Изоляционные материалы

4-4. Простейшие изоляционные конструкции.

рены изоляционные конструкции и допустимые расстояния для:

Для обеспечения надлежащей электрической прочности обмотки между ее витками, катушками, а также между обмоткой и другими частями трансформатора должны быть выдержаны определенные изоляционные расстояния, зависящие от рабочего напряжения и гарантирующие обмотку от пробоя изоляции как при рабочем напряжении, так и при возможных перенапряжениях. В этих промежутках могут быть установлены изоляционные конструкции или детали из твердого диэлектрика, либо промежутки могут быть заполнены только изолирующей средой — маслом, воздухом и т. д. Для нормального охлаждения между обмоткой и другими частями трансформатора, между катушками, а в некоторых конструкциях и между витками делают масляные или воз-

В учебнике изложены основы теории электрических аппаратов как единого электромеханического комплекса, включая токовсдущие элементы, контакты, изоляционные конструкции, дугогасительные устройства, приводные устройства и электромагнитные механизмы; дано математическое описание физических процессов, сопровождающих работу электрических аппаратов при эксплуатации. Учебник написан на основе многолетнего опыта преподавания курса «Электрические аппараты» и выполнения научных исследований по всем его разделам коллективом кафедры электрических аппаратов.

Книга состоит из двух частей: первая посвящена изоляции электрических установок высокого напряжения, а вторая — перенапряжениям и-защите от перенапряжений. В первой части изложены основные характеристики внешней и внутренней изоляции электрических установок. Излагаются методы испытания изоляции, рассматриваются наиболее важные изоляционные конструкции, применяемые в электрических установках. Вторая часть посвящена анализу грозовых и различных видов внутренних перенапряжений, Излагаются основные методы защиты от перенапряжений и их ограничения.

Техника высоких напряжений в настоящее время представляет собой комплекс дисциплин, изучающих воздействия сильных электрических и магнитных полей на вещество и вопросы их технического использования. Среди этих дисциплин: методы расчета электрических и магнитных полей, электрические разряды в газах, твердых и жидких диэлектриках, электрогазодинамика дисперсных систем, высоковольтные установки и измерительные устройства, изоляционные конструкции, переходные процессы и перенапряжения в электроустановках и т. д.

Для изучения общих закономерностей развития разрядов вдоль поверхностей твердого диэлектрика, необходимых для ]рациональ-ного конструирования изоляторов, используют простейшие изоляционные конструкции с однородными и резконеоднородными полями и с разным положением и состоянием поверхности твердого диэлектрика. Так, важнейшие особенности разряда вдоль чистой и сухой

установлены фигурные изоляционные конструкции ( 6-3) из полиэфирной смолы с минеральным наполнителем, также армированные стекловолокном. Для повышения трекингостойкости в состав введен фторопласт.

Понятие внутренняя изоляция объединяет различные по устройству, габаритам, выполняемым функциям, по механическим и электрическим характеристикам изоляционные конструкции.

Естественно, что для изготовления внутренней изоляции используют те материалы, которые обладают наилучшим сочетанием указанных качеств и дают в результате наиболее экономичные и надежные изоляционные конструкции. Как показывает опыт, во многих случаях ни один отдельно взятый диэлектрик не может удовлетворить в должной мере всему перечню предъявляемых требований, а наилучшие решения получаются при использовании комбинации из нескольких диэлектриков.

Во вращающихся машинах высокого напряжения используются комбинации на основе слюды или слюдяных материалов, обладающие высокой нагревостойкостью. В аппаратах и кабельной арматуре (муфтах) находят применение литые изоляционные конструкции из эпоксидных компаундов с разными наполнителями.

Площадь сечения окна магнитопровода всегда имеет прямоугольную форму с соотношением сторон б/а = 1,5 ч- 2,5 (см. 8.24). При такой форме магнитопровод имеет наименьшую массу и, следовательно, меньше потери энергии в нем по сравнению с квадратной формой окна. Обмотка выполняется из медного провода круглого или прямоугольного сечения, чаще всего с эмалевой изоляцией. В отдельных случаях применяются и другие изоляционные материалы. Оомотка укладывается плотными рядами на заранее изготовленный каркас ( 8.25,в) из электрокартона, текстолита или пластмассы. Между отдельными обмотками прокладывается слой изоляции из бумаги, ла-коткани или другого изоляционного материала. После изг отселения обмоток производится сборка трансформатора. Если магнитопровод имеет П-образную форму ( 8.25, б), то часть пластины К вставляется в обмотку поочередно то сверху, то снизу, а в возникшие промежутки между ними сверху и снизу вставляются части пластины М. При такой сборке последующий слой перекрывает место стыка преды^ дущего слоя. Сборка магнитопровода трансформатора, имеющего Ш-образную форму мапштопровода ( 8.25,а), производится в том же порядке. Естественно, что в этом случае пластина К вставляется в обмотку своей средней частью.

Энергетические показатели двигателей серии 4А (КПД и коэффициент мощности) находятся на уровне показателей двигателей, снимаемых с производства, или несколько выше. В двигателях указанной серии применены электротехническая сталь с меньшими удельными потерями и большей магнитной проницаемостью, новые нагревостойкие и высокопрочные изоляционные материалы, более совершенная технология изготовления, а также усовершенствованные системы вентиляции. Уменьшение высоты оси вращения и других установочных размеров позволяет заказчику без каких-либо затруднений заменять применяемые ранее двигатели двигателями серии 4А. Электродвигатели серии 4А имеют следующие исполнения.

Исполнение электрооборудования с повышенной надежностью против взрыва обозначается буквой Н. В том случае, когда в конструкции электрооборудования такого исполнения имеются и взрывонепроницаемые элементы, то за буквой Н ставится цифра, указывающая категорию смеси. Если таких элементов нет, то ставится 0. За цифрой ставится буква, характеризующая группу смесей. Например, обозначение Н2Т2 относится к электрооборудованию повышенной надежности против взрыва, имеющему взрывонепроницаемый элемент (например, к двигателю с контактными кольцами, закрытыми взрывоне-проницаемым колпаком), рассчитанный на смесь 2-й категории групп Т1 и Т2. Обозначение НОТ2 указывает на то, что взрыво-непроницаемых элементов в конструкции этого электрооборудования не содержится. Повышенная надежность против взрыва достигается следующим образом. В электрооборудовании применяются изоляционные материалы высокой надежности, температура нагрева изолированных обмоток при работе снижается относительно допустимой нормами для изоляции данного класса. Поверхности частей электрооборудования имеют наибольшие температуры, более низкие, чем температура самовоспламенения взрывчатых смесей.

мости диэлектрического слоя и обратно пропорциональна его толщине. В порядке возрастания диэлектрической проницаемости наиболее распространенные изоляционные материалы интегральных конденсаторов располагаются так: SiO2, Si3N4, Al2O3, Ta2O5. Характеристики тонкопленочных конденсаторов приведены в табл. 4. Значительный разброс значений диэлектрической проницаемости диэлектриков объясняется как специфическими свойствами тонких пленок, физические свойства которых отличаются от свойств монолитных материалов, так и сложностью оценки толщины тонких диэлектрических "пленок, структура -которых* весьма неоднородна.

возможно применение из-за наличия герметичной перегородки обычных материалов для статора (трансформаторное железо, изоляционные материалы и др.);

§ 6. ИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Изоляционные материалы предназначены в основном для изоляции токопроводящих частей оборудования, аппаратов и проводов, повышения электрической прочности обмоток и индукционных катушек и как изоляционные опоры. Изоляционные материалы разделяются на материалы природного происхождения (асбест, слюда) и искусственные, выполненные на основе стекловолокна и синтетических смол. Последние обладают высокой механической и электрической прочностью, влагостойкостью и нагрево-стойкостью.

По своему состоянию при нормальной температуре изоляционные материалы разделяются на газообразные (воздух), жидкие (трансформаторное масло) и большую группу твердых (фарфор, стеатит, стекло).

По конструкции изоляционные материалы можно разделить на волокнистые (пропитанные и непропитанные) — бумага, картон, фибра, изделия из текстиля, асбеста и стекловолокна; слоистые (гетинакс, текстолит); материалы на основе слюды (миканит, микалента); пленочные и керамические.

Слоистые изоляционные материалы. Гетинакс выпускают в виде листов толщиной 0,4 — 50 мм. Он представляет собой слоистый прессованный материал из бумаги, пропитанной смолой. Различные марки гетинакса (А, Б, В, Вс и др.) предназначены для работы на воздухе и в масле. Гетинакс хорошо обрабатывается.

Слюдяные изоляционные материалы (миканит, микалента) состоят из листочков слюды, склеенных смолой или лаком. Миканиты различают твердые (прокладочные) ПМГ, ПФГ, гибкие ГМС, ГФС и формовочные ФМГ и ФФГ. Они обладают высокой нагревостойкостью (130—180 °С), влагостойкостью и электрической прочностью (15 — 20 кВ/мм).