Обзор самых популярных электроизоляционных материалов

Электроизоляционными материалами называют конструкционное сырье, предназначенное для изолирования проводников. Иными словами, изоляция обеспечивает разъединение проводников, по которым проходит электрический ток, а также их защиту от внешнего воздействия. В промышленном секторе используется разнообразные изоляторы, от простого электрокартона до сложных композитов, составленных из полиэфирных смол и полимеров.

В этом обзоре мы проведем краткий экскурс по изоляторам, без которых невозможно представить электродвигатели, электрощиты и другие объекты, в которых циркулируют большие токи.

Но, прежде чем начнем, охарактеризуем ситуацию на мировом рынке в целом. Электроизоляционные материалы делятся на природные, как то асбест и слюда, и искусственные: стекломиканит, лавсан, мелинекс и т.д. Стоит подчеркнуть, что появление синтетики в составах изолятора улучшило их прочность и долговечность. Так что, искусственные композиты – это новый эволюционный виток в развитии изоляторов.

Электрокартон, изоляционная бумага, фибра

Начнем обзор с натуральных изоляторов на основе целлюлозного сырья. Картон марок ЭВТ и ЭВ предназначен для эксплуатации в воздушной среде. Толщина картонного листа составляет от 0,1 до 0,3 мм. С маслом соприкасаются марки ЭМТ и ЭМЦ, имеющие толщину 1-3 мм. Изолятор отпускается в листах или рулонах.

Электроизоляционная бумага в своем составе содержит хвойное сырье, обработанное щелочью. По составу и типу бумага бывает:

• конденсаторной;

• телефонной;

• кабельной;

Самая тонкая – телефонная версия. Толщина всего 0,05 мм. Кабельная марка пропитана маслом и имеет толщину 0,12 мм, за счет чего достигаются повышенные диэлектрические свойства.

Фибра – бумага, обработанная раствором хлористого цинка. Имеет высокую диэлектрическую прочность, вплоть до 11кВ/мм, но не терпит кислот и механического воздействия. Применяется в качестве прокладок катушек. Толщина листа от 0,6 до 12 мм.

Ленточные изоляторы: киперные, тафтяные

Наш импровизированный ТОП продолжают хлопчатобумажные изоляторы. Сегодня киперная лента применяется для стягивания проводов, обвязки катушек и обмоток трансформаторов. Марка ЛЭ имеет толщину 0,45 мм, ширину от 10 до 60 мм.

Ближайшим собратом киперной выступает тафтяная лента, для изготовления которой используется не только хб-нить, но и шелковое сырье. Ширина мотка – 10-50 мм, толщина – 0,25 мм. По причине меньшей, чем у киперной ленты толщины, тафтяной изолятор менее прочен, но с тем же успехом применяется в электромонтажных работах.

Еще есть батистовые и миткалевые варианты натуральных диэлектриков, находящиеся на плюс/минус том же уровне по перечисленным характеристикам.

Стеклотканевые и лакотканевые изоляционные материалы

Честь возглавить синтетические диэлектрики выпала стеклоткани – нетканому материалу, выполненному из стекловолокна (тонких нитей расплавленного стекла). Выпускается в рулонах, толщиной 0,1-0,3 мм, шириной от 700 до 1000 мм. Применяется для изготовления:

• изоляционных оболочек;

• монтажных плат;

• теплоизоляционных покрытий.

Стоит отметить, что стеклоткани также широко эксплуатируются при изготовлении строительных, радиотехнических, базальтовых и многих других марок.

Отдельного внимания заслуживает лакоткань – гибкий электроизоляционный материал, пропитанный лаком. При этом тканевая основа бывает разной: стеклянной, капроновой, хлопчатобумажной или шелковой. Применяется как межвитковая, пазовая изоляция в агрегатах низкого напряжения. Термическую стойкость и повышенную гибкость демонстрируют марки с шелковой и капроновой основой. Они способны выдерживать термическую нагрузку на уровне 105 °С.

Изолента – расходный материал, без которого не обойтись

Если и существует изолятор известный каждому мужчине с ранних лет, то это изолента – электроизоляционная лента, которую делают на базе поливинилхлоридных пленок, прорезиненных хб-тканей, стеклотканей, а также полиэфирных/полиамидных пленок. Наиболее популярным для бытового сценария стали ВПХ-изоленты, различающиеся пластификаторами. Состав клеевого слоя держится производителями в секрете, однако базовые компоненты, это каучуковый клей, канифоль и хлорированная смола.

Изолента на хлопчатобумажной основе выдерживает напряжение в 1000 В, чего более чем достаточно для бытового применения.

Слоистые и композитные электроизоляционные материалы

В изолировании силовых элементов сложных устройств, к которым предъявляются повышенные требования относительно нагрузки, прочности и долговечности, применяют слоистые пластики. К числу слоистых пластиков относятся: текстолит, гетинакс и стеклотекстолит. Полимерные решения эксплуатируются в производственных отраслях, станкостроении, авиационной промышленности. Слоистые полимеры представляют собой комбинацию нескольких слоев ненатуральных материалов и связующего компонента. В качестве таких компонентов обычно выступают синтетические смолы:

• эпоксидные;

• фенол-формальдегидные;

• полиэфирные.

В качестве полимеров берут фторопластовое и кремнийорганическое сырье. Наполнение бывает асбестовым или бумажно-целлюлозным.

Слоистый или композиционный материал, в первую очередь представлен текстолитом. Его производят путем прессования пропитанной смолой хлопчатобумажной ткани. Так как процесс происходит при температуре 150°С, материал приобретает поразительную механическую прочность, однако по влагостойкости уступает гетинаксу. Стеклотекстолит производят из стеклоткани, поэтому он не боится влажных сред, а его прочность на пробитие оставляет 20кВ/мм.

Самый простой из слоистых композитов – гетинакс, по сути, является прессованной бумагой, пропитанной бакелитовой смолой.

Слюдяные электроизоляционные материалы

Слюда – природный материал, который сегодня выступает основой для производства диэлектриков высокого класса. Пластины слюды склеиваются под действием смолы или лака. В итоге получается два типа сырья – мусковит или миканит. Что до сферы применения, то слюдяные материалы, в частности мусковит, применяют в конденсаторах.

Миканит используют в производстве прокладочных материалов для электрических машин. Термическая стойкость слюды составляет 180°С. Это значение не назовешь рекордным, однако его вполне достаточно для работы со всеми типами силовых установок.

Завершить обзор диэлектриков хочется фарфором и стеатитом. Электрокерамика обладает высочайшей стойкостью к пробитию – 28 кВ/мм, а также термостойкостью до 170°С. Из фарфора делают высоковольтные изоляторы, но его также можно встретить в составе мелких конденсаторов, которые распаиваются на платах электронных приборов, в том числе компьютерной техники.

Стеатит опережает фарфор по прочности на пробой (около 50кВ/мм), поэтому применяется исключительно в важных узлах электротехники. Стеатитом покрываются ТЭНы, так как данный подвид керамики выдерживает нагрев до 200°С и выше.

Что ж, вот мы и познакомились со всеми популярными диэлектриками. Надеемся, материал вам понравился и был полезен.