Волокнистые изоляционные материалы (бумаги, картоны, фибра, материалы из синтетических и неорганических волокон)

1.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Саратовский государственный технический университет
имени Гагарина Ю.А.»
Кафедра «Электроэнергетика и электротехника»
Волокнистые изоляционные материалы
(бумаги, картоны, фибра, материалы из
синтетических и неорганических волокон)
и изоляционные изделия
Выполнил студент: Песчанский А.К.

2.

Волокнистые изоляционные материалы – это материалы, которые
состоят преимущественно из частиц удлиненной формы – волокон. В
текстильных материалах волокнистое строение совершенно очевидно. В
дереве, бумаге, картоне волокнистое строение может быть изучено с
помощью микроскопа при небольшом увеличении.
Преимущества многих волокнистых материалов: дешевизна, довольно
большая механическая прочность и гибкость, удобство обработки.
Недостатками их являются невысокие электрическая прочность и
теплопроводность (из-за наличия промежутка между волокнами,
заполненного воздухом). Гигроскопичность более высокая, чем у
массивного материала того же химического состава. Свойства
волокнистых материалов могут быть значительно улучшены путем
пропитки, поэтому такие материалы в электрической изоляции обычно
применяют в пропитанном состоянии.
Большая часть волокнистых материалов – органические вещества. Это
материалы растительного (дерево, хлопчатобумажное волокно, бумага и
пр., состоящие в основном из целлюлозы) и животного происхождения
(шелк, шерсть), искусственные волокна, получаемые путем химической
переработки природного волокнистого сырья и, наконец, приобретающие
особо важное значение в последнее время синтетические волокна,
изготовляемые из синтетических полимеров.

3.

Электрические изоляционные бумаги изготовляются из волокон целлюлозы, хлопка,
тростника и асбеста, применяются как для работы на воздухе, так и в масле. Наибольшее
применение получили кабельная и телефонная бумаги, изготовленные из волокон
органического происхождения, обладающие сравнительно высокими механическими
качествами и воздухонепроницаемостью, но малой нагреваемостью и низкой электрической
прочностью. Пропитка бумаг маслом, лаком, компаундами значительно повышает ее
электрическую прочность и в меньшей степени — нагревостойкость. Механическая
прочность бумаги вдоль рулона всегда больше, чем поперек.

4.

Кабельная бумага применяется для изоляции жил
силовых кабелей на напряжение 35, 110 и 220 кВ.
Отличается количеством слоев, толщиной, объёмной
массой, воздухопроницаемостью. Маркируется буквами
К (кабельная однослойная), КМ (многослойная), КВМ
(высоковольтная многослойная), КВМСУ
(высоковольтная, многослойная стабилизированная
многослойная).
Конденсаторная бумага − наиболее тонкий и
качественный вид электротехнической бумаги,
применяется в сочетании с синтетическими пленками.
Пропиточная бумага выпускается толщиной 0,9, 0,11,
0,13 мм. Воздухопроницаемость и впитываемость
пропиточных бумаг выше, чем других.
Намоточная бумага изготовляется толщиной 50, 60, 70
мкм. Электротехнический картон отличается от бумаг
на основе целлюлозы повышенной толщиной, высокой
механической прочностью, достаточной гибкостью,
низкой стоимостью.

5.

Электроизоляционные лакированные ткани (лакоткани) представляют
собой гибкие материалы, состоящие из ткани, пропитанной лаком или какимлибо жидким электроизоляционным составом. Лак или другой пропиточный
состав после отвердевания образует гибкую пленку, которая обеспечивает
электроизоляционные свойства лакотканям.
В зависимости от тканевой основы лакоткани делятся на хлопчатобумажные,
шелковые, капроновые и стеклянные (стеклолакоткани). В качестве пропиточных
составов для лакотканей применяются масляные, масляно-битумные,
полиэфирные. Эскапоновые или кремнийорганические лаки, а также растворы
латексов кремнийорганических каучуков или суспензии фторопластов.
Липкие стеклоткани и резиностеклоткани, пропитанные термореактивными
составами с повышенной липкостью, обеспечивают монолитность изоляции,
выполненной из этих материалов.
Основными областями применения лакотканей являются: электрические
машины, аппвраты и приборы низкого напряжения. Лакоткани применяются для
гибкой межвитковой и пазовой изоляции, а также в качестве различных
электроизоляционных прокладок. Для изолирования лобовых частей обмоток и
других токоведущих элементов.

6.

7.

Как заменитель лакоткани при изготовлении и ремонте обмоток масляных
трансформаторов малой мощности получила применение крепированная
бумага — нелощенная изоляционная мелкогофрированная бумага. Бумага
из волокон органического происхождения, дополнительно обработанная
водным раствором хлористого цинка, после промывки и опрессовки при
высоком давлении образует плотный, поддающийся механической
обработке и формованию материал — фибру. Тонкие сорта фибры носят
название летероид. Нагревостойкую бумагу изготовляют из волокон
асбеста, применяя для этого его наиболее эластичный сорт — хризотиловый
асбест. Серьезным недостатком, ограничивающим применением асбестовой
бумаги, являются ее невысокая механическая прочность Для повышения
прочности к волокнам или нитям асбеста добавляют хлопчатобумажные
волокна или нить, хотя эта добавка влечет за собой значительное снижение
нагревостойкости бумаги. Применяются кабельная и телефонная бумаги как
основная витковая и корпусная изоляция обмоток масляных
трансформаторов, защитный слой пазовой изоляции электрических машин
низкого напряжения общепромышленного применения, дополнительная
изоляция обмоток электрических машин высокого напряжения и для
временных технологических оберток при выпечке изоляции обмоток и
электроизоляционных деталей.

8.

9.

Фибра – это многослойный пергаментированный картон. Фибру
используют в качестве изоляционного и дугогасящего материала. При
воздействии электрической дуги фибра разлагается, выделяя большое
количество газов, способствующих гашению дуги. В связи с этим,
фибровые трубки применяются для изготовления «стреляющих»
разрядников. Фибра − электроизоляционный и конструкционный материал,
получаемый на основе целлюлозы. Фибру изготавливают из непроклеенной
бумаги, имеющей в своём составе хлопковое волокно и древесную
целлюлозу (по 50%). Используют в качестве электроизоляционного
материала в электрооборудовании низкого напряжения; применяют для
изготовления разрядников высокого напряжения. Фибра и летероид
выпускаются в листах, обертываются в бумагу и упаковываются в
деревянные ящики или обрешетку. Хранение бумаги, фибры и летероида
должно производиться на подкладках в сухом (желательно отапливаемом)
помещении с хорошей вентиляцией, защищенном от проникновения
прямых солнечных лучей. При разгрузке на складе не допускается
сбрасывание рулонов на пол, а их перекатку следует производить по
стрелке, показывающей направление намотки бумаги в рулоне.

10.

Хлопчатобумажные, асбестовые и стеклянные ленты нашли широкое
применение при изготовлении обмоток электрических машин и
трансформаторов. Хлопчатобумажные ленты применяются главным
образом как монтажный материал для скрепления проводов и изоляционных
материалов при изготовлении обмоток. Для электрических машин низкого
напряжения с изоляцией класса А хлопчатобумажные ленты применяются
для витковой изоляции обмоток, но ввиду высокой гигроскопичности
применение этих лент допустимо после предварительной сушки и пропитки
в лаке. Асбестовые ленты изготовляются из волокон хризотилового асбеста,
обладающих эластичностью и способностью скручиваться в нити.
Гигроскопичность асбестовых лент меньше, чем у хлопчатобумажных, так
как количество внутренних капилляров в асбестовых нитях очень невелико.
В волокнах асбеста содержатся окислы железа и адсорбционная вода. При
содержании окислов до 3-4% асбестовые ленты применяются как
электроизоляционные, несмотря на невысокое объемное сопротивление
108-109 Ом*см. При содержании окислов до 8-9% лента находит
применение как полупроводящая для выравнивания электрического поля на
поверхности обмоток электрических машин высокого напряжения. Для
упрочнения лент, в асбестовые нити добавляют хлопчатобумажные волокна.

11.

Органический текстиль применяется в качестве защитных покровов кабелей и в изоляции
электрических машин. Органический текстиль включает: материалы из натуральных
волокон, материалы из искусственных волокон и материалы из синтетических волокон.
Материалы из натуральных волокон бывают следующих разновидностей:
хлопчатобумажная пряжа, кабельная пряжа, хлопчатобумажные изоляционные ленты,
изоляционный шелк. Данные материалы применяются в качестве верхних защитных
покровов изоляции.
Материалы из искусственных волокон бывают следующих разновидностей: вискозный
шелк, ацетатный шелк. Ткани из этих волокон прочны и эластичны.
Материалы из синтетических волокон бывают следующих разновидностей:
полиамидное волокно (капрон), лавсановый шелк. Данные материалы применяются для
изоляции обмоточных проводов.
Пропитанные волокнистые материалы получают путем пропитки в
электроизоляционных лаках или составах различных материалов из натуральных
органических волокон. Сочетание высокой механической прочности пропитываемой ткани
с высокими изоляционными свойствами пропитывающих составов позволяет получать
материалы, обладающие комплексом свойств, обусловившим их широкое применение для
целей электрической изоляции.
К пропитанным волокнистым материалам относят: лакоткани, лакобумаги, лакированные
трубки и изоляционные ленты (изоленты).

12.

Лакированные трубки используются в качестве уплотнителей и
дополнительной изоляции.
Изоляционные ленты бывают односторонние и двухсторонние, в
зависимости от наличия резиновой смеси на одной или двух сторонах.
Электроизоляционные
лакированные
ткани
(лакоткани)
Лакированные ткани представляют собой гибкие материалы, состоящие из
ткани, пропитанной лаком или каким-либо электроизоляционным составом.
Пропиточный лак или состав после отвердевания образует гибкую пленку,
которая обеспечивает хорошие электроизоляционные свойства лакоткани. В
зависимости от тканевой основы лакоткани делятся на хлопчатобумажные,
шелковые, капроновые и стеклянные (стеклоткани)
Электроизоляционные стеклянные ленты и ткани производят из
стеклянных нитей, получаемых из бесщелочных или малощелочных стекол.
Преимущество стеклянных волокон перед растительными и асбестовыми
состоит в их гладкой поверхности, понижающей поглощение влаги из
воздуха. Нагревостойкость стеклянных тканей и лент выше асбестовых.