Материал: Основы механики

Контрольные вопросы:

• 1. Тепловые свойства диэлектриков. Нагревостойкость. Холодостойкость. Теплопроводность.
• 2. Химические свойства диэлектриков и воздействие на материалы излучений высокой энергии.
• 3. Классификация электроизоляционных материалов.

Конспект лекции № 5. Растительные масла

Растительные масла - вязкие жидкости, получаемые из семян различных растений. Их этих масел особо важны высыхающие масла, способные под воздействием нагрева, освещения, соприкосновение с кислородом воздуха и других факторов переходить в твердое состояние. Тонкий слой масла, налитый на поверхность какого-либо материала, высыхает и образует твердую блестящую, прочно пристающую к подложке электроизоляционную пленку.

Льняное масло золотисто-желтого цвета, получается из семян льна. Его плотность 0,93 - 0,94 Мг/м3, температура застывания - около минут 200 С.

Тунговое (древесное) масло получают из семян тунгового дерева, которое разводится на Дальнем Востоке и на Кавказе. Тунговое масло не является пищевым (как льняное) и даже токсично.

Касторовое масло получается из семян клещевины; иногда используется для пропитки бумажных конденсаторов. Касторовое масло не растворяется в бензине, но растворяется в этиловом спирте. В отличие от нефтяных масел касторовое не вызывает набухания обычной резины.

Электроизоляционные лаки и компаунды. В процессе изготовления изоляции их используют в жидком виде, но в готовой, работающей изоляции они находятся уже в твердом состоянии. Таким образом, лаки и компаунды являются твердеющими материалами.

Лаки - это коллоидные растворы смол, битумов, высыхающих масел, составляющие так называемую лаковую основу в летучих растворителях. При сушке лака растворитель улетучивается, а лаковая основа переходит в твердое состояние, образуя (в тонком слое) лаковую пленку.

Пропиточные лаки служат для пропитки пористой, и в частности волокнистой, изоляции (бумага, картон, пряжа, ткань, изоляция обмоток электрических машин и аппаратов). После пропитки поры в изоляции оказываются заполненными уже не воздухом, а высохшим лаком, имеющим значительно более высокую электрическую прочность и теплопроводность, чем воздух. Поэтому в результате пропитки повышается пробивное напряжение, увеличивается теплопроводность (это важно для отвода тепла потерь), уменьшается гигроскопичность, улучшаются механические свойства изоляции.

Покровные лаки служат для образования механически прочной, гладкой, блестящей, влагостойкой пленки на поверхности твердой изоляции (часто - на поверхности предварительно пропитанной пористой изоляции). Такая пленка повышает напряжение поверхностного разряда и поверхностное сопротивление изоляции, создает защиту лакируемого изделия от действия влаги, растворителей химически активных веществ, а также улучшает внешний вид изделия и затрудняет приставание к нему загрязнений.

К покровным лакам принадлежат также пигментированные эмали; это - лаки, в состав которых входит пигмент, т. е. порошок неорганического состава (обычно - оксиды металлов), принадлежащий пленке определенную окраску, улучшающий ее механическую прочность, теплопроводность и адгезию к поверхности, на которую нанесен лак.

Масляные лаки. Основу этих лаков составляют высыхающие масла. В их состав входят также сиккативы, ускоряющие процесс отверждения пленки, и растворители (бензин или керосин, иногда с примесью ароматических углеводородов).

Масляные лаки применяют для производства светлых лакотканей и лакобумаг, а также для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов; в частности, они могут быть использованы для пропитки обмоток маслозаполненных трансформаторов, так как запеченная пленка этих лаков маслостойка.

Компаунды отличаются от лаков отсутствием в их составе растворителя. Они состоят из различных смол, битумов, восков, масел и др.; если компаунд в исходном состоянии тверд, его перед употреблением нагревают до необходимой температуры, чтобы получить массу достаточно низкой вязкости.

Пропиточные компаунды, назначение которых аналогично назначению пропиточных лаков.

Заливочные компаунды служат для заполнения сравнительно больших полостей, промежутков между различными деталями в электрических машинах и аппаратах, а также для получения сравнительно толстого покрытия на тех или иных электротехнических деталях, узлах, блоках.

В кабельной технике большое значение имеют кабельные компаунд. К ним относятся: а) пропиточные компаунды (пропиточные кабельные массы), служащие для пропитки бумажной изоляции силовых кабелей и изготовляющиеся из нефтяного масла, к которому для повышения вязкости добавляют канифоль или синтетические смолы; б) заливочные компаунды (заливочные кабельные массы), применяются для заливки соединительных, ответвительных и концевых муфт. Заливка компаундов разделанных концов кабелей и повышение пробивных напряжений между отдельными разделанными жилами кабеля и между жилами и корпусом муфты.

Сушка и пропитка изоляции. Перед пропиткой изоляция должна быть тщательно просушена, иначе содержащейся в ней влага будет закупорена пропитывающим составом в порах и в дальнейшем будет вредно влиять на свойства пропитанной изоляции. После пропитки или покрытия лаками необходима вторая сушка для удаления растворителя, а в мореактивного компаунда термообработка требуется и для его отверждения; после пропитки или заливки термопластичными компаундами последующий нагрев не нужен.

Более совершенный способ компаундирования состоит в том, что изделия сперва подвергаются вакуумной сушке для возможно лучшего удаления как паров воды, так и следов воздуха, а затем в том же резервуаре (чтобы в поры вакуумированного изделия не проник воздух) пропитываются компаундов под давлением, чтобы принудительно загнать компаунд в поры изоляции.

Волокнистые материалы. В электротехнике весьма широко применяются волокнистые материалы, т. е. материалы, которые состоят преимущественно (или целиком) из частиц удлиненной формы - волокон. Преимущество многих волокнистых материалов: дешевизна, довольно большая механическая прочность и гибкость, удобство обработки. Недостатками их являются невысокая электрическая прочность и теплопроводность (из-за наличия промежутков между волокнами, заполненными воздухом); гигроскопичность - более высокая, чем у массивного материала того же химического состава (так как развитая поверхность волокон легко поглощает влагу, проникающую в промежутки между ними). Свойства волокнистых материалов могут быть существенно улучшены путем пропитки, почему эти материалы в электрической изоляции обычно применяют в пропитанном состоянии.

Дерево - благодаря своей распространенности, дешевизне и легкости механической обработки дерево явилось одним из первых электроизоляционных и конструкционных материалов, получивших применение в электротехнике. Дерево обладает неплохими механическими свойствами, в особенности если учесть его легкость: прочность дерево, отнесенная не к геометрическим размерам, а к массе, не ниже, чем у стали. Прочность дерево в различных направлениях различна: прочность поперек волокон меньше, чем вдоль; плохо работает дерево на раскалывание вдоль волокон.

Дерево в электротехнике применяется для изготовления штанг приводов разъединителей и масляных выключателей, рукояток рубильников, опорных и крепежных деталей трансформаторов высокого и низкого направления, пазовых клиньев электрических машин, фанерного шпона для производства клеевых материалов, деревянных опор линий электропередачи и связи и т. д.

Бумаги и картоны - это листовые и рулонные (ролевые) материалы коротковолокнистого строения, состоящие в основном из целлюлозы. Для производства бумаг обычно применяют древесинную целлюлозу. Для изготовления бумаги механически обработанная (размолотая) целлюлоза с большим количеством воды отливается сплошным слоем на движущуюся бесконечную сетку бумагоделательной машины. Прочность бумаги при растяжении больше в направлении вдоль рулона, т. е. вдоль длины сетки бумажной машины, чем поперек, так как вероятность ориентации волокон вдоль рулона больше, чем поперек него. Прочность также зависит от влажности бумаги: как слишком сухая, так и увлажненная бумага имеет пониженную механическую прочность.

Картоны в основном отличаются от бумаг большей толщиной. Электроизоляционные картоны изготавливаются в двух типов: воздушные - более твердые и упругие, предназначенные для работы на воздухе (прокладки для пазов электрических машин, каркасы, шайбы и пр.), и масляные - более рыхлой структуры и более мягкие, предназначенные в основном для работы в трансформаторном масле. Масляные картоны хорошо пропитываются маслом и в пропитанном виде имеют высокую электрическую прочность. Электроизоляционные картоны изготавливаются из древесной или хлопковой целлюлозы.