Термические и физико-химические свойства электроизоляционных материалов

ТЕМА 6

ТЕРМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ  МАТЕРИАЛОВ

Основные обозначения

s_р – прочность при растяжении

E –модуль упругости

l - коэффициент теплопроводности

с – удельная теплоемкость

t_сл – срок службы электроизоляционного материала

Т – термодинамическая рабочая температура

t_о – срок службы при 0^оС

t_¥ - фиктивное значение срока службы

q – рабочая температура

е – основание натуральных логарифмов

R_т – термическое сопротивление

ρ_т  - удельное термическое сопротивление

D – коэффициент температуропроводности, плотность материала

С_т – теплоемкость

С_р – удельная теплоемкость при неизменном давлении

С_v – удельная теплоемкость при неизменном объеме

ω – влагопоглощаемость

G – масса образца

α – коэффициент влагорастворимости

М – количество воды

П – коэффициент влагопроницаемости

S – площадь участка образца

d – толщина образца

t – время

С – равновесная влажность

ψ – массовая влажность

р – упругость водяных паров в воздухе, парциальное давление

K – коэффициент диффузии

υ – кинематическая вязкость

r – радиус

F – сила

v – скорость

h - динамическая вязкость

6.1.Термические свойства электроизоляционных материалов

6.1.1. Нагревостойкость

Способность электрической изоляции выдерживать повышенную температуру без существенного ухудшения свойств называется нагревостойкостью.

Повышение температуры, которое обычно ограничивается, дает возможность для электрических машин и аппаратов при заданной мощности уменьшать габаритные размеры, массу и стоимость оборудования.

Нагревостойкость электроизоляционных материалов определяет максимальную температуру, при которой электроизоляционный материал способен длительно эксплуатироваться, сохраняя при этом достаточно высокий уровень важных показателей свойств.

Электроизоляционные материалы с точки зрения нагревостойкости делятся на классы нагревостойкости. Каждому классу нагревостойкости соответствует определенная предельная температура. Обозначения и предельные температуры классов нагревостойкости указаны в табл.6.1, где приведены также примеры электроизоляционных материалов, относящихся к этим классам.

Таблица.6.1

Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов

Класс	Предельная температура, оС	Примеры электроизоляционных материалов, отнесенных к соответствующему классу
Y	90	Непропитанные природные органические материалы (бумага, хлопок, шелк), поливинилхлорид, полиэтилен высокого давления, большинство каучуков
A	105	Пропитанные природные органические материалы, полиэтилен низкого давления, полиамиды, изоляция эмалированных проводов на поливинилацеталевых лаках
E	120	Гетинакс, текстолит, эпоксидная смола
В	130	Слюда, стекловолокно и асбест с обычными органическими связующими, полиформальде-гид, политрифторхлорэтилен
F	155	Слюда и стекловолокно с эпоксидными и кремнийорганическими связующими
H	180	Слюда и стекловолокно с особо нагревостойкими кремнийорганическими связующими
С	Свыше 180	Слюда без связующих или со связующим – стеклом (микалекс), стекло, керамика, кварц, политетрафторэтилен, полиимиды

Вопрос об отнесении к соответствующему классу решается на основе практических испытаний – обычно ускоренных испытаний на тепловое старение. Некоторые электроизоляционные материалы не включены ни в один из классов, так как могут использоваться лишь при существенно более низких температурах, чем 90^оС. К таким материалам относятся, например, полистирол, парафин, церезин и др.

Отнесение электроизоляционного материала к определенному классу нагревостойкости не означает, что его нельзя использовать при более высокой температуре. Обычно это возможно, но при этом необходимо учитывать, что срок службы существенно уменьшается.

Связь между сроком службы и рабочей температурой выражается формулой

	CИ Т t К с

 

                                                                          (6.1)

где t_сл – срок службы электроизоляционного материала; t_¥  - фиктивное значение срока службы при бесконечно высокой температуре; В – коэффициент, зависящий от свойств материала; Т – термодинамическая