Karakteristik bahan isolasi listrik

Bahan isolasi listrik adalah bahan yang kabelnya diisolasi. Mereka memiliki: resistansi tinggi, kekuatan listrik - kemampuan material untuk menahan kerusakan melalui tegangan listrik dan kerugian listriknya, ditandai dengan garis singgung sudut kerugian, ketahanan panas, ditandai dengan suhu yang diizinkan secara maksimal untuk dielektrik tertentu selama penggunaan jangka panjang dalam peralatan listrik.

Bahan Isolasi Listrik - Dielektrik bisa padat, cair dan gas.

Tujuan bahan isolasi listrik dalam listrik adalah untuk menciptakan lingkungan antara bagian-bagian yang memiliki potensi listrik yang berbeda, sedemikian rupa untuk mencegah lewatnya arus di antara bagian-bagian tersebut.

Bedakan karakteristik listrik, mekanik, fisiko-kimia dan termal dari dielektrik.

Sifat kelistrikan dielektrik

Resistensi massal - resistensi dielektrik ketika arus searah melewatinya. Untuk dielektrik datar sama dengan:

Rv = ρv (d / S), ohm

di mana ρv adalah resistansi volume spesifik dari dielektrik, yang merupakan resistansi kubus dengan tepi 1 cm, ketika arus searah melewati dua sisi berlawanan dari dielektrik, Ohm-cm, S adalah luas penampang ​​dielektrik yang dilalui arus (area elektroda ), cm2, e - ketebalan dielektrik (jarak antar elektroda), lihat

Resistansi permukaan dielektrik

Resistensi permukaan - resistensi dielektrik ketika arus melewati permukaannya. resistensi ini adalah:

Rs = ρs (l / S), Ohm

dimana ps - resistansi permukaan spesifik dari dielektrik, yang merupakan resistansi persegi (dalam ukuran berapa pun) ketika arus searah mengalir dari satu sisi ke sisi yang berlawanan, Ohm, l- panjang permukaan dielektrik (searah aliran arus ), cm, C — lebar permukaan dielektrik (dalam arah tegak lurus aliran arus), lihat

Konstanta dielektrik.

Seperti yang Anda ketahui, kapasitas kapasitor - dielektrik yang tertutup antara dua pelat logam (elektroda) yang sejajar dan berlawanan adalah:

C = (ε S) / (4π l), cm,

dimana ε — konstanta dielektrik relatif dari bahan, sama dengan rasio kapasitas kapasitor dengan dielektrik tertentu dengan kapasitas kapasitor dengan dimensi geometris yang sama, tetapi dielektriknya adalah udara (atau lebih tepatnya vakum); C — luas elektroda kapasitor, cm2, l — ketebalan dielektrik yang tertutup di antara elektroda, lihat

Sudut kehilangan dielektrik

Kehilangan daya dalam dielektrik ketika arus bolak-balik diterapkan padanya adalah:

Pa = U NS Ia, W

di mana U adalah tegangan yang diberikan, Ia adalah komponen aktif dari arus yang melewati dielektrik, A.

Seperti diketahui: Ia = AzR / tgφ = AzRNS tgδ, A, Azr = U2πfC

di mana Azp adalah komponen reaktif dari arus yang melewati dielektrik, A, C adalah kapasitansi kapasitor, cm, f adalah frekuensi arus, Hz, φ — sudut di mana vektor arus melewati dielektrik adalah di depan vektor tegangan yang diterapkan ke dielektrik ini, derajat, δ — sudut pelengkap φ hingga 90 ° (sudut kehilangan dielektrik, derajat).

Dengan cara ini, jumlah kehilangan daya ditentukan:

Pa = U22πfCtgδ, W

Yang sangat penting secara praktis adalah pertanyaan tentang ketergantungan tgδ pada besarnya tegangan yang diberikan (kurva ionisasi).

Dengan insulasi homogen, tanpa delaminasi dan retak, tgδ hampir tidak bergantung pada besarnya tegangan yang diberikan; dengan adanya delaminasi dan retak, dengan meningkatnya voltase yang diberikan, tgδ meningkat tajam karena ionisasi rongga yang terkandung dalam isolasi.

Pengukuran berkala kerugian dielektrik (tgδ) dan perbandingannya dengan hasil pengukuran sebelumnya mencirikan kondisi isolasi, derajat dan intensitas penuaannya.

Kekuatan dielektrik

Dalam instalasi listrik, dielektrik yang membentuk insulasi koil harus menahan aksi medan listrik. Intensitas (tegangan) tulle meningkat ketika tegangan yang menciptakan medan ini meningkat, dan ketika kekuatan medan mencapai nilai kritis, dielektrik kehilangan sifat isolasi listriknya, yang disebut kerusakan dielektrik.

Tegangan di mana kerusakan terjadi disebut tegangan tembus, dan kekuatan medan yang sesuai adalah kekuatan dielektrik.

Nilai numerik dari kekuatan dielektrik sama dengan rasio tegangan tembus terhadap ketebalan dielektrik pada titik tembus:

Epr = UNHC/l, kV/mm,

dimana Upr — tegangan tembus, kV, l — ketebalan insulasi pada titik tembus, mm.

Bahan isolasi listrik

Karakteristik fisiko-kimia dielektrik

Selain yang elektrik, karakteristik fisiko-kimia dielektrik berikut dibedakan.

Bilangan asam — menentukan jumlah (mg) kalium hidroksida (KOH) yang diperlukan untuk menetralkan asam bebas yang terkandung dalam dielektrik cair dan menurunkan sifat isolasi listriknya.

Viskositas - menentukan tingkat fluiditas dielektrik cair, yang menentukan kemampuan penetrasi pernis saat menghamili kabel berliku, serta konveksi minyak dalam transformator, dll.

Mereka membedakan viskositas kinematik, diukur dengan viskometer kapiler (tabung kaca berbentuk U), dan yang disebut viskositas bersyarat, ditentukan oleh kecepatan aliran fluida dari lubang yang dikalibrasi dalam corong khusus. Satuan viskositas kinematik adalah Stokes (st).

Viskositas bersyarat diukur dalam derajat Engler.

Ketahanan termal - kemampuan suatu bahan untuk menjalankan fungsinya ketika terkena suhu operasi untuk waktu yang sebanding dengan perkiraan periode operasi normal peralatan listrik.

Di bawah pengaruh pemanasan, penuaan termal dari bahan insulasi listrik terjadi, akibatnya insulasi berhenti memenuhi persyaratan yang dikenakan padanya.

Kelas tahan panas dari bahan isolasi listrik (GOST 8865-70).Surat itu menunjukkan kelas ketahanan panas, dan angka dalam tanda kurung - suhu, ° C

Y (90) Bahan berserat dari selulosa, kapas dan sutera alam, tidak diresapi atau dicelupkan ke dalam bahan isolasi listrik cair A (105) Bahan berserat dari selulosa, katun atau alam, viskosa dan sutra sintetis, diresapi atau dicelupkan ke dalam bahan isolasi listrik cair D (120) Bahan sintetik (film, serat, resin, senyawa) B (130) Bahan mika, asbes dan fiberglass yang digunakan dengan bahan pengikat organik dan impregnan F (155) Bahan mika, asbes dan fiberglass dikombinasikan dengan bahan pengikat sintetik dan impregnan H (180 ) Bahan berbahan dasar mika, asbes dan fiberglass yang dikombinasikan dengan pengikat silikon silikon dan senyawa peresapan C (lebih dari 180) Mika, bahan keramik, kaca, kuarsa atau kombinasinya tanpa bahan pengikat atau dengan bahan pengikat anorganik

Titik pelunakan di mana dielektrik padat yang memiliki keadaan amorf dalam keadaan dingin (resin, bitumen) mulai melunak. Titik pelunakan ditentukan saat insulasi panas diperas keluar dari cincin atau tabung menggunakan bola baja atau merkuri.

Titik tetes di mana tetesan pertama terpisah dan jatuh dari gelas kimia (dengan bukaan berdiameter 3 mm di bagian bawah) tempat bahan uji dipanaskan.

Titik nyala uap di mana campuran uap cairan isolasi dan udara dinyalakan oleh api pembakar yang disajikan. Semakin rendah titik nyala cairan, semakin besar volatilitasnya.

Ketahanan kelembaban, ketahanan kimia, ketahanan beku dan dielektrik ketahanan tropis - stabilitas karakteristik listrik dan fisika-kimia dari bahan isolasi listrik ketika terkena kelembaban, asam atau basa pada suhu rendah dalam kisaran dari -45 ° hingga -60 ° C, seperti serta iklim tropis, ditandai dengan suhu udara yang tinggi dan berubah tajam pada siang hari, kelembapan dan polusi yang tinggi, adanya jamur, serangga, dan hewan pengerat.

Ketahanan terhadap dielektrik busur dan korona — ketahanan bahan isolasi listrik terhadap efek ozon dan nitrogen yang dilepaskan selama pelepasan diam — korona, serta ketahanan terhadap aksi percikan listrik dan busur stabil.

Sifat termoplastik dan termoset dari dielektrik

Bahan isolasi listrik termoplastik adalah bahan yang awalnya padat saat dingin, melunak saat dipanaskan dan larut dalam pelarut yang sesuai. Setelah didinginkan, bahan-bahan ini mengeras kembali. Dengan pemanasan berulang, kemampuannya untuk melunak dan larut dalam pelarut tetap ada. Jadi, memanaskan bahan semacam itu tidak menyebabkan perubahan apa pun pada struktur molekulnya.

Berbeda dengan mereka, yang disebut bahan termoset setelah perlakuan panas dalam mode yang sesuai, mereka mengeras (memanggang). Setelah pemanasan berulang, mereka tidak melunak dan tidak larut dalam pelarut, yang menunjukkan perubahan ireversibel dalam struktur molekulnya yang terjadi selama pemanasan.

Karakteristik mekanis bahan isolasi adalah: kekuatan tarik maksimum, kompresi, tekukan statis dan dinamis, serta kekakuan.