Vật liệu cách điện

Vật liệu cách điện không phải là vật liệu hoàn toàn không dẫn điện, dưới tác động của một cường độ điện áp nhất định, khi vượt quá thông số kỹ thuật điện áp chịu đựng của riêng chúng, độ dẫn điện, tổn thất, đánh thủng, hồ quang điện và các điều kiện vật lý khác vẫn sẽ xảy ra và lão hóa sẽ khiến vật liệu cách điện tạo ra hư hỏng, giảm áp suất, bong tróc bề mặt và các hiện tượng vật lý khác.

▶ Các chất có thể được chia thành hai loại: chất dẫn điện và chất cách điện, và chất cách điện cũng được gọi là chất điện môi. Theo thông số kỹ thuật của điện áp chịu đựng của riêng nó, lớp che chắn của nó không dẫn điện và điện trở suất của nó thường lớn hơn 10 10 Ω·m vật liệu, được gọi là vật liệu cách điện.

▶ Các đặc điểm của vật liệu cách điện là điện trở cách điện, điện trở suất, chống ẩm, chịu nhiệt độ cao, v.v. Điện trở suất của vật liệu cách điện rất cao, thường là 10 10～10 22 Ω·m. Trong máy biến áp tần số cao, vật liệu cách điện thường được sử dụng để cách ly cuộn dây với cuộn dây hoặc các thiết bị điện bên ngoài nhằm đảm bảo máy biến áp hoạt động an toàn.

Phân loại

Khí

Khoảng cách không khí trong máy biến áp thường được sử dụng làm khoảng cách an toàn của cách điện và khoảng cách an toàn giữa các giai đoạn chính của máy biến áp tần số cao thường là 7mm.

Chất lỏng

Vật liệu cách điện động cơ chủ yếu bao gồm khoáng chất và dầu cách điện tổng hợp.

Chất rắn

chủ yếu được chia thành hai loại hữu cơ và vô cơ.

Máy biến áp tần số cao cách điện rắn hữu cơ thường thấy sơn cách điện (Véc ni), keo cách điện (Epoxy), giấy cách điện (Nomex), sợi cách điện (FR4), nhựa (PBT, Bkelite), vỏ (Teflon, Vỏ nhiệt), màng (PI, Mylar), băng keo (Mylar, Kapton, PET) v.v. Vật liệu cách điện rắn vô cơ bao gồm mica, thủy tinh, gốm sứ, v.v. 3

Tính chất và thông số kỹ thuật

Vật liệu cách điện liên quan đến tính an toàn và độ tin cậy, và các thông số kỹ thuật chính của vật liệu cách điện là độ bền đánh thủng, khả năng chịu nhiệt, khả năng chịu cách điện, khả năng chịu áp suất và độ bền ứng suất cơ học. Hệ thống cách điện thông thường là sự kết hợp của vật liệu cách điện quấn cho máy biến áp, động cơ, cuộn dây và các sản phẩm điện khác, chẳng hạn như UL cung cấp dịch vụ thử nghiệm và chứng nhận.

Độ bền đánh thủng

Cường độ điện áp trên giá trị tham số tiêu chuẩn sẽ gây hư hỏng cách điện và gây ra đoản mạch, được gọi là độ bền đánh thủng, đơn vị là: V/mm.

Khả năng chịu nhiệt

Khi nhiệt độ cao hơn thông số kỹ thuật, hiệu suất của vật liệu cách điện sẽ giảm và khả năng chịu nhiệt của vật liệu cách điện có thể hoạt động trong thời gian dài ở nhiệt độ quy định và đảm bảo độ tin cậy, cấp độ chịu nhiệt được chia thành Y, A, E, B, F, H, N, R và 8 cấp khác.

• LỚP Y: Giới hạn nhiệt độ 90°C. Chất cách điện như keo dán cây epoxy hoặc các hạt nhựa có điểm nóng chảy thấp.
• LỚP A: Giới hạn nhiệt độ 105°C. Chẳng hạn như dây tráng men, vải sơn mài, dây sơn mài, sơn gốc dầu và các vật liệu cách điện khác.
• LỚP E: Giới hạn nhiệt độ 120°C. Chẳng hạn như vải thủy tinh, sơn nhựa dầu, dây tráng men và các vật liệu cách điện khác.
• LỚP B: Giới hạn nhiệt độ 130°C. Chẳng hạn như keo dán cây epoxy, dây tráng men, dây cách điện ba lớp, hạt nhựa, băng cách điện, v.v.
• LỚP F: Giới hạn nhiệt độ 155°C. Chẳng hạn như keo dán cây epoxy, sợi thủy tinh, hạt nhựa, băng cách điện, dây tráng men, dây cách điện ba lớp.
• LỚP H: Giới hạn nhiệt độ 180°C, chẳng hạn như keo dán cây epoxy, sợi thủy tinh, hạt nhựa, băng cách điện, dây tráng men, dây cách điện ba lớp, Đường dây động cơ, dây dẹt.
• LỚP N: Giới hạn nhiệt độ 200°C.
• LỚP R: Giới hạn nhiệt độ 220°C.

Điện trở cách điện

Giá trị điện trở của vật liệu cách điện là điện trở cách điện, và đơn vị là Ω. Điện trở suất của vật liệu cách điện thường lớn hơn 10 10 Ω·m trở lên và điện trở cách điện sẽ thay đổi do sự khác biệt giữa nhiệt độ môi trường xung quanh và tình trạng bề mặt của vật liệu cách điện.

Đối với các vật thể thông thường, mối quan hệ giữa điện trở R, điện trở suất ρ chiều dài I và diện tích mặt cắt ngang A như sau:

Trong công thức trên

• Đơn vị điện trở R là ohm
• Đơn vị chiều dài l là mét
• Diện tích mặt cắt ngang A là mét vuông
• Điện trở suất ρ được đo bằng ohm mét

Độ bền ứng suất cơ học

Theo các vật liệu cách điện khác nhau, độ bền kéo, nén, uốn, cắt, va đập, mỏi và các xác minh độ tin cậy khác được định nghĩa tương ứng, được gọi là độ bền ứng suất cơ học.

Các thông số kỹ thuật khác

Vật liệu cách điện có đóng rắn dạng rắn và dạng keo, chẳng hạn như vật liệu cách điện đóng rắn dạng keo có các thông số kỹ thuật bao gồm độ nhớt, độ cứng, hệ số giãn nở, thời gian đông đặc và nhiệt độ đóng rắn. Các thông số kỹ thuật của vật liệu cách điện rắn cũng sẽ có độ thấm, độ bền dầu, độ giãn dài, độ co ngót, độ bền dung môi, độ bền điện áp, v.v.

Lão hóa vật liệu cách điện

Các hỏng hóc trong các sản phẩm điện tử thường xảy ra do các vấn đề về cách điện. Dưới tác động của trường điện, vật liệu cách điện sẽ bị phân cực, độ dẫn điện, nhiệt, sự cố và các hiện tượng khác, nhưng cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố biến đổi cơ học, hóa học, môi trường và các yếu tố khác, và sự suy giảm dần dần khác theo sự phát triển của thời gian Hiện tượng được gọi là lão hóa, có ba loại lão hóa chính.

Lão hóa điện

Vật liệu cách điện chịu áp suất cao và tập trung vào sự lão hóa do phóng điện cục bộ gây ra.

Lão hóa nhiệt

nó ở trong môi trường làm việc ở nhiệt độ cao. Vật liệu cách điện bị oxy hóa, phân hủy, hư hỏng hoặc lão hóa theo độ ẩm, v.v.

Lão hóa môi trường

Lão hóa do phản ứng hóa học giữa không khí và môi trường tia UV, độ mặn, độ axit và độ kiềm.

Phương pháp ngăn ngừa lão hóa cách điện

Khi vật liệu cách điện đã lão hóa, hiệu suất cách điện của nó là không thể đảo ngược và các nhà thiết kế máy biến áp thường sẽ sử dụng các phương pháp sau để ngăn ngừa sự lão hóa của
vật liệu cách điện.

• Sử dụng keo bảo vệ ba lớp hoặc keo UV trên bảng mạch.
• Máy biến áp sử dụng vecni để hút chân không và nhúng.
• Các biện pháp tăng cường phóng điện cục bộ trong quá trình thiết kế điện.
• Tăng cường hoặc tăng cường khả năng bảo vệ cách điện.