разрыва σ_р=250·10⁵ Н/м²

- теплостойкость 250 °С.

- водопоглощение 0 %.

-  холодостойкость - 269 ° С.

- уд. сопротивление r=10¹⁷ Ом·м

- эл.прочность Е_пр =30 МВ/м

Бумаги и картоны.

24.4.1. Общие определения

Из древесины хвойных пород (сосна, ель) путем ее химической обработки получают целлюлозу, которая является сырьем для изготовления различных электроизоляционных бумаг и картонов.

 

Электроизоляционные бумаги делятся:

- кабельные.

- конденсаторные.

- пропиточные.

- намоточные.

- микалентные.

- крепированные.

 

24.4.2. Кабельные бумаги

Составляют основную изоляцию кабелей высокого напряжения. Ее после намотки пропитывают электроизоляционным маслом. При намотке на кабельные жилы ленты из бумаги испытывают механическое натяжение. Поэтому кабельная бумага должна быть достаточно прочной на растяжение и изгиб. Кроме того кабельная бумага должна выдерживать большие напряжения. Электрическая прочност ь кабельной бумаги, пропитанной трансформаторным маслом составляет

 80 МВ/м. Плотность кабельной бумаги составляет 850 кг/м3

24.4.3. Конденсаторная бумага

Пропитанная жидким диэлектриком применяется в бумажных конденсаторах. Это самые тонкие бумаги, их толщина колеблется от 0,004 до 0,03 мм. Плотность кабельных бумаг 1000 - 1250 кг/м³. Электрическая прочность бумаги, после пропитки нефтяным конденсаторным маслом, составляет 300 МВ/м. Напряжение разрыва достигает    100 ·10⁵ Н/м2.

Пропиточная бумага.

Предназначена для изготовления электроизоляционной пластмассы - гетинакса. Пропиточная бумага имеет толщину 0,09; 0,11; 0,13 мм.

Плотность пропиточной бумаги 800 кг/м³.

У пропиточных бумаг впитываемость выше, чем у других бумаг, что необходимо для обеспечения хорошей пропитки бумаги в производстве гетинакса.

 

Намоточная бумага

 

Применяется для изготовления изоляционных намоточных изделий: цилиндров и изоляционных трубок для трансформаторов и электрических аппаратов. Намоточная бумага имеет толщину 0,05 и 0,07 мм.   Плотность 750 кг/м³, электрическая прочность       8 МВ/м.

24.4.6. Микалентная бумага  

 

Применяется для изготовления гибкой слюдяной ленты для чего на полотно микалентной бумаги наклеивают листочки слюды. Микалентная бумага повышает прочность и гибкость слюдяной ленты, одновременно не снижая ее электрической прочности. Напряжение разрыва микалентной бумаги вдоль полотна 750·10⁵ Н/м², а поперек полотна 90·10⁵ Н/м².

Толщина бумаги 0,018 - 0,02 мм.

Крепированная бумага

 

Применяется для изготовления отводов и мест соединения в обмотках трансформатора и других маслонаполненных электрических аппаратах. Эта бумага имеет на поверхности креп (гофрировку) нанесенный перпендикуляр- но направлению полотна бумаги. Благодаря этому крепированная бумага хорошо растягивается в продольном направлении (до 60 %) и обладает гибкостью, что позволяет надежно изолировать отводы от обмоток, сильно изогнутые соединительные провода в трансформаторах.