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固體絕緣材料

鎖定
固體絕緣材料是用以隔絕不同電位導電體的固體。一般還要求固體絕緣材料兼具支撐作用。與氣體絕緣材料液體絕緣材料相比,固體絕緣材料由於密度較高,因而擊穿強度也高得多,這對減少絕緣厚度有重要意義。
中文名
固體絕緣材料
外文名
Solid insulating materials
分    類
無機和有機
形    態
固體
作    用
隔絕不同電位導電體
學    科
電機工程

固體絕緣材料材料作用

固體絕緣材料是用以隔絕不同電位導電體的固體,一般還要求固體絕緣材料兼具支撐作用。固體絕緣材料可以分成無機和有機兩大類。與氣體絕緣材料液體絕緣材料相比,固體絕緣材料由於密度較大,因而擊穿強度也高得多,這對減少絕緣厚度有重要意義。固體絕緣材料的絕緣電阻、介電常數和介質損耗的變化範圍很廣泛。例如,聚四氟乙烯的絕緣電阻可以高達1020Ω·m,因而可以防止泄漏電流過大,而其相對介電常數很低(僅2.0),使絕緣的電容量變得很小;與此對應,高介電陶瓷具有特高相對介電常數(達幾千)。因此可以根據不同要求加以選用固體絕緣材料。 [1] 

固體絕緣材料材料分類

固體絕緣材料可以分成無機的和有機的兩大類。

固體絕緣材料無機固體

主要有云母、粉雲母及雲母製品,玻璃、玻璃纖維及其製品,以及電瓷、氧化鋁膜等。它們耐高温,不易老化,具有相當的機械強度,其中某些材料如電瓷等,成本低,在應用中佔有一定地位。無機固體絕緣材料的缺點是加工性能差,不易適應電工設備對絕緣材料的成型要求。
雲母和粉雲母製品具有長期耐電暈性的特點,是高電壓設備絕緣結構中重要的組成部分,也可以用於高温場合。
玻璃的工藝比陶瓷簡單,可用以製造絕緣子。玻璃纖維可製成絲、布、帶,具有比有機纖維高得多的耐熱性,在絕緣結構向高温發展中起着重要作用。
電瓷製品具有優異的耐放電性能,又具有一定的機械強度,所以特別適用於高壓輸、配電場合。經過多年研究,又發展了高機械強度、耐高温和高介電常數等品種。

固體絕緣材料有機固體

在19世紀以天然的為主,如紙、棉布、綢、橡膠、可以固化的植物油等。這些材料都具有柔順性,能滿足應用工藝要求,又易於獲得。20世紀以來,人工合成高分子材料的出現從根本上改變了固體絕緣材料的面貌。最早是膠木被用作絕緣材料,稍後出現了聚乙烯、聚苯乙烯,由於它們的介電常數和介質損耗特別小而滿足了高頻的要求,適應了雷達等新技術的發展。有機硅樹脂結合少鹼玻璃布,大大提高了電機、電器的耐熱等級。聚乙烯縮甲醛為漆基製成的漆包線開拓了漆包線的廣闊前景,替代了絲包線和紗包線。聚酯薄膜的厚度僅幾十個微米,用它代替原來的紙和布,使電機、電器的技術經濟指標大為提高。聚芳酰胺纖維紙和聚酯薄膜聚酰亞胺薄膜連用使電機槽絕緣的耐熱等級分別成為F級和H級(見絕緣耐熱等級和熱老化試驗)。彈性體材料也有類似的發展,例如耐熱的硅橡膠、耐油的丁腈橡膠、以及隨後的氟橡膠、乙丙橡膠等。 [1] 

固體絕緣材料性能特點

類別
名稱
性能特點
無機固體絕緣材料
無機固體絕緣材料
優點是耐高温,不易老化,具有相當高的機械強度,其中某些材料如電瓷等成本低。缺點是加工性能較差,不易適應電工設備對絕緣材料的成型要求
雲母及其製品
具有長期耐電暈性的特點,是高電壓設備絕緣結構中重要的組成部分。其耐熱性也很好,可用於高温場合作絕緣和耐熱材料
電瓷及其製品
具有優異的耐放電性能,又具有一定的機械強度,因此特別適用於高壓輸配電的場合
玻璃、玻璃纖維及其製品
玻璃的製造工藝比陶瓷簡單,並具有良好的電性能、耐熱性和化學穩定性。玻璃纖維可製成絲、布、帶,具有比有機纖維高得多的耐熱性,在絕緣結構向高温發展中起着重要的作用
有機固體絕緣材料
有機固體絕緣材料
一般具有柔韌、易加工成型的優點,但是又具有易老化和耐熱性能較差等缺點
天然有機固體絕緣材料
指紙、棉布、絲綢、天然橡膠等,具有柔韌、易滿足工藝要求且易於獲得等優點,但有易燃的缺點
合成有機固體絕緣材料
指絕緣漆、塑料、合成橡膠等,具有一些特殊優異的電氣機械性能和物理性能,如介質損耗特別小的塑料,耐熱、耐油的人工合成橡膠 [2] 
參考資料
  • 1.    楊奎河,趙玲玲編著,新編電工手冊,中國電力出版社,2012.02,118-119
  • 2.    章運鵬,周南星主編,實用電工手冊,中國水利水電出版社,2008.6,第974頁