Plusem jest to, że tego typu materiał izolacyjny jest zwykle nieco tańszy. Folia termoizolacyjna jest w tym przypadku montowana po stronie zewnętrznej. Omawiane maty genialne sprawdzają się, jako izolacja poddasza, ale też podłogi. Mata termoizolacyjna może być montowana pod ogrzewanie podłogowe.
Coraz więcej inwestorów decyduje się na budowę domów energooszczędnych. Również osoby, które nie wybierają projektu domu energooszczędnego, zainteresowane są rozwiązaniami, dzięki którym koszty ogrzewania będą mniejsze niż w starych domach. Wybór dobrych materiałów izolacyjnych pozwoli cieszyć się komfortem cieplnym zimą oraz przyjemnym chłodem w upalne dni. Jakie materiały izolacyjne zapewniają największą oszczędność na ogrzewaniu domu? Izolacja termiczna i akustyczna wełną mineralną Jednym z najczęściej wykorzystywanych materiałów izolacyjnych jest wełna mineralna. Jej współczynnik przewodzenia ciepła waha się między 0,031 a 0,045. Wełna mineralna wytwarzana jest z piasku kwarcowego (wełna szklana) lub z bazaltu (wełna kamienna), dzięki czemu materiał ten ma inne cenne właściwości. Wełna mineralna jest jednym z najczęściej wykorzystywanych materiałów izolacyjnych. Wełna mineralna zapewnia doskonałą izolację akustyczną. Twarde i półtwarde płyty z wełny mineralnej wygłuszają dźwięki uderzeniowe, a miękkie płyty doskonale tłumią dźwięki powietrzne. Wełna mineralna ma klasę niepalności A1 – nie wydziela dymu, nie rozprzestrzenia ognia, a także nie ścieka płonącymi kroplami. W siedmiostopniowej skali niepalności A1 jest klasą najwyższą. Wybierając materiały izolacyjne, należy także docenić wysoką paroprzepuszczalność wełny mineralnej. Włóknista budowa tego materiału pozwala parze wodnej na swobodne przenikanie. Podczas budowy domu energooszczędnego lub pasywnego, warto więc wziąć pod uwagę zastosowanie właśnie wełny mineralnej, która doskonale radzi sobie z odprowadzaniem nadmiaru wilgoci z domu, który wymaga znacznie mniej intensywnego ogrzewania. Nowoczesne materiały izolacyjne – styropian grafitowy Do ocieplania nowych, jak i starych domów inwestorzy bardzo często wybierają styropian. Wszystkim dobrze znany materiał izolacyjny jest lekki, dlatego przy starszej konstrukcji sprawdza się bardzo dobrze. Styropian ma też równie niski współczynnik lambda, co wełna mineralna. Niestety styropian nie ma aż tak wysokiej klasy niepalności – klasa E świadczy o tym, że styropian jest materiałem samogasnącym. Po odcięciu od źródła ognia styropian przestaje się palić, a w płomieniu topi się i zwęgla. Styropian nie zapala się także od żaru czy iskry. Elastyczne płyty styropianu doskonale radzą sobie z tłumieniem dźwięków uderzeniowych. Niestety styropian gorzej wygłusza dźwięki powietrzne. Natomiast materiał ten ma bardzo niską nasiąkliwość (jedynie na poziomie 2%) oraz niską paroprzepuszczalność. Jest także odporny na korozję biologiczną. Przykład użycia styropianu grafitowego Firmy budowlane coraz częściej wybierają styropian grafitowy. Z niewielkich grafitowych cząsteczek grafitu robiony jest granulat (neopor), z którego formowane są płyty. Mimo że płyty z neoporu mają mniejszą gęstość i są lżejsze, parametry cieplne styropianu grafitowego są lepsze niż tradycyjnego styropianu. Uniwersalne zastosowanie styropianu grafitowego, jego wydajność i podobna cena do „zwykłego” styropianu sprawia, że coraz więcej inwestorów sięga właśnie po ten materiał izolacyjny. Jego współczynnik przewodzenia ciepła waha się między 0,031 a 0,033 – jest więc bardzo niski. Inne materiały izolacyjne Keramzyt jest materiałem sypkim, dlatego można stosować go jedynie do izolacji posadzek na gruncie, stropów i stropodachów, niektórzy izolują nim również ściany w piwnicach. Keramzyt jest materiałem niepalnym i bardzo wytrzymałym, odpornym na grzyby i pleśnie. Współczynnik lambda keramzytu wynosi 0,08. Polistyren ekstrudowany powstaje w wyniku spieniania granulatu styropianu. Jest bardziej wytrzymały niż styropian, ma tę samą klasę niepalności, jednak nie izoluje akustycznie. Stosuje się go w miejscach, które podlegają dużym obciążeniom – na ścianach piwnicznych czy fundamentowych. Chcąc uzyskać jak najlepsze parametry energooszczędne domu, powinniśmy skonsultować z architektem wszystkie rozwiązania. Pod uwagę należy brać bowiem nie tylko oszczędność energii potrzebnej do ogrzewania domu, ale także komfort i bezpieczeństwo. Izolacja termiczna powinna iść w parze z izolacją akustyczną, a wytrzymałość materiałów izolacyjnych z ich właściwościami niepalnymi. *materiał powstał dzięki uprzejmości Bartosza Wiśniewskiego, właściciela firmy RIMB – firmy budowlanej z Bydgoszczy, specjalizującej się w budowie domów energooszczędnych. Tagi: materiały izolacyjne, izolacja termiczna, styropian grafitowy
Cienkowarstwowe struktury metaliczne i tlenkowe : właściwości, technologia, zastosowanie w elektrotechnice . 128 0 Download (0) ✓ Z elektrycznością stykasz się wszędzie. Poznajesz coraz więcej skutków jej oddziaływania. Na przykład, pierwotnych ludzi przerażała błyskawica, uderzenie pioruna, jego niszczycielskie skutki. Te wielkie wyładowania elektryczne nam już są dobrze znane. Boimy się burzy, ale wiemy, że choć moc elektryczna wyładowań atmosferycznych jest olbrzymia, to jednak - ze względu na krótki czas tych wyładowań - ich energia nie jest duża. Nie opłaca się nawet korzystać z tego naturalnego źródła energii elektrycznej. Musimy natomiast coraz lepiej zapobiegać negatywnym skutkom wyładowań elektrycznych. Pierwszy zadbał o to Benjamin Franklin w roku 1752, instalując na wieży kościoła piorunochron. Uczeni ciągle odkrywają coś nowego z zakresu elektryczności i dają tym podstawy do konstruowania coraz to lepszych urządzeń. Świadectwem tego jest bardzo szybki rozwój elektroniki, komputerów, różne­go sprzętu elektronicznego i elektrycznego. Na pewno chcesz, żeby urządzenia, z którymi stykasz się na co dzień, nie były Ci obce, nieprzyjazne, a nawet czasem niebezpieczne. Musisz wiedzieć, że ta pożyteczna elektryczność, która jest w domu, w każdym gniazdku elektrycznym, dostępna dla każdego, może człowieka porazić. Doprowadzona do urządzenia duża energia pomaga Ci pracować, uwalnia od fizycznego wysiłku. Ale czasem wymyka się spod Twojej kontroli, zwłaszcza wtedy, kiedy popełnisz błąd w obsłudze sprzętu elektrycznego. Tylko wiedza i umiejętności praktyczne z zakresu elektrotechniki mogą Cię ustrzec przed wypadkiem. Wiedzę tę będziesz czerpał z różnych źródeł. Na lekcjach fizyki poznasz fizyczne podstawy elektrotechniki i elektroniki, a na lekcjach techniki zetkniesz się z różnymi sytuacjami, w których zjawiska te będą miały zastosowanie praktyczne. Na zajęciach z techniki będziesz poznawał elektrotechnikę począwszy od przewodników i izolatorów, potem dowiesz się, jak się wytwarza energię elektryczną. Poznasz sposoby korzystania z tej energii. Zadania praktyczne będą dotyczyły obsługi urządzeń, montażu bardzo prostych przedmiotów technicznych i projektowania elementarnych układów lub zmian w układach. Pomiary elektryczne będą związane głównie z zadaniami praktycznymi, a zagadnienia bhp, ekonomii i ekologii będą powiązane z różnymi tematami zajęć. PRZEWODNIKI ELEKTRYCZNOŚCI I IZOLATORY W elektrotechnice stosuje się wiele różnych materiałów. Ogólnie można je podzielić na trzy grupy: przewodzące prąd elektryczny (przewodniki), nie przewodzące prądu elektrycznego (izolatory), półprzewodniki. Do materiałów przewodzących prąd elektryczny należą metale, np. srebro, miedź, aluminium, mosiądz, stal i stopy oporowe. Do materiałów nie przewodzących prądu elektrycznego należą np. ceramika, jedwab, papier, oleje, powietrze. Sądzę, że podasz jeszcze więcej przykładów tych materiałów. Może też wyróżnisz z nich takie materiały, które przewodzą prąd elektryczny bardzo dobrze i takie, które przewodzą gorzej, a także bardzo dobre izolatory Przewodniki elektryczności Z materiałów przewodzących prąd elektryczny na pewno wyróżniłeś miedź i jej stopy, gdyż ze względu na swoje cenne właściwości (przede wszystkim małą oporność właściwą) należą one do materiałów najszerzej stosowanych w przemyśle elektrotechnicznym. Około połowy światowego zużycia miedzi przeznaczone jest na cele tego przemysłu. Każdy materiał przewodzący prąd elektryczny ma swoją określoną rezystancję (w fizyce stosuje się określenie: oporność elektryczna). Jednak wartość tej rezystancji rośnie w funkcji temperatury. Na przykład rezystywność (oporność właściwa) wolframu wynosi w temperaturze 20 °C - 0,055 [Omm2/m], w temperaturze 1200 °C - 0,4[Omm2/m],a w temperaturze 2400 °C - 0,85[Omm2/m]. W temperaturach bardzo niskich, bliskich zeru bezwzględnemu, nie­które ciała tracą rezystancję. Stają się nadprzewodnikami. Prowadzi się badania naukowe w zakresie nadprzewodnictwa w celu wykorzystania tego zjawiska w technice. Elektrotechników interesują nie tylko materiały o małej rezystywności. Wykorzystują oni również materiały, które mają wyższe od miedzi rezystywności, np. konstantan (Cu 55% i Ni 45%) - 0,458[Omm2/m], Konstantan i inne materiały oporowe stosowane są w różnych grzejnikach. Materiały oporowe, ze względu na różne temperatury pracy dzieli się na trzy grupy. Do pierwszej grupy należą materiały o niskiej temperaturze pracy (do 500 °C),do drugiej - o średniej (500-s-lOOO °C) i trzeciej - o wysokiej temperaturze pracy (powyżej 1000 °C). Na przykład stosowana w grzejnikach chromonikielina (Ni 80% i Cr 20%) ma temperaturę topnienia 1400 °C, a najwyższą temperaturę zastosowania 1150 °C. i gorsze izolatory. Tkaniny grzejne stosowane na poduszki i kołdry elektryczne zawierają cienki drut oporowy z konstantatu lub chromonikieliny owinięty śrubowo na nici szklanej. Pytania i zadania 1. Czy znasz metale lepiej przewodzące prąd elektryczny niż miedź? 2. Na jakie grupy możesz podzielić materiały oporowe? 3. Wymień urządzenia elektryczne, w których są zastosowane materiały oporowe. 4. Jaką moc mają urządzenia w Twoim domu, w których zastosowano grzałki elektryczne? Izolatory Znaczenie materiałów izolacyjnych w elektrotechnice jest ogromne, ponieważ mają one za zadanie przeciwdziałać przepływowi prądu elektrycznego w niepożądanym kierunku. W gospodarstwie domowym lekceważymy często izolacyjne elementy urządzeń elektrycznych i z tego powodu dochodzi do wielu wypadków, porażeń prądem elektrycznym, poparzeń i pożarów. Istnieje wiele materiałów izolacyjnych pochodzenia roślinnego, zwierzęcego i mineralnego, również z tworzyw syntetycznych. Ich klasyfikację można przeprowadzić na podstawie różnych kryteriów. Ze względu na stan skupienia oraz pochodzenie materiały te można podzielić na: gazowe, płynne i stałe. Inny sposób klasyfikacji opiera się na odporności materiałów izolacyjnych na temperaturę. Okres trwałości właściwości izolacyjnych zależy bowiem od rodzaju materiału i od temperatury pracy. Na przykład obniżenie temperatury pracy o 8 °C - w stosunku do temperatury znamionowej - dla izolacji bawełnianej, papierowej nasyconej lakierami olejowymi podwaja czas trwania izolacji; gdy podwyższymy o 8 °C temperaturę, to czas trwania izolacji skraca się o połowę. Pamiętaj o tym, że nawet tak odporne na temperaturę materiały, jak ceramika, szkło mają ograniczoną najwyższą temperaturę pracy ciągłej. Pamiętaj również o tym, że w każdym materiale nie przewodzącym prądu elektrycznego może dojść do przepływu prądu w określonych warunkach (wysoka temperatura, silne pole elektryczne, wilgoć). Każdy materiał izolacyjny posiada bowiem wolne elektrony lub jony, które w pewnych warunkach mogą przewodzić prąd. Tylko w próżni nie ma zupełnie nośników elektrycznych. Jakość izolatorów określa się na podstawie ich właściwości elektrycznych. Jedną z nich jest wytrzymałość na napięcie (przebicie). Przebicie powietrza pomiędzy elektrodami płaskimi odległymi o 1 cm wynosi ponad 30000 V (30,2-31,6 kV). Wytrzymałość na przebicie rośnie proporcjonalnie wraz z ciśnieniem atmosferycznym. Pytania i zadania 1. Wymień urządzenia elektryczne, w których zastosowano izolację z tworzyw sztucznych i materiałów pochodzenia mineralnego. 2. Które urządzenia domowe zawierają układ wysokiego napięcia? Określ w przybliżeniu wysokość napięcia. 3. Czym grozi przebicie izolacji w układzie wysokiego napięcia? 4. W jakich warunkach części izolacyjne domowych urządzeń elektrycznych mogą przewodzić prąd? Czy bezpieczne jest ko­rzystanie w łazience z suszarki do włosów? WYTWARZANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ Prądnice Obecnie najwięcej energii elektrycznej powstaje w uzwojeniach różnych prądnic. Dowiesz się z lekcji fizyki, że w przewodniku powstaje napięcie elektryczne wtedy, kiedy ten przewodnik znajduje się w zmiennym polu magnetycznym. Są możliwe takie sytuacje, że przewodnik porusza się w polu magnetycznym, np. trwałego magnesu, lub odwrotnie - trwały magnes porusza się i wtedy pole magnetyczne zmienia się wokół stojącego przewodnika. Możliwa jest też trzecia sytuacja, że ani magnes, ani przewód nie poruszają się. Dzieje się tak, gdy trwały magnes zastąpimy elektromagnesem i jego uzwojenie jest zasilane zmieniającym się prądem (zmienia się kierunek lub wartość). Wtedy między biegunami elektromagnesu powstanie zmienne pole magnetyczne, które indukuje napięcie elektryczne w nieruchomym przewodzie znajdującym się w tym polu. Według takiej zasady działają transformatory: podwyższają lub obniżają napięcie przemienne. Według pierwszej lub drugiej zasady działają prądnice, i ta mała w Twoim rowerze, i ta wielka w elektrowni. Wiesz na pewno, że każdy samochód musi mieć swoją prądnicę. We współczesnych samochodach prądnice prądu przemiennego zwane są alternatorami. W alternatorach prąd jest wytwarzany w uzwojeniach stojana, tj. w elementach nieobracających się. Natomiast wirnik jest magnesem lub elektromagnesem, do którego prąd elektryczny o małym natężeniu doprowadzany jest przez pierścienie i małe węglowe szczotki. W zależności od obciążenia alternatora, wartość tego prądu jest zmieniana regulatorem elektronicznym. Jest on przymocowany do konstrukcji alternatora, w którego obudowie znajduje się też elektroniczny, diodowy prostownik. Elektroniczne elementy obu tych układów są wrażliwe na zbyt wysokie napięcie. Alternator w swej budowie jest podobny do wielkich prądnic (generatorów) w elektrowniach. Z jego uzwojeń otrzymuje się prąd trójfazowy, tak jak z generatora elektrowni. Silnik sprzężony z prądnicą nazywa się agregatem prądotwórczym, a w elektrowni turbogeneratorem. Same prądnice w czasie swojej pracy nie zanieczyszczają naturalnego środowiska, nie licząc promieniowania elektromagnetycznego, które zawsze towarzyszy przepływowi prądu przemiennego. Natomiast zanieczyszczają środowisko silniki napędzające prądnice. Najbardziej te silniki, dla których nośnikiem energii jest węgiel. Czyste, ekologiczne są elektrownie wykorzystujące energię wiatru, wody i słońca. W naszym kraju w niewielkim stopniu korzysta się z tych źródeł. Pytania i zadania 1. Rozbierz zepsutą prądnicę rowerową, żeby zobaczyć, co się w tej prądnicy obraca: magnes czy cewki. Opisz, jak jest odprowadzone napięcie z cewki prądnicy rowerowej. 2. Czy miniaturowy silnik do zabawek może wytwarzać napięcie przy obracaniu jego wirnika? Jak możesz to sprawdzić praktycznie? 3. Czy prądnica rowerowa wytwarza napięcie przemienne czy stale? Jak możesz to sprawdzić? 4. Czy prądnica prądu stałego może też pełnić funkcję silnika? Ogniwa galwaniczne W 1786 roku Luigi Galvani dokonał słynnego odkrycia, że przy jed­noczesnym dotknięciu mięśnia wypreparowanej kończyny żaby dwoma różnymi metalami połączonymi ze sobą jednym końcem - mięsień kurczy się. Od jego nazwiska wywodzą się nazwy związane z procesa­mi galwanicznymi, np. ogniwo galwaniczne. Pierwszym źródłem energii elektrycznej, które miało praktyczne zastosowania, było źródło chemiczne. Aleksander Volta zbudował w 1800 roku ogniwo galwaniczne, do którego użył kwasu siarkowego jako elektrolitu, a płytek cynkowych i miedzianych jako elektrod. Badał za pomocą tego ogniwa wpływ bodźców elektrycznych na różne narządy. Od jego nazwiska pochodzi nazwa jednostki napięcia elektry­cznego volt (V). Ogniwo, które zbudował, miało napięcie równe 1,1 V. Ogniwo Volty nie miało większego zastosowania w praktyce. Duże zastosowanie praktyczne znalazło dopiero ogniwo Leclanchego. Nazwa pochodzi od nazwiska francuskiego wynalazcy Georgesa Leclanchego, który opatentował je w 1866 roku. W ogniwie Leclanchego elektrodą dodatnią jest specjalnie spreparowany węgiel, elektrodą ujemną cynk, elektrolitem zaś jest roztwór chlorku amonu (salmiaku). Jest to najprostszy, a zarazem najstarszy rodzaj ogniwa stosowany do dziś. Współczesną jego konstrukcję przedstawia rysunek 10. W ogni­wie tym zachodzą procesy chemiczne między cynkiem, chlorkiem amonu i dwutlenkiem manganu, powodując powstanie siły elektromotorycznej (SEM) o wartości 1,5 V. Cechą charakterystyczną ogniwa jest jego pojemność elektryczna mierzona w amperogodzinach. Pojemnością elektryczną ogniwa nazywamy ilość energii elektrycznej, którą może wytworzyć ogniwo na drodze przemian chemicznych aż do chwili jego wyczerpania. Kolejnym parametrem ogniwa jest jego rezystancja wewnętrzna wyrażona w omach. Ogniwo Leclanchego należy do grupy ogniw nieodnawialnych, tzn. że nie można go naładować prądem, tak jak akumulatora. Próba ładowa­nia ogniwa jest niebezpieczna, bowiem grozi wybuchem gazów. Do ogniw nieodnawialnych należą alkaliczne ogniwa manganowe po­wszechnie stosowane jako popularne ogniwa o długim czasie życia (ryc. 11). SEM tego ogniwa wynosi 1,5 V, jego czas życia i pojemność są kilkakrotnie większe niż ogniwa Leclanchego. Inne ogniwa nieodnawialne to: * tlenkowo-srebrowe - stabilne SEM o wartości 1,5 V, drogie; stoso­wane w zegarkach i aparatach słuchowych, * litowe - SEM od 3,8 do 3,0 V, mające bardzo dobry stosunek magazynowanej energii do rozmiarów, długi czas magazynowania (90% pojemności po 5 latach); stosowane jako baterie podtrzymujące (back up batteries) w pamięciach komputerowych o małym poborze mocy. Baterie Bateria jest zbudowana z jednakowych ogniw połączonych szeregowo w celu uzyskania większego napięcia. Na przykład płaska bateria do latarki jest złożona z trzech połączonych szeregowo ogniw Leclanchego. Jej napięcie wynosi 3 x 1,5 V = 4,5 V, a pobór prądu nie powinien przekraczać 0,5 A. Napięcie na zaciskach baterii równa się sumie napięć ogniw. Gdy czerpany prąd jest większy od znamionowego, może powstać gwałtowny spadek napięcia na zaciskach baterii. Szeregowo można łączyć zarówno odnawialne, jak i nieodnawialne źródła energii elektrycznej. Na przykład w akumulatorze samochodowym (odnawialny) jest połączonych szeregowo sześć ogniw kwasowo-ołowiowych, co daje na zaciskach akumulatora 6x2V= 12 V. Rezystancje wewnętrzne ogniw połączonych szeregowo też sumują się tak, jak ich napięcia. Czasami łączy się ogniwa równolegle w celu zwiększenia wydajności prądowej i pojemności bez zwiększania napięcia. Rezystancja dwóch jednakowych ogniw połączonych równolegle równa jest połowie rezystancji jednego ogniwa. Pytania i zadania 1. Opisz budowę wybranego ogniwa galwanicznego. 2. Dlaczego ogniwa nieodnawialne nie mogą być ładowane prądem? 3. Do jakich urządzeń stosujesz baterie? Podaj parametry tych baterii. 4. Od czego zależy pojemność elektryczna baterii, a od czego napięcie? 5. Jak można wykonać baterię 12-woltową z pojedynczych ogniw? 6. W naszym kraju nie zbiera się zużytych baterii w celu ich wykorzystania jako surowca wtórnego. Jakie rozwiązanie zaproponowałbyś, aby zapobiec zatruwaniu środowiska przez zużyte baterie? Zanieczyszczenia i wilgoć mogą tworzyć na powierzchni przewodzące prąd elektryczny ścieżki pełzające, które w dłuższej perspektywie niszczą materiał izolacyjny. Szczelina powietrzna Najmniejsza odległość pomiędzy dwoma przewodzącymi elementami w powietrzu, która jest określona przez znamionowe napięcie impulsowe (wynika Церезин - drążek skrętny mieszanina atomów cząstek węgla, które są syntetyzowane w wyniku obróbki wosku (wosku). W połowie 20-go wieku wydobywano z парафинистых osadów, które gromadziły się na ropy naftowej rurach przy wydobyciu i transporcie. Syntetyzuje paliwo płynne, składające się z prostych алканов, usuwają kamień церезин. Co to jest, mówi nasz topnienia twardego wosku waha się w granicach 65-88 stopni. W składzie церезина nie ma lotnych składników, jest on nierozpuszczalny w alkoholu i wodzie. Wrze w temperaturze 400 stopni, a zaświeca się przy 260. Główną zaletą tej mieszanki przed parafiną jest wyższy współczynnik lepkości i zagęszczania olejów. Aby poprawić właściwości wosku, do niego dodają церезин. Ostatni ustępuje парафину w odporności na - instrukcja obsługiWięc przyjrzyjmy się bliżej, z czym mamy do czynienia. Istnieje wiele odmian mieszanki pod nazwą церезин. Co to jest? O tym opowiemy w artykule. Dane mieszaniny są numerowane, na podstawie temperatury kroplenia (65, 70, 75, 80, 80э). Są one szeroko stosowane w produkcji ogromnej liczby produktów:Spożywczego (wysoki) церезин stosowane w kosmetycznych rozwoju. Dzięki jego wpływom, kremy nabyć odpowiednią konsystencję i, odpowiednio, łatwiej wchłaniają lipidowe dodać. Bez tej substancji nie obywają się w projektowaniu tusze do rzęs, szminki, farby, papieru i laku w poligrafii produkuje się z przemyśle ta mieszanka węglowodanów jest używany jako środek przeciw korozji samochodowego obudowy i jako specyficzne natrysku części technologii na temat "Dlaczego bije prądem człowiek?"Już dawno prąd weszło w życie człowieka i staje się niezastąpionym pomocnikiem. Ja teraz tak znane, że wielu po prostu nie zauważają. A przecież na można przypisać do jednej z naturalnych elementów, które w postaci zamków często pokazuje ...Jak pozbyć się złych nawyków i zacząć nowe życieNawyki stanowią integralną część życia człowieka, czyniąc go indywidualnie. Jednak nie wszystkie z nich można uznać za przydatne, a wręcz przeciwnie, każdy z nas ma pewną liczbę tych nawyków, od których chcielibyśmy się pozbyć. Ale, niestety, jesteśm...W medycynie церезин staje się podstawą leczniczych maści, medyczne wazeliny i Szeroko stosowany jako materiał izolacyjny w elektrotechnice, tak jak jest w stanie zatrzymać działanie alkaliów i nadaje się jako substancja, pokrycie parafina z церезином, dostają stałe церезинаIstnieją dwa rodzaje: syntetyczny i ropy naftowej. Ostatni znajdują się w wapieniu i piasku, a oznaczenie jest określana przez dodanie do cyfry litery "N" (65Н, 70Н, 80Н). Naftowe церезины wydobywa się podczas обезмасливания петролатума (kosmetycznego wazeliny). Sztuczne церезины (100, 200) produkowane są pod zamówienie w warunkach laboratoryjnych. Taka wosk posiada wysoki stopień плавкости, ma w strukturze małe granulki biały. Syntetyczny wosk stosowany w produkcji diod termoregulacji. Podobnie, sztuczny materiał nadaje się jako środek zagęszczający w przemyśle церезин również podzielone w zależności od temperatury kroplenia (65, 70, 75, 80, 85 itp.). W osobnej kategorii należą stosowany w fabrykach e-produktów церезин 85э. Wszystkie te odmiany mają dużą popularność w 65, będąc produktem oczyszczania ropy naftowej wosku, mieszanek озокеритов, jest niezastąpiony w produkcji materiałów do izolacji, a także parafinowych smarów. Zaletą mieszanki ciężkich węglowodanów 67 marki staje się dobre predyspozycje do ochrony materiału od коррозийного церезин - co to jest?Церезин 75 minucie marki podobny zewnętrznie z woskiem, ale paleta kolorów waha się od białego do ciemno-brązowej. Dobrze sprawdza się jako materiał o wysokim współczynniku izolacji, jest niezastąpiony jako powłoka antykorozyjna i impregnacja opakowania produktów. Odmiany церезина, który charakteryzuje się dużym stopniem czystości, bez ryzyka można wykorzystać w medycynie, kosmetologii i сыроварении. Odmiany o wyższej numeracji (80, 80Н, 90) mają podobne zastosowanie, ale ich struktura, z pewnością lepiej, i w związku z tym, takie odmiany droższe niż odpowiedniki substancji zwanej церезин (co to jest - już ustaliliśmy) mniejszego ostrożności podczas pracy z substancjąMimo, że skład церезина nie zawiera lotnych składników, które mogą spowodować ogromne szkody dla zdrowia, trzeba się martwić o środkach ochrony płuc i korzystania z tej mieszaniny ciężkich węglowodanów pomieszczenie należy wyposażyć w system wentylacji żadnym wypadku nie należy dopuścić do kontaktu substancji z ogniem - to jest obarczona пожароопасной sytuacją. W przypadku wystąpienia płomienia stosuje się wszelkie środki walki z parafina w medycynieЦерезин (lekarstwo) - biała i gęsta substancja, bezwonna i szczególnego smaku. W kontakcie z nim pozostawia tłustych śladów. Parafina szybko rozkładany w benzynie i olejki eteryczne, ale nierozpuszczalny w alkoholu i środowisku wodnym. Topi się w temperaturze od 50 do 58 stopni. Jako samodzielna kuracja, posiadająca dobrą pojemność cieplną, nadaje się do terapii termicznej przeciwko nerwobóle i nerwu. Dużą popularnością cieszą się okłady nasączone roztopionym twarde niewątpliwym zaletom, церезин,instrukcja obsługi którego nie ogranicza się tylko sferą przemysłu, używany jest osobą powszechnie - od elektroniki i rafinacji ropy naftowej do medycyny i kosmetologii. Materiały z węgla elektrycznego są wytwarzane z grafitu i innych form węgla. Węgiel ma następujące zastosowania w elektrotechnice. Do wytwarzania żarnika lampy żarowej. Do wykonywania styków elektrycznych. Do tworzenia rezystorów. Do wytwarzania szczotek do maszyn elektrycznych, takich jak maszyny prądu stałego, alternatory. Ten artykuł rzuca światło na cztery ważne kategorie materiałów stosowanych w elektrotechnice. Kategorie to: 1. Materiały stosowane w elektrotechnice 2. Materiały używane do prowadzenia energii elektrycznej 3. Materiały izolacyjne 4. Materiały stosowane do wzmacniania pól elektryczna: kategoria nr 1. Materiały stosowane w elektrotechnice: Materiały stosowane w elektrotechnice można podzielić na cztery ważne kategorie, w zależności od ich zastosowania:(a) Materiały używane do przewodzenia energii elektrycznej,(b) Materiały użyte do izolacji,(c) Materiały stosowane do wzmacniania pól magnetycznych,(d) Materiały użyte do wykonania podpór, osłon i innych części mechanicznych oraz stosowane w urządzeniach elektrycznych powinny być takie, które przewodzą prąd, a także niektóre, które izolują. Prąd elektryczny może płynąć efektywnie tylko dzięki ścieżce wykonanej dla niego z materiałów, które dobrze przewodzą prąd. Obwód elektryczny może być kontrolowany tylko wtedy, gdy prąd jest dobrze związany ze ścieżką przewodzenia dzięki skutecznej energii elektrycznej dostarczanej do kopalni lub powiedzianej w jakiejkolwiek innej branży jest wykorzystywana w urządzeniach takich jak silniki, transformatory, przekaźniki, dzwonki itp., Które w rzeczywistości działają poprzez magnetyczny efekt prądu takiego aparatu zależy w dużym stopniu od zastosowania materiałów na rdzenie i części biegunowe, które wzmacniają pola magnetyczne powstające, gdy prąd płynie w uzwojeniach jest, że prawie wszystkie urządzenia elektryczne są zamknięte w jakiś sposób, chociaż obudowy są różne od siebie. Z pewnością nie może być tak, że wszystkie obudowy będą takie same. W rzeczywistości konstrukcja obudowy zależy od zastosowania sprzętu, a także od środowiska, w którym będzie on tym w silnikach i rozdzielnicach znajduje się wiele ruchomych części, które wymagają specjalnie dobranych materiałów, uwzględniając cechy konstrukcyjne danego elementu. Dlatego widzimy, że wybór materiałów do sprzętu elektrycznego powinien być wykonany z wielką starannością, przemyśleniami i elektryczna: kategoria nr 2. Materiały stosowane do prowadzenia elektryczności: Materiały, z których wykonane są obwody elektryczne są wybierane przede wszystkim ze względu na łatwość, z jaką przewodzą prąd. Jednak łatwość przewodzenia nie jest jedynym czynnikiem. Wiele części obwodu musi mieć właściwości mechaniczne, takie jak wytrzymałość na rozciąganie lub odporność na zużycie, lub ciągliwość lub wytrzymałość na ściskanie rodzaje aparatów będą wymagały przewodzących materiałów, które reagują na przepływ prądu, takich jak żarniki stosowane w lampach elektrycznych. Wybrano inne materiały, ponieważ oferują one odporność na prąd, np. Te stosowane do wytwarzania rezystorów i rezystorów, które kontrolują prąd w obwodzie. Niektóre z najbardziej użytecznych materiałów przewodzących, które znajdują się wśród metali stosowanych w sprzęcie elektrycznym, podano Materiał ten jest najczęściej używany do tworzenia ścieżek prądowych w obwodach elektrycznych. Bardzo łatwo przewodzi prąd elektryczny, a jego właściwości fizyczne umożliwiają jego stosowanie na wiele sposobów. Jest to miękki metal, dzięki czemu można go przeciągnąć do prętów i drutów, można go również wygiąć i ukształtować zgodnie z wymaganiami. Można go łączyć poprzez lutowanie, lutowanie, spawanie lub służy do uzwojenia urządzeń elektromagnetycznych, np. Silników, generatorów, transformatorów i przekaźników. Większość cewek wykonana jest z drutu miedzianego, ale uzwojenie przeznaczone do przenoszenia ciężkich prądów może być uformowane z kształtowników miedzianych. Prowadzące segmenty komutatora są zwykle wykonane z miedzi, ale mają szczególną konstrukcję i kształt, wymagane do przenoszenia określonego prądu widzimy miedź w różnych formach, podobnie jak nici są używane w środku kabli, które niosą prąd. W tym przypadku ważna jest również kwestia aktualnej nośności. W projektowaniu kabli projektant musi myśleć z wielką starannością i jeśli spojrzymy na konstrukcję szyn zbiorczych i przełączymy styki, znowu widzimy, jak ważną rolę odgrywa miedź jako przewodnik prądowy. Czasami te styki muszą przenosić prąd w zakresie kilku tysięcy amperów, a dla tych styków i szyn zbiorczych przekroje i formy są wykonane z wymaganego przekroju zgodnie z Ten materiał, który w rzeczywistości jest stopem miedzi i cynku, jest również szeroko stosowany w sprzęcie elektrycznym, chociaż wiemy, że mosiądz nie przewodzi elektryczności ani miedzi, ale jest trudniejszy niż miedź i może łatwiej wytrzymać zużycie i uszkodzenia .Podobnie jak miedź, można ją również przeciągnąć na druty, pręty i specjalne formularze do różnych zastosowań. Można to również łączyć poprzez lutowanie, lutowanie, skręcanie i nitowanie. Stosuje się go do wtyczek, gniazd, szyn łączących, zacisków, styków łukowych w stycznikach o mniejszych wartościach znamionowych oraz do śrub i nakrętek do elementów pod Aluminium jest również dobrym przewodnikiem elektryczności. Aluminium jest w rzeczywistości lekkim metalem i nie jest tak mocne jak miedź. Problem z tym metalem polega na tym, że łączenie jest bardzo trudne, chociaż łączenie za pomocą śrub, a nawet lutowanie za pomocą specjalnego spawania łukiem argonowym jest z powodzeniem jest głównie w przypadku odlewanych wirników silników klatkowych. Jest również stosowany w liniach napowietrznych i kablach podziemnych. Podobnie jak miedź, aluminium można również wyciągnąć w postaci prętów, prętów i dowolnej specjalnej formy do zastosowania w różnych urządzeniach przypadku stosowania w kopalniach węgla, użycie aluminium lub stopów aluminium jako materiału skrzyni dla dowolnego sprzętu elektrycznego do użytku podziemnego, takiego jak wiertarki, oprawy oświetleniowe itp. Jest obecnie zabronione ze względu na ryzyko iskrzenia zapalnego, jeżeli sprzęt uderzony jest ostrym uderzeniem przez inny kawałek znacznie twardszego materiału lub wyposażenia, takiego jak łuk stalowy, szyna rurowa lub inne twardsze (Eureka) i Magnanin: Constantan to stop miedzi i niklu, a manganina to stop miedzi, niklu i manganu. Oba te stopy oferują wyższą odporność na prąd elektryczny niż większość innych metali wykorzystywanych jako przewodniki, a ich głównym zastosowaniem jest budowa rezystancji i reostatów wykorzystywanych głównie jako elementy Metal ten jest stosowany głównie do żarników żarówek elektrycznych. Ma wysoką temperaturę topnienia i może, w wyniku przepływu prądu elektrycznego, być ogrzewany (w szklanej rurce wypełnionej gazem) do temperatury, w której będzie emitować jasne ołów, żelazo i nikiel: Metale te są stosowane w elektrodach akumulatorów pierwotnych i Ciekły metal stosowany jako przewodnik w wielu typach przełączników rtęciowych, automatycznych wycięć i prostownikach łukowych z rtęcią. Powyżej omawialiśmy przewodniki metaliczne, które przewodzą prąd, ale są również przewodniki niemetaliczne, które przewodzą prąd równie dobrze i są bardzo często wykorzystywane w W porównaniu z metalami, węgiel oferuje wysoką odporność na prąd elektryczny. Ma jednak ważną właściwość, ponieważ jest samosmarujące (grafit, forma węgla, jest stosowany jako środek smarny w niektórych maszynach). Węgiel jest zatem materiałem najczęściej stosowanym w szczotkach silnikowych i węglowe mogą utrzymywać stabilny, ale płynny kontakt z obrotowym komutatorem lub ślizgaczem, nie powodując nadmiernego nagrzewania lub szybkiego rzeczywiście jest cudowna właściwość węgla, niemetalicznego przewodnika, którego żaden metaliczny przewodnik nie może być równy. W rzeczywistości żaden kontakt metaliczny nie zadziałałby w miejsce szczotek węglowych używanych w ślizgaczach lub szczotki węglowe zwykle zawierają niewielką ilość miedzi, aby poprawić ich przewodnictwo. Węgiel jest również niezwykle przydatny do wytwarzania stałych i zmiennych rezystorów, a także jako elektrody do akumulatorów Z teorii i praktyki wiemy, że niemetaliczne ciecze, które przewodzą prąd, w rzeczywistości robią to w procesie elektrolizy. W porównaniu z metalami oferują wysoką odporność na prąd elektryczny. Elektrolity pierwotnych i wtórnych ogniw używanych w bateriach są cieczami, które przewodzą przez te ciecze obejmują rozcieńczony kwas siarkowy i roztwory salomoniaku (chlorek amonu) i wodorotlenek potasu. Ciecz przewodząca jest również czasami stosowana jako opór do dużych obciążeń dla silników rozruchowych o wysokiej wartości znamionowej. W rzeczywistości rozwiązanie sody oczyszczonej w wodzie, na przykład, zapewnia element oporowy w płynnych rozrusznikach Kategoria # 3. Materiały izolacyjne: Materiały izolacyjne służą do ograniczania lub kierowania prądów elektrycznych do obwodu, przez który są zaprojektowane. Gdyby nie było izolacji, prąd natychmiast znalazłby najbliższą drogę do ziemi i zagroziłby całemu rzeczywistości skuteczność i wydajność materiałów izolacyjnych zależy nie tylko od wydajnego działania sprzętu elektrycznego i instalacji elektrycznej jako całości, ale także od bezpieczeństwa życia osób, które z nim rzeczywistości izolacja stanowi ratunkową ochronę zarówno dla sprzętu, jak i dla ludzi, którzy używają tego sprzętu elektrycznego. Dlatego wybór klasy i gatunku izolacji dla sprzętu jest podstawowym zadaniem inżyniera elektryka, który musi zaprojektować sprzęt, który będzie stosowany w przemyśle, czy to w kopalni, czy w zwiększając klasę izolacji, a tym samym zwiększając pojemność izolacji, aby wytrzymać znacznie wyższą temperaturę bez jakiegokolwiek pogorszenia się materiałów izolacyjnych, ocena sprzętu elektrycznego, takiego jak silniki i transformatory, rozdzielnice, a także szyny zbiorcze, jest niewiarygodnie zwiększona w taka sama rama w użyciu jest wiele rodzajów materiałów izolacyjnych. Wybór konkretnego materiału izolacyjnego do określonego celu jest określony przez napięcie obwodu, który ma być izolowany, oraz wymagania fizyczne i środowisko sprzętu. Materiały, które izolują żywy przewodnik od ziemi lub które izolują jeden żywy przewodnik od innego, ma potencjalną różnicę nałożoną na prąd nie przepływa przez materiały izolacyjne, materiał poddawany jest olbrzymiemu odkształceniu, znanemu jako szczep dielektryczny. Jeśli różnica potencjałów jest większa, ten szczep dielektryczny zwiększa się, a różnica potencjałów może być osiągnięta, gdy odkształcenie staje się zbyt następnie rozpada się i przepływa przez nią prąd. A gdy izolacja się zepsuje, jej właściwości izolacyjne są trwale uszkodzone. Materiały izolacyjne, które mogą wytrzymać wysokie napięcia, mają wysoką wytrzymałość dielektryczną i są niezbędne do izolacji obwodów wysokiego i średniego obwodach niskiego napięcia i obwodów sygnałowych wytrzymałość dielektryczna nie jest tak ważna, a materiały izolacyjne mogą być wybrane przede wszystkim ze względu na łatwość ich wytwarzania lub przystosowania, lub bezpieczne obchodzenie się z urządzeniami, ponieważ nawet mały wstrząs elektryczny może spowodować śmierć przez całe oprócz właściwości izolacyjnych należy wziąć pod uwagę inne cechy materiałów. Dla niektórych celów, np. Izolacji kabli, materiały muszą być elastyczne i nie powinny tracić swoich właściwości izolacyjnych podczas rozciągania lub mechaniczna jest również bardzo ważna dla wielu celów, szczególnie dla silnika używanego do przewozu, gdzie czasami prędkość silnika osiąga prawie dwukrotność takich przypadkach, jeśli wytrzymałość mechaniczna materiału izolacyjnego nie jest wystarczająco mocna, przewody i nawet przewodniki (które są związane materiałami izolacyjnymi) mogą odlecieć, powodując poważne uszkodzenia nie tylko silnika, ale także wytrzymałość mechaniczna jest ważna dla wielu celów, ponieważ wytrzymałość dielektryczna może być osłabiona, jeśli części materiału izolacyjnego pękną lub pękną. Mechaniczne uszkodzenie izolacji jest przyczyną awarii elektrycznej. Czasami, jeśli te uszkodzenia mechaniczne nie zostaną zauważone na czas, załamanie się wyborów może mieć bardzo poważny konieczna jest regularna i dokładna kontrola izolacji, aby sprawdzić, czy zaczęło się pogarszać, starzeć lub pękać, lub jej wartość IR spadła znacznie poniżej dopuszczalnego limitu dla poszczególnych zastosowań. W rzeczywistości żywotność izolacji decyduje o żywotności sprzętu elektrycznego. Dlatego prowadzone są regularne badania dotyczące poprawy izolacji (patrz tabela izolacji: Suche powietrze:Suche powietrze jest w rzeczywistości ważnym i wydajnym izolatorem. Na przykład wiemy, że dwa żywe gołe przewody są oddzielone powietrzem i skutecznie izolowane od siebie. Najlepszym tego przykładem są szyny zbiorcze panelu sterowania oraz silnik i transformator dla terminali. Jednak izolacja powietrzna ma limit ze względu na wytrzymałość też, jeśli nadmierne wyższe napięcie niż napięcie znamionowe jest przekazywane przez te zaciski, wytrzymałość dielektryczna ulegnie zerwaniu, a zatem spowoduje uszkodzenie. Dlatego projektując komorę szyny zbiorczej i skrzynkę zaciskową, projektant musi przejść według standardowego sprawdzonego odstępu między dwoma nagimi słupkami pod napięciem, zgodnie ze standardową specyfikacją indyjską lub brytyjską, zgodnie z doświadczeniem i rzeczywistości, gdy występuje nadmierne wysokie napięcie, powietrze pomiędzy dwoma żywymi prętami jonizuje i powstaje łuk w przestrzeni pośredniej, która jest nazywana linią do linii, a następnie do ziemi, tj. Całkowite zwarcie. Kolejnym wielkim przykładem awarii izolacji powietrznej jest występowanie to również izolator, ale nie jest w stanie wytrzymać zbyt wysokiej temperatury. Jako elastyczny materiał jest używany głównie do wewnętrznego pokrywania przewodów o różnych rozmiarach. W rzeczywistości mieszanina gumowana odgrywa ważną rolę w produkcji wulkanizowana:Ta przetworzona guma jest w rzeczywistości znacznie twardsza niż czysta guma, chociaż ma niską wytrzymałość sztuczne we wszystkich swoich różnorodnych formach są coraz częściej wykorzystywane do materiałów ich zbyt wiele, by wymienić je pojedynczo w tej książce, ale jako przydatny przewodnik wymienić można niektóre z materiałów zastępujących gumę jako środek izolacyjny do przewodów i kabli:a) PVC (polichlorek winylu)b) Neopronc) Kauczuki butylowed) EPR (Ethyline - kauczuk propylenowy)e) CSP (polichlan chlorosulfonowy)Bawełna i lakier, włókna szklane itp .:We wcześniejszych projektach przewody silników i transformatorów izolowano głównie bawełną i lakierami. Obecnie jednak w większości przypadków zostały one zastąpione przez bardziej skuteczne i modne materiały izolacyjne, takie jak emalie na bazie żywicy, włókna szklane, azbest izolacyjne folie na bazie żywic mają tendencję do zastępowania bawełny i lakieru do izolacji uzwojeń. W rzeczywistości te folie są łatwiejsze do nałożenia, a także są bardziej skutecznie odporne na wilgoć. Jednak przed użyciem tych folii izolacyjnych uzwojenia muszą być idealnie wypalone, aby pozbyć się olejem papier:Papier impregnowany olejem izolacyjnym ma również wysoką wytrzymałość dielektryczną, powszechnie stosuje się go do izolowania przewodów kabli wysokiego napięcia, które nie muszą być elastyczne. Papier bardzo łatwo wchłania wilgoć, dzięki czemu można go używać wyłącznie w sprzęcie zaprojektowanym w sposób zapobiegający dostawaniu się wilgoci, np. Ołowianych kabli o tego powodu, gdy jakikolwiek papierowy kabel izolowany jest przecięty, jego koniec musi być natychmiast uszczelniony, aby chronić go przed izolacyjny:Olej izolacyjny ma wysoką wytrzymałość dielektryczną i dlatego jest stosowany do izolowania niektórych typów urządzeń wysokiego napięcia. Transformatory i skraplacze podłączone do obwodów wysokiego napięcia są zwykle zanurzone w oleju izolacyjnym. Olej jest często używany jako czynnik chłodzący, a także jako ma dwie ważne funkcje w sprzęcie elektrycznym. Dobrym przykładem jest stosowanie oleju izolacyjnego w transformatorze. Styk niektórych aparatów wysokiego napięcia działa na olej izolacyjny, który oprócz izolacji izoluje łuk wyciągnięty. Gdy części stykowe są złożone, olej izolacyjny jest cienki i wysoce podgrzaniu paruje, a ponieważ opary zawierają wodór, sprzęt napełniony olejem musi być dobrze zabezpieczony przed niebezpieczeństwem rodzaj cieczy izolacyjnej jest obecnie w użyciu. Ciecz ta jest w rzeczywistości cięższa i ma większą wytrzymałość dielektryczną niż stosowany regularnie olej transformatorowy. Ale trudność z tym płynem polega na regularnej manipulacji, ponieważ staje się gęsta, gdy jest zimna i staje się cieńsza przy wzroście temperatury. Ten rodzaj płynu jest najczęściej używany w ma bardzo wysoką wytrzymałość dielektryczną i dlatego jest powszechnie stosowana jako izolator w obwodach wysokiego napięcia. Będąc formą gliny, musi być uformowany w kształt wymagany podczas produkcji i po wypaleniu nie może być on stosowany głównie do izolatorów podtrzymujących przewody podstawowe, np. Wsporników do szyn zbiorczych i przewodzących części rozdzielnic żelaznych oraz skrzynek przyłączeniowych. Izolatory do linii zewnętrznych są również wykonane z krucha substancja mineralna stosowana jako izolacja szczelinowa do uzwojenia silnika i do izolowania pomiędzy segmentami komutatorów. Jest odporny na wysokie temperatury i nie przepuszcza wilgoci. Inne formy izolacji szczelinowej składają się z materiałów takich jak papiery lakierowane, włókna szklane, laminat azbestowy i najnowszy izolacyjna:Istnieją różne rodzaje płyt izolacyjnych i izolacje kształtowe. Prasa pahn, tufolit i tarczycy są powszechnie stosowane w sprzęcie elektrycznym. Ich zastosowania obejmują tablice zaciskowe, kształtki do cewek, izolację szczelinową dla uzwojeń silnika i transformatora oraz szczotki izolacyjne i bardzo twardej wulkanizowanej gumy, która przypomina wyglądem heban z drewna. Jego zastosowanie obejmuje tablice zaciskowe oraz szczotki izolacyjne i drewno:Jest to specjalny rodzaj drewna o lepszej wytrzymałości dielektrycznej niż zwykłe drewno. Mają więcej odporności na wilgoć. Są one ogólnie stosowane do tablic kontaktowych, separatorów, wsporników terminali izolacyjna:Taśma izolacyjna służy do owijania cewek lub przewodów podstawowych w obudowach, np. W obudowie rozdzielnicy i silnika. Czasami służy do naprawy lub wymiany uszkodzonej izolacji. Taśmy są wykonane z wulkanizowanych włókien (np. Słoniowce), z lakierowanej bawełny, jedwabiu lub tkaniny z włókna szklanego (np. Z taśmy Empire) lub z klejonego miką (Micanite).Taśmy z tworzyw sztucznych (PVC) lub nylonowe taśmy o właściwościach elektrycznych są obecnie powszechnie stosowane w szerokim zakresie obwodów niskiego, średniego i wysokiego izolacyjny:Mieszanka izolacyjna służy do napełniania skrzynek połączeniowych, gotowych łączników i obudów zacisków. Wiele związków jest opartych na bitumie i musi być ogrzewane i wlane do komory, aby można je było natychmiast napełnić na gorąco. Zimne związki wylewające składające się z mineralnego lub syntetycznego oleju z utwardzaczem są obecnie stosowane elektryczna: kategoria # 4. Materiały stosowane do wzmacniania pól magnetycznych: Silniki, transformatory, przekaźniki, które są w rzeczywistości urządzeniami elektromagnetycznymi mają swoje cewki nawinięte na rdzeniach. Materiały, z których wykonane są te rdzenie dobiera się ze względu na ich zdolność do wytwarzania silnego pola magnetycznego, gdy namagnesowane przez prąd płynący w uzwojeniu. Takie materiały są opisane jako mające dużą przenikalność wysoka przenikalność magnetyczna nie jest jedynym wymaganiem dla podstawowych materiałów. Materiały muszą być zdolne do bardzo szybkiego namagnesowania i utraty magnetyzmu tak szybko, jak to możliwe, po tym jak magnes przestanie ten jest szczególnie ważny w przypadku aparatów prądu przemiennego, takich jak transformatory, gdzie rdzenie są namagnesowane i rozmagnesowywane sto razy na sekundę. Opóźnienie reakcji na zmiany prądu magnesowania nazywa się hysterizami, wszystkie materiały magnetyczne podlegają histerii, chociaż w niektórych przypadkach czynnik ten jest bardzo ważnym wymaganiem materiału rdzenia jest to, że powinny zatrzymywać jak najmniej magnetyzmu, kiedy to możliwe, gdy prąd magnesujący przestanie płynąć. Wszystkie materiały magnetyczne zachowują pewien stopień magnetyzmu, gdy zostały umieszczone w polu magnetycznym, ale materiały różnią się znacznie w ilości, jaką zachowują. Niska retencja wiąże się z niską histerią i przykład magnes trwały ma niezwykle wysoki współczynnik histerii i dlatego jest trudny do namagnesowania, gdy prąd magnesujący się zatrzymuje. Jednakże materiały rdzenia są łatwo namagnesowane i zachowują ledwo wykrywalną ilość magnetyzmu, gdy prąd magnetyzujący materiały rdzenia są zatem tymi, które mają wysoką przenikalność magnetyczną i niską histerezę. W rzeczywistości miękkie żelazo spełnia te wymagania i było kiedyś szeroko stosowane w przypadku rdzeni stopy żelaza okazały się jednak znacznie bardziej wydajne. Wśród popularnych obecnie stopów znajdują się stopy krzemu i żelaza (np. Lohys i Stalloys), stopy kobaltu i żelaza (Permendur) oraz stopy niklu i żelaza (Permalloy).Rdzenie uzwojeń indukcyjnych, takich jak transformatory, silniki i generatory, są niezmiennie zbudowane z cienkich warstw metali (grubość od 0, 005 do 0, 007) zwanych warstwami, które są izolowane od siebie (cienkimi warstwami 0, 002 folii lakieru) i mocno skręcone ze sobą. Ta metoda konstrukcji jest przyjęta, aby zapobiec krążeniu prądów wirowych w materiały rdzenia będące głównie metalem żelaznym są przewodnikami w polu magnetycznym, tak że emf jest generowany w nim, gdy występuje jakakolwiek zmiana siły pola. Jeśli rdzeń byłby solidny, istniałaby ścieżka o niskiej rezystancji umożliwiająca cyrkulowanie ciężkich pozwolono na cyrkulację, prądy wirowe wytworzyłyby pole magnetyczne w przeciwieństwie do prądu wytworzonego przez prąd magnesujący, a tym samym poważnie przegrzały. Izolacja pomiędzy laminowaniem zapobiega przepływowi prądów wirowych, laminacja układana jest w kierunku pola magnetycznego, tak aby zminimalizować wpływ na wytrzymałość samego obudowy: Żeliwo, stopy odlewów i blachy stalowe są zdecydowanie najczęściej stosowanymi materiałami do ram i obudów urządzeń elektrycznych wykorzystywanych w przemyśle wydobywczym. Twarde formowane tworzywo sztuczne jest używane do niektórych części mechanicznych, a żywica epoksydowa jest obecnie wykorzystywana do niektórych celów. Okna do montażu elektrycznego i inspekcyjnego używają ciężkiego szkła pancernego. Wysokiej jakości stale są stosowane do wałów silnika i powierzchni łożysk. Dzięki wysokiej odporności na rozdarcie, niskiemu wydłużeniu i dobrej izolacji papier izolacyjny jest szeroko stosowany jako materiał izolacyjny w silnikach, kablach, kondensatorach i transformatorach, a także jest głównym składnikiem materiałów izolacyjnych, takich jak produkty laminowane, materiały kompozytowe i materiały prepregowe. Charakterystyka materiałów izolacyjnych Temat: Podział i charakterystyka materiałów izolacyjnych 1. Materiały izolacyjne ze względu na stan skupienia dzieli się na gazowe, ciekłe i stałe. (Innym kryterium podziału może być pochodzenie materiału (tabela. 1). Bardziej szczegółowa klasyfikacja odnosi się do materiałów stałych, gdzie w grupie materiałów syntetycznych rozróżnia się plastomery, elastomery oraz tworzywa złożone i półwyroby. Zakwalifikowanie tworzyw złożonych i półwyrobów do grupy materiałów organicznych syntetycznych jest tylko częściowo słuszne, ponieważ składni Gazy Gazy nieszlachetne występujące w atmosferze, syntetyczne, szlachetne Ciecze Oleje mineralne, oleje syntetyczne, oleje naturalne Materiały stałe Nieorganiczne Szkło, ceramika, mika, azbest Organicznie naturalne Celuloza, asfalt, bituminy, woski, żywice naturalne Organiczne syntetyczne Plastomery Termoplasty, duroplasty Elastomery Kauczuki: naturalne, syntetyczne Półwyroby Emalie i lakiery, żywice lane, materiały warstwowe, tłoczywa, tkaniny sycone, taśmy, koszulki, folie Tabela 1. Podział materiałów elektroizolacyjnych GAZY Do gazów elektroizolacyjnych stosowanych jako izolacja lub czynnik chłodzący należy w pierwszym rzędzie powietrze, a następnie azot, dwutlenek węgla, wodór, hel oraz gazy elektroujemne - dwuchlorodwufluorometan CI2F2C (freon 12) - oraz sześciofluorek siarki SF6. Ponadto w technice oświetleniowej stosuje się gazy szlachetne - argon, neon, krypton i ksenon. Pod względem rezystywności, przenikalności elektrycznej i stratności dielektrycznej, gazy elektroizolacyjne niewiele różnią się między sobą i przy napięciach poniżej progu jonizacji można je traktować jako dielektryki bez strat, gdyż ich rezystywności wynoszą ok. 1018? • cm. Gazy stosowane w elektrotechnice powinny być obojętne chemicznie i niepalne, powinny mieć dostatecznie niską temperaturę skraplania przy dość wysokim ciśnieniu, dużą przewodność cieplną; nie powinny zbyt łatwo rozpuszczać się w olejach i ulegać rozkładowi pod działaniem jonizacji i wyładowań elektrycznych. Oczywiście duża wytrzymałość dielektryczna jest ich najważniejszą właściwością. Ze względu na ujemną rolę, jaką odgrywają zanieczyszczenia, stawia się dość ostre wymagania co do czystości gazu. Tak na przykład zaleca się, aby zawartość wilgoci w gazie przeznaczonym do napełnienia urządzenia elektrycznego (np. wyłącznika) nie przekroczyła wagowo 15 ppm (części na milion). Zwraca się ponadto uwagę na dokładne wysuszenie wnętrza urządzenia przed napełnieniem go SF6. W celu dodatkowej ochrony urządzenia przed oddziaływaniem produktów rozkładu SF6, w jego przestrzeni gazowej umieszcza się zazwyczaj odpowiedni adsorbent (najczęściej tlenek glinu i sito molekularne). MATERIAŁY IZOLACYJNE CIEKŁE Oleje mineralne Ropa naftowa, z której otrzymuje się oleje izolacyjne, jest głównie mieszaniną węglowodorów nasyconych parafinowych o wzorze ogólnym CnH2n+2, naftenowych CnH2n i węglowodorów aromatycznych. Pewne ilości węglowodorów nienasyconych o wzorach ogólnych CnH2n i CnH2n-2 znajdują się w olejach wskutek termicznego rozkładu innych węglowodorów podczas destylacji. W zależności od tego, jaki rodzaj węglowodorów decyduje o własnościach ropy, nosi ona nazwę parafinowej lub parafinowo-naftenowej, naftenowej, parafinowo-naftenowo-aromatycznej, naftenowo-aromatycznej lub aromatycznej. Oleje izolacyjne mogą być wytwarzane ze wszystkich wymienionych rodzajów ropy, z tym że występują dość znaczne różnice w procesie wytwarzania, co znajduje również swoje odbicie w kosztach produkcji oleju. Najłatwiej, a tym samym najtaniej, uzyskuje się dobrej jakości oleje izolacyjne z rop naftenowych. Wzrost zawartości węglowodorów parafinowych w oleju łączy się z podwyższeniem jego temperatury krzepnięcia. Aby uzyskać niską temperaturę krzepnięcia olejów wytwarzanych z rop parafinowych, przeprowadza się podczas ich rafinacji głębokie odparafinowywanie, dodaje się do oleju odpowiednie związki, zwane depresatorami, bądź też stosuje się łącznie obydwa środki. Jakość olejów izolacyjnych sprawdza się badając ich własności chemiczne, fizyczne i dielektryczne. Do ważniejszych wielkości określających te własności należą: - liczba kwasowa, - zawartość osadów, - lepkość, - zawartość wody, - zawartość ciał obcych, - temperatura zapłonu, - temperatura krzepnięcia, - rozpuszczalność gazów, - wytrzymałość dielektryczna, - tangens kąta strat, - rezystywność, Liczba kwasowa, określająca ogólną zawartość kwasów w oleju, charakteryzuje jakość przeprowadzonego procesu rafinacji. Jej wzrost podczas eksploatacji sygnalizuje postępujący proces starzenia oleju. Pod wpływem wyładowań elektrycznych oleje mineralne wydzielają lub absorbują gazy na powierzchni granicznej między fazą gazową i olejem. Cecha ta nosi nazwę własności gazowych olejów. W olejach poddanych działaniu pola elektrycznego węglowodory parafinowe wydzielają wodór H i metan CH4 oraz węglowodory nienasycone np. C2H2. Przy zwiększaniu się zawartości zanieczyszczeń jonowych i wilgoci rezystywność oleju maleje; maleje znacznie także ze wzrostem temperatury. Czynnikami wywierającymi wpływ na pomiar rezystywności oleju są: - wartość natężenia pola elektrycznego - czas od chwili doprowadzenia napięcia do chwili odczytu wielkości mierzonej. Jedną z podstawowych cech określających jakość olejów pracujących przy dostępie powietrza jest ich odporność na utlenianie. Zależy ona przede wszystkim od składu grupowego oleju. Najwyższa dopuszczalna temperatura oleju będącego w kontakcie z powietrzem (tlenem) przy pracy ciągłej nie powinna przekraczać 95C. Przekroczenie 110C powoduje znaczne przyspieszenie starzenia się oleju. Szczególnie silnym katalizatorem procesu utleniania jest miedź. Katalizatorami tego procesu są również inne metale (np. żelazo) oraz wilgoć. W celu zwiększenia odporności na utlenianie dodaje się do oleju niewielkie ilości związków chemicznych (najczęściej typu fenoli) będących inhibitorami utleniania. Efektywność działania inhibitora zwiększa się z głębokością rafinacji. Z tego względu produkowane oleje inhibitowane różnią się składem grupowym od olejów nieinhibitowanych. Podczas procesu starzenia inhibitor ulega stopniowemu zużyciu i z chwilą jego całkowitego wyczerpania następuje raptowne pogorszenie oleju, zwane potocznie załamaniem się własności oleju, którego przejawem jest m. in. wytrącenie osadu. Aby temu zapobiec, należy dokonywać kontroli zawartości inhibitora w używanym oleju. Z chwilą zaobserwowania zużycia inhibitora należy wymienić olej bądź też zwiększyć ilość inhibitora. Do najważniejszych wielkości kontrolowanych regularnie podczas eksploatacji oleju należą: - wytrzymałość dielektryczna, - tangens kąta strat, - rezystywność, - liczba kwasowa - temperatura zapłonu. W przypadku olejów inhibitowanych, jak już wspomniano, jest ponadto niezbędne sprawdzanie stopnia zużycia inhibitora. Pod względem zastosowania oleje dzieli się na transformatorowe, kondensatorowe, kablowe i wyłącznikowe. Oleje transformatorowe, poza transformatorami są stosowane do przekładników i wyłączników. Oleje te, spełniające rolę czynnika chłodzącego, wykazują dość małą lepkość. Z drugiej strony duże wymagania stawiane temperaturze zapłonu olejów stosowanych w transformatorach przeciwstawiają się zbyt daleko idącemu zmniejszeniu lepkości. Oleje transformatorowe produkuje się jako nieinhibitowane i inhibitowane. Oleje kondensatorowe cechuje bardzo mała lepkość. Olejów kondensatorowych na ogół nie inhibituje się. Większa odporność oleju mineralnego na wyładowania elektryczne oraz temperatura krzepnięcia niższa niż olejów syntetycznych powodują, że stosuje się go w kondensatorach na wyższe napięcia oraz w kondensatorach pracujących przy niższych temperaturach. Oleje kablowe charakteryzują się różnymi lepkościami, zależnie od przeznaczenia. Do kabli średnich i niskich napięć olej musi mieć dużą lepkość ze względu na konieczność utrzymania go w izolacji papierowej przy różnych położeniach kabla (utrudnienie ściekania). Zagęszczenie oleju kablowego (syciwa) uzyskuje się przez dodanie kalafonii lub poliizobutylenu. Jakość kalafonii ma duży wpływ na stratność dielektryczną syciwa kablowego. Dobry gatunek kalafonii chroni olej przed utlenianiem i zwiększa zdolność pochłaniania gazów. Oleje wyłącznikowe wykazują małą lepkość w niskich temperaturach oraz małą zawartość węglowodorów aromatycznych. Pierwsza własność zapewnia poprawną pracę styków wyłącznika (mały opór hydrodynamiczny) w niskich temperaturach, druga zaś - przyczynia się do zmniejszenia ilości sadzy" tworzącej się podczas gaszenia łuku elektrycznego. Obecność sadzy w oleju w postaci fazy rozproszonej zwiększa niekiedy znacznie jego lepkość, co może się odbić niekorzystnie na pracy wyłącznika, zwłaszcza w niskich temperaturach. Oleje syntetyczne Do najczęściej stosowanych syntetycznych cieczy dielektrycznych - olejów syntetycznych należą chlorowane dwufenyle, znane pod nazwami firmowymi Pyralene, Aroclor, Ineerten, Clophen itp. Stanowią one mieszaniny chloro pochodnych dwufenylu o różnych zawartościach chloru, głównie pięciochlorodwufenyl. W porównaniu z olejami mineralnymi cechuje je: - niepalność, - wyższa odporność cieplna, - brak wytrącania osadu jako produktu starzenia, - niezmienność lepkości i kwasowości podczas eksploatacji - większa przenikalność elektryczna. Chlorowane dwufenyle są o ok. 1,5-krotnie cięższe i znacznie droższe od olejów mineralnych, ponadto większość z nich wykazuje wyższą temperaturę krzepnięcia i większą wartość tangensa kąta strat. Działają drażniąco na skórę, a przy nieostrożnym obchodzeniu się z nimi bywają powodem uczuleń. Ujemną ich cechą z punktu widzenia ochrony środowiska jest zdolność do odkładania się w żywych organizmach, co się wiąże z bardzo powolną ich biodegradacją. Z tego względu stosowanie chlorowanych dwufenyli w elektrotechnice ogranicza się do tych urządzeń, których eksploatacja, a także późniejsze ich złomowanie, są w odpowiedni sposób kontrolowane. Chlorowane dwufenyle stosuje się przede wszystkim jako syciwo do kondensatorów energetycznych; ze względu na niepalność służą także do napełniania transformatorów pracujących wewnątrz budynków. Do rzadziej stosowanych syntetycznych, trudnopalnych cieczy dielektrycznych należą oleje silikonowe (głównie liniowe polimetylo- lub polimetylofenylosiloksany). Istnieje duża rozmaitość tych olejów o szerokim zakresie lepkości. Wykazują one małą zależność lepkości od temperatury; w zakresie temperatur dodatnich odznaczają się natomiast stosunkowo dużą chłonnością wody. Temperatura krzepnięcia jest bardzo niska (ok. -85C), górna zaś graniczna temperatura pracy dochodzi do 200C. Wytrzymałość dielektryczna olejów silikonowych jest mniejsza niż wytrzymałość olejów mineralnych. Starzenie się olejów silikonowych polega na ich polimeryzacji, w której wyniku przechodzą w stan zestalony o cechach kauczuku. Proces polimeryzacji można znacznie opóźnić, hermetyzując olej. Oleje roślinne Z olejów naturalnych pewne zastosowanie jako materiał izolacyjny znajduje olej rycynowy, ze względu na dość dużą przenikalność elektryczną (?50Hz wynosi od 4,2 do 4,5). Pod wpływem wyładowań niezupełnych w mniejszym stopniu ulega rozkładowi niż chlorowane dwufenyle, łatwo natomiast przechodzi w postać żelu. Stosuje się go w kondensatorach pracujących w układach impulsowych. MATERIAŁY IZOLACYJNE STAŁE NIEORGANICZNE Szkła Wytrzymałość dielektryczna szkieł dochodzi do 50 kV/mm i w małym stopniu zależy od składu chemicznego. Na jej wartość wpływają niejednorodności struktury, zwłaszcza zaś wtrąciny gazowe. Odporność szkła przemysłowego na zmiany temperatury wynosi od 50 do 90C; żaroodpornego szkła borowo-krzemowego - od 200 do 250C; szkła kwarcowego do 1000C. W stanie ustalonym, w warunkach normalnych rezystywność skrośna szkieł jest równa od 108 do 1020 ? • cm, przy czym największe wartości wykazuje kwarc topiony od 1017 do 1020 ? • cm. Temperaturę, w której rezystywność skrośna osiąga wartość 108 ? • cm, przyjmuje się za charakterystyczną dla własności izolacyjnych danego gatunku szkła. Rezystywność powierzchniowa w normalnych warunkach atmosferycznych wynosi od 1010 do 1015 ?. Przenikalność elektryczna względna zawiera się w granicach od ok. 3,9 (szkła kwarcowe) do ok. 16,5 (szkła o dużej zawartości ołowiu). Tangens kąta strat przyjmuje wartości od ok. 10-4 (kwarc topiony) do 10-1. Szkła wykazują na ogół dobrą stabilność chemiczną. Wilgoć osadzająca się na szkle powoduje rozpuszczanie zawartych w nim nie związanych tlenków metali oraz hydrolizę krzemianów. Najodporniejsze na działanie kwasów są szkła o dużej zawartości krzemionki, na działanie zaś zasad - szkła z domieszką dwutlenku cyrkonu. W elektrotechnice szkła stosuje się na izolatory i bańki różnego rodzaju lamp; w postaci włókna (bezalkalicznego) służy jako wypełniacze w postaci tkaniny szklanej - jako nośnik do materiałów złożonych. Materiały ceramiczne Gęstość materiałów ceramicznych przyjmuje wartości od 1,8 g/cm3 (ceramika porowata) do ok. 9,7 g/cm3 (tlenek toru). Odporność na zmiany temperatury wynosi średnio od 110 do 160C. Przewodność cieplna wynosi od 1,1 do 1,6 W/m • K (porcelana), aż do ok. 200 W/m • K (tlenek berylu). Najlepsze własności mechaniczne wykazują ceramika cyrkonowa oraz czysty trójtlenek glinu. Pokrycie szkliwem ceramiki krzemianowej i steatytowej może polepszyć jej własności mechaniczne. Porowatość struktury powoduje zmniejszenie wytrzymałości mechanicznej. Rezystywność skrośna zależy przede wszystkim od składu chemicznego i zawiera się w granicach od 1011 do 1016 ? • cm przy 20C. Największą rezystywność mają masy celsjanowe. Rezystywność powierzchniowa zależy zarówno od struktury, jak i stanu powierzchni; dla warunków normalnych wynosi od 1010 do 1012 ? • cm. Wytrzymałość dielektryczna zależy przede wszystkim od mikrostruktury materiału, jego spoistości oraz rodzaju i kształtu występującym w nim porów; wynosi od 10 do 15 kV/mm – korund i od 30 do 40 kV/mm – ceramika celsjanowa. Szczególnie niekorzystny wpływ na wytrzymałość elektryczną wywiera obecność porów otwartych, które są powodem występowania mechanizmu przebicia zapoczątkowanego przez wyładowania niezupełne. Pory te ponadto powodują znaczną nasiąkliwość materiału (do 20%), co pogarsza wszystkie własności elektryczne. Wytrzymałość dielektryczna materiałów ceramicznych maleje ze wzrostem temperatury. Zależność ta ogranicza w wielu przypadkach dopuszczalny zakres temperatury, w którym dany materiał można stosować. Przenikalność elektryczna względna w zależności od składu materiałów ceramicznych zmienia się w bardzo szerokich granicach: od 4...5 (drobnoporowate masy kordierytowe) do kilku tysięcy (ceramika tytanianowa). Ceramika o znacznej przenikalności elektrycznej wykazuje własności ferroelektryczne. Wpływ częstotliwości na przenikalność elektryczną większości materiałów ceramicznych jest mały. Odporność materiałów ceramicznych na łuk jest dobra. Najlepszą odporność chemiczną wykazują tworzywa kwasoodporne z glin ogniotrwałych z dodatkiem porcelany oraz kamionki, najsłabszą - tlenki Si02, Be0 i A1203. Poza pewnymi szczególnymi przypadkami nie obserwuje się w materiałach ceramicznych występowania procesów starzeniowych i zmęczenia mechanicznego. Znaczną wadą materiałów ceramicznych jest ich bardzo trudna obrabialność (szlifowanie) po procesie wypalania końcowego. Mika i materiały mikowe Mika jest praktycznie całkowicie odporna na wpływy chemiczne; odznacza się także znaczną odpornością na wyładowania niezupełne. Oleje izolacyjne powedują jednak rozwarstwienie miki. W elektrotechnice stosuje się dwa gatunki miki: muskowit i flogopit; flogopit jest bardziej elastyczny, ale słabszy mechanicznie. Temperatura robocza miki nie może przekraczać wartości, przy której następuje odparowywanie wody krystalicznej; dla muskowitu wynosi 540C, dla flogopitu 900C. Na rezystywność miki duży wpływ wywiera wilgoć. Przenikalność elektryczna względna wynosi od 6 do 7, a tangens kąta strat (przy 50 Hz i 20C) wynosi ok. 10-4 (muskowit), od 10-3 do 10-2 (flogopit). Obydwie wymienione wielkości w zakresie częstotliwości elektrotechnicznych ulegają niewielkim zmianom. Mały wpływ wywiera na nie również wzrost temperatury. Pochodnym produktem miki (najczęściej muskowitu) jest papier mikowy (Isomika, Mika Mat, Ramika, Romika, Samika); papier ten jest produktem wyjściowym wielu półwyrobów. Zależnie od struktury i składu rozróżnia się następujące półwyroby z miki: mikafolię – płatki miki lub papier mikowy (naklejone na nośniku papierowym lub tkaninie szklanej), mikanity – klejone lepiszczem organicznym płatki miki lub przesycony tym lepiszczem papier mikowy; ew. przyklejony do nośnika, tj. papieru lub tkaniny szklanej. Wyroby mikowe, a zwłaszcza mikanity, odznaczają się dużą wytrzymałością dielektryczną i dużą odpornością na wyładowania. Materiały na bazie papieru mikowego zastępują obecnie mikanity (wykonane z płatków miki) w izolacji maszyn wysokonapięciowych i aparatów. Rozróżnia się ponadto: mikanity komutatorowe, mikanity do kształtowania oraz mikanity grzejnikowe. Materiały azbestowe Surowcami do produkcji wyrobów azbestowych są odmiany: azbest serpentynitowy chryzotylowy o długim włóknie, nadający się zwłaszcza do wyrobu taśm i tkanin, azbest amfibolowy – termolit o włóknie krótkim, stosowany do produkcji papierów i azbestocementów. Główną zaletą materiałów azbestowych jest znaczna odporność cieplna oraz odporność na łuk; wyroby z czystego azbestu wytrzymują do 400C. Wyroby azbestowe zawierające syciwo nadają się do pracy ciągłej w temperaturze do 220C. Własności mechaniczne i dielektryczne wyrobów azbestowych ustępują wyrobom z włókien organicznych Kompozycje azbestu z innych materiałami, zwłaszcza z syciwem organicznym oraz z nośnikami z tkaniny szklanej, znajdują zastosowanie jako izolacja maszyn i transformatorów suchych. Azbestocementy otrzymuje się w drodze sprasowania włókna azbestowego z cementem. Są produkowane w postaci płyt o grubości od 3 do 40 mm lub w postaci kształtek. Wyroby te są znacznie tańsze niż materiały warstwowe. W celu zmniejszenia higroskopijności wytwarza się odmiany z dodatkiem syciwa organicznego, np. związków silikonowych. MATERIAŁY IZOLACYJNE STAŁE ORGANICZNE NATURALNE Materiały celulozowe Przeciętna celuloza techniczna zawiera od 88 do 96% tzw. ? – celulozy, której stopień polimeryzacji waha się w granicach od 800 do 1400. Pozostałą część stanowi tzw. chemiceluloza o cząsteczkach mniejszych. Jej stopień polimeryzacji wynosi ok. 100. Stosuje się dwa zasadnicze procesy otrzymywania celulozy: kwaśny (sulfitowy) i – ważniejszy – zasadowy (siarczanowy – sulfatowy). W procesie kwaśnym masę drzewną gotuje się w roztworze kwasu siarkowego H2S03 (ściślej - w roztworze siarczynu wapniowego z nadmiarem H2S03). W procesie zasadowym używa się wodorotlenku sodu NaOH, przy czym w procesie zasadowym ubytek NaOH uzupełnia się przez dodawanie innych czynników (np. Na2S). Proces zasadowy w mniejszym stopniu uszkadza chemicznie cząstki celulozy w związku z tym otrzymana tym sposobem celuloza zwana celulozą siarczanową, ma lepsze własności mechaniczne, jest mniej wrażliwa na starzenie i z tych względów stosuje się ją powszechnie do wyrobu papierów izolacyjnych. Papiery izolacyjne mają kolor naturalny żółtawy. Nie bieli się ich ze względu na obecność chloru we wszystkich czynnikach bielących, którego pozostałości zmniejszałyby wytrzymałość mechaniczną i własności dielektryczne. Bardzo ważnym procesem przy wyrobie papieru jest przemiał masy celulozowej, który ma na celu rozdrobnienie włókien. Podczas przemiału następuje zmniejszenie długości włókien oraz ich rozdrobnienie. Gdy włókna celulozy nie są bardzo rozdrobnione, mówi się o przemiale chudym. W przypadku bardzo rozdrobnionych włókien mówi się o przemiale tłustym. Rodzaj mielenia ma bardzo duże znaczenie z punktu widzenia własności mechanicznych i elektrycznych papieru, na równi z doborem surowca. Ze wzrostem tłustości miazgi przepuszczalność powietrza maleje, wzrasta ciężar właściwy, zmniejsza się zdolność nasycania olejami i wzrasta stratność dielektryczna papieru. Papier izolacyjny powinien być wykonany z celulozy świerkowej lub sosnowej, przerobionej przy pomocy procesu zasadowego i długotrwałego mielenia na chudo – taka celuloza, bowiem daje pewność dużej wytrzymałości mechanicznej papieru, dobrą jego nasiąkliwość i dobre własności izolacyjne. Wytrzymałość dielektryczna wyrobów celulozowych jest tym większa, im większy, jest ich ciężar objętościowy, lepsza równomierność rozłożenia włókien (mniejsza przepuszczalność powietrza) oraz większa czystość (mniejsza przewodność wyciągu wodnego). Szczególnej czystości wymaga się od materiałów celulozowych przewidzianych do współpracy z olejami syntetycznymi (chlorowanymi dwufenylami). Wytrzymałość dielektryczna (przy 50 Hz i udarowa) materiałów przesyconych olejem mineralnym, o zawartości wilgoci resztkowej pozostałej z procesu suszenia w granicach od 0,3 do ok. 3% może ulec zmniejszeniu do 10%. Większe zmniejszenie wytrzymałości obserwuje się przy zawartości wilgoci powyżej 3%. W celu zapewnienia odpowiednio małej zawartości wody oraz uniknięcia wtrącin gazowych, izolację papierową (przynajmniej w ostatniej fazie przed nasyceniem) suszy się i zalewa olejem pod próżnią. Parametry procesu suszenia dobiera się w zależności od rodzaju układu izolacyjnego i jego naprężeń roboczych. Do kondensatorów stosuje się ciśnienie końcowe ok. 10?3 Tr, do transformatorów od 10-1 do 10-2 Tr. Materiały celulozowe stosowane w elektrotechnice dzieli się na bibułki, papiery i preszpany. Materiały te są stosowane jako samodzielne elementy układów izolacyjnych pracujących w oleju mineralnym lub syntetycznym bądź też są używane do wytwarzania materiałów złożonych, np. syconych żywicami materiałów warstwowych, bądź jako podłoże, na które jest następnie naklejona folia elektroizolacyjna, płatki miki itp. Rozróżnia się: bibułkę kondensatorową, bibułkę do wyrobów mikowych, papiery nawojowe, papier do kabli elektroenergetycznych (kablowy) i preszpan elektrotechniczny (twardy, normalny, żłobkowy, nasiąkliwy). Do odmian wyrobów celulozowych produkowanych za granicą, różniących się własnościami od krajowych, należą: tzw. preszpan formowalny, umożliwiający formowanie na mokro różnych elementów izolacyjnych, oraz papiery i preszpany modyfikowane (stabilizowane) chemicznie o zmniejszonej chłonności wilgoci i zwiększonej odporności cieplnej. Asfalty Rozróżnia się asfalty (bitumy) naturalne kopalne oraz asfalty ponaftowe i węglowe (paki). Ze względu na dość dobrą elastyczność stosuje się je w elektrotechnice jako składniki zalew mas nasycających, kitów oraz niektórych lakierów. Asfalty węglowe są używane w ogniwach jako zalewy. Do ważniejszych wyrobów należy zaliczyć tzw. zalewy kablowe, stanowiące kompozycje asfaltów i wosków stosowane do zalewania muf i głowic kablowych. Woski Terminem wosk określa się grupę złożonych substancji organicznych pochodzenia naturalnego lub syntetycznego, których własności fizyczne (rzadziej chemiczne) są podobne do wosku pszczelego. Są to na ogół stałe substancje nieprzezroczyste, błyszczące o temperaturze topnienia od 50 do 100C (rzadko wyższej), charakteryzujące się małą lepkością, a po stopieniu – zdolnością wytwarzania połysku. Po rozpuszczeniu w niepolarnych rozpuszczalnikach organicznych tworzą z nimi pasty lub żele. Wykazują zdolność wzajemnego mieszania się w stanie roztopionym. MATERIAŁY IZOLACYJNE SYNTETYCZNE Charakterystyka ogólna Istnieją trzy podstawowe procesy prowadzące do powstawania związków wielkocząsteczkowych, są to : - Polimeryzacja - proces łączenia się wielu cząsteczek podstawowych tj. monomerów, w związek wielkocząsteczkowy (polimer) bez wydzielania produktów ubocznych. Jeżeli polimeryzacji ulega równocześnie więcej niż jeden rodzaj monomerów proces nosi nazwę kopolimeryzacji powstający zaś produkt - kopolimeru. - Polikondensacja - proces łączenia się cząsteczek monomeru w polimer z jednoczesnym wydzieleniem produktów ubocznych, którymi są zwykle cząsteczki proste (woda, chlorowodór, amoniak). - Poliaddycja - proces łączenia się cząsteczek monomeru w polimer za pośrednictwem grup reaktywnych na przykład w wyniku przegrupowania atomu wodoru. Temu procesowi nie towarzyszy wydzielanie się produktów ubocznych. Związek wielkocząsteczkowy określają dwie podstawowe wielkości: masa cząsteczkowa oraz stopień polimeryzacji. Masa cząsteczkowa, a ściślej biorąc jej wartość średnią, ze względu na występującą dyspersję, określa się jako iloraz masy próbki polimeru przez liczbę lub udział masy obecnych w niej makrocząsteczek. Stopień polimeryzacji informuje o liczbie cząsteczek monomeru występujących w badanym polimerze. W ostatnim dziesięcioleciu opracowano metody otrzymywania polimerów liniowych rozgałęzionych o uporządkowanej budowie przestrzennej – tzw. polimerów stereoregularnych o szczególnie korzystnych własnościach. Ze względu na rozmieszczenie podstawników, tj. odgałęzień łańcucha, rozróżnia się trzy rodzaje polimerów: izotaktyczne, syndiotaktyczne i ataktyczne. Pod względem własności mechanicznych tworzywa sztuczne dzieli się na plastomery (o dużym module sprężystości) i elastomery (o małym module sprężystości i bardzo dużej rozciągliwości); cechą elastomerów w pewnym zakresie temperatur jest zdolność niemal natychmiastowego powrotu do postaci pierwotnej po nawet dużym odkształceniu. Plastomery dzieli się z kolei na termoplasty i duroplasty. Termoplasty (tworzywa termoutwardzalne) są polimerami, które dają się doprowadzić do stanu o zwiększonej plastyczności lub do stanu płynnego przez nagrzanie. Po obniżeniu temperatury przechodzą one z powrotem w stan stały. Procesowi temu nie towarzyszą zmiany struktury chemicznej. Termoplasty mają cząsteczki o budowie łańcuchowej, w szczególnych przypadkach z łańcuchami rozgałęzionymi. W grupie termoplastów można wyróżnić kilka ważniejszych podgrup, są to: - węglowodory alifatyczne bez podstawników lub z podstawnikami alifatycznymi bądź aromatycznymi, np. polietylen, polipropylen, poliizobutylen, polistyren; - chloropochodne, np. polichlorek winylu; - fluoropochodne, np. policzterofluoroetylen (teflon); - tworzywa o łańcuchach mieszanych np. poliamidy, poliwęglany, poliimidy i in.; - tworzywa o łańcuchach z pierścieniami mieszanymi np. pochodne celulozy. Termoplasty są dielektrykami małopolarnymi. Duroplasty (tworzywa termoutwardzalne) są to związki wielkocząsteczkowe, które pod wpływem podwyższonej temperatury lub odpowiednich dodatków (utwardzaczy) podlegają nieodwracalnym zmianom (utwardzaniu). W stanie utwardzonym produkt mimo nagrzewania nie ulega uplastycznieniu. Proces utwardzania polega na utworzeniu między łańcuchami tworzywa wyjściowego trwałych wiązań poprzecznych. Usieciowanie takie obejmuje praktycznie całą masę tworzywa, tworząc w pewnym sensie jedną cząsteczkę. Pod względem chemicznym duroplasty dzieli się na: - fenoplasty (żywice fenolowo- i krezolowoformaldehydowe); - aminoplasty (żywice mocznikowo- i melaminowoformaldehydowe); - poliestry (żywice alkidowe termoutwardzalne, w tym gliftale, oraz poliestry nienasycone); - poliuretany; - żywice epoksydowe dianowe i cykloalifatyczne; - żywice silikonowe; - żywice poliimidowe. Duroplasty - w porównaniu z termoplastami - zawierają zazwyczaj w cząsteczkach bardziej skomplikowane rodniki organiczne. Ich duża różnorodność stwarza możliwości wytwarzania wyrobów o szerokiej skali własności. Duroplasty stosuje się pod postacią półwyrobów, tj. tłoczyw, lakierów, klejów i żywic lanych (żywice epoksydowe i poliestrowe) oraz jako materiały wyjściowe przy produkcji kształtek i materiałów warstwowych, tkanin syconych i taśm. Elastomery są to polimery organiczne wykazujące wybitne własności elastoplastyczne. Odpowiedni proces technologiczny (wulkanizacja) umożliwia uzyskanie z nich wyrobów o pożądanych własnościach mechanicznych. Tworzywa sztuczne i półwyroby z tworzyw sztucznych stosowane w elektrotechnice. Elastomery (kauczuki i gumy) Dużą wydłużalność przy rozciąganiu i inne cechy elastyczne zawdzięczają elastomery konfiguracji makrocząsteczek, które w materiale nie poddanym działaniu naprężeń mechanicznych są zwinięte w spirale bądź tworzą zygzak. Elastomery zawierające cząsteczki o dużej liczbie nienasyconych wiązań i charakteryzujące się bardzo małym stopniem usieciowania noszą nazwę kauczuków. Brak wiązań poprzecznych między cząsteczkami powoduje, że kauczuki są materiałami o małej spoistości. Pod działaniem czynników chemicznych, zwanych wulkanizatorami, do których należy siarka, tlenki metali i niektóre związki organiczne, a także czynników fizycznych, takich jak podwyższona temperatura i promieniowanie jonizujące, następuje usieciowanie makrocząsteczek elastomeru. Proces ten nazywa się wulkanizacją, a powstały dzięki niemu produkt – wulkanizatem. Daleko posunięty proces wulkanizacji kauczuku prowadzi do uzyskania wyrobu twardego, zwanego ebonitem. Do wytworzenia gumy są niezbędne dwa procesy – wykonanie mieszanki gumowej, a następnie jej wulkanizacja. W skład mieszanki gumowej - oprócz kauczuku (niekiedy dwóch lub więcej rodzajów) i wulkanizatora - wchodzą jeszcze dodatkowe substancje: zmiękczacze, antyutleniacze, napełniacze, przyspieszacze wulkanizacji, barwniki i in. Wytrzymałość dielektryczna gumy zależy w dużym stopniu od jednorodności mieszanki; gumy o dużej, zawartości kauczuku i bardziej jednorodne wykazują, większą wytrzymałość dielektryczną. Gumy stosuje się do produkcji kabli i przewodów oraz do wyrobu przeciwporażeniowego sprzętu ochronnego, a także uszczelek wielu urządzeń elektrycznych. Z ebonitów wykonuje się obudowy izolacyjne, od których nie jest wymagana duża wytrzymałość dielektryczna. Elastomery – pod względem własności dielektrycznych, odporności na starzenie, a także własności przetwórczych – ustępują zazwyczaj plastyfikowanym termoplastom. Dlatego też w przemyśle elektrotechnicznym nastąpiło znaczne ograniczenie zakresu zastosowań elastomerów. Kauczuki są produktami pochodzenia naturalnego lub syntetecznego. Produktem wyjściowym otrzymywania kauczuku naturalnego jest sok mleczny (latex) z drzew kauczukowych (np. Hevea brasiliensis) rosnących w strefie podzwrotnikowej, i a także niektórych roślin występujących w klimacie umiarkowanym. Sok ten jest koloidalną zawiesiną kauczuku w wodzie. Podstawowym składnikiem kauczuku naturalnego jest nienasycony polimer poliizopropylen (poliizopren). Na czysty kauczuk bardzo intensywnie działają czynniki utleniające, przetwarzając go w twardą lub smolistą masę. W temperaturach poniżej 0C kauczuk naturalny ma konsystencję stałą, jest twardy i kruchy. W miarę podwyższania temperatury staje się coraz bardziej plastyczny i ok. 120C zaczyna płynąć. W temperaturze powyżej 200C ulega nieodwracalnemu rozkładowi, przekształcając się w lepką masę, zachowującą cechy smoły nawet po oziębieniu. Kauczuki syntetyczne są najczęściej produktami polimeryzacji lub kopolimeryzacji, rzadziej – polikondensacji związków organicznych charakteryzujących się podwójnymi wiązaniami w układzie sprzężonym. Do najważniejszych kauczuków syntetycznych stosowanych w elektrotechnice należą: - kauczuk butadienowo-styrenowy (kopolimer butadienu ze styrenem); - kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy (kopolimer butadienu z akrylonitrylem); - kauczuk chloroprenowy, nazywany także neoprenowym (polimer chloroprenu); - kauczuk butylowy (kopolimer izobutylenu z izoprenem lub butadienem); - kauczuk etylenowo-propylenowy; - kauczuki polisiarczkowe, nazywane także tiokolami; - kauczuk silikonowy; - kauczuk uretanowy; - kauczuk butadienowy (polimer butadienu), obecnie rzadko stosowany. Kauczuk butadienowo-styrenowy używany jako materiał elektroizolacyjny zawiera zazwyczaj dodatek kauczuku naturalnego. Gumy z tego kauczuku mają podobne własności chemiczne jak kauczuk naturalny, są jednak bardziej odporne na starzenie. Pod wpływem działania izolacyjnych olejów mineralnych pęcznieją i ulegają rozpuszczeniu; są materiałem palnym. Kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy jest bardziej odporny na starzenie i działanie podwyższonej temperatury niż kauczuk naturalny. Jego dużą zaletą jest odporność na działanie olejów mineralnych i wielu rozpuszczalników organiczny b29b ch, która wzrasta ze zwiększeniem udziału akrylonitrylu. Kauczuk chloroprenowy charakteryzuje się dobrą elastycznością i małym odkształceniem trwałym. Jest materiałem trudnopalnym. Jest odporny na działanie ozonu oraz olejów mineralnych. Kauczuk butylowy, dzięki całkowitemu wysyceniu podwójnych wiązań, które następuje w procesie wulkanizacji, jest odporny na starzenie w warunkach atmosferycznych (działanie tlenu, ozonu, promieniowania słonecznego itp.). Wykazuje bardzo małą przepuszczalność gazów (ok. 10-krotnie mniejszą niż kauczuk naturalny). Jest odporny na działanie wielu substancji chemicznych, wielu kwasów, ługów, alkoholi i ketonów; jest jednak nieodporny na działanie olejów mineralnych. Zalicza się go do materiałów palnych. Kauczuk etylenowo-propylenowy otrzymywany przez polimeryzację mieszaniny 55-60% etylenu z 40-45% propylenu, nie zawiera podwójnych wiązań i nie może być z tego względu wulkanizowany siarką. Wulkanizacja siarką jest możliwa dopiero po dodaniu do mieszanki odpowiednich monomerów dienowych. Najczęściej do wulkanizacji tego kauczuku stosuje się nadtlenki. Wulkanizowane kauczuki etyleno-propylenowe są sztywniejsze niż kauczuk naturalny; wykazują dużą odporność na działanie czynników atmosferycznych i chemicznych. Ich zaletą jest niska temperatura kruchości (ok. -95C). Własności mechaniczne wulkanizatu etyleno-propylenowego są pośrednie między wulkanizatami kauczuku naturalnego i kauczuku butadienowego. Wulkanizacja kauczuków polisiarczkowych (tiokoli) następuje w wyniku utleniania wiązań siarczkowych pod wpływem ogrzewania np. z tlenkiem cynku lub nadtlenkiem benzoilu. Wulkanizaty są odporne na działanie olejów, rozpuszczalników oraz czynników atmosferycznych. Wykazują małą przepuszczalność par i gazów. Ich wadą jest mała wytrzymałość na rozciąganie, duża ścieralność oraz przykry, drażniący zapach. Kauczuki silikonowe dzieli się na wulkanizowane na gorąco (dwualkiloarylopolisiloksan) i wulkanizowane na zimno (dwumetylopolisiloksan) pod wpływem utwardzaczy z grupy związków metaloorganicznych (np. organicznych związków cyny), amin i in. Kauczuki silikonowe wulkanizowane na gorąco mają lepsze własności niż wulkanizowane na zimno. Charakteryzują się one dużą, trwałą elastycznością i są odporne na wiele czynników chemicznych np. na słabe kwasy i zasady, oleje mineralne nie zawierające aromatów i freon. Pęcznieją natomiast pod wpływem węglowodorów aromatycznych i chlorowcopochodnych. Do ich zalet należy mała wartość tangensa kąta strat, zależna w niewielkim stopniu od temperatury (do 200C) i częstotliwości oraz znacznie większa (ok. ośmiokrotnie) przewodność cieplna w porównaniu z innymi kauczukami, a także hydrofobowość, odporność na utlenianie oraz odporność na działanie pleśni i mikroorganizmów. Zakres temperatur roboczych, w których stosuje się kauczuki silikonowe, wynosi od -90 do +320C, z tym że dla większości wyrobów ogranicza się on do temperatur od -55 do +250C. Kauczuki silikonowe należą do materiałów trudnopalnych. Kauczuki uretanowe otrzymuje się w wyniku reakcji łańcuchowego poliuretanu o niezbyt dużej masie cząsteczkowej, nazywanego potocznie prepolimerem, ze związkami dwufunkcyjnymi o czynnych atomach wodoru (zazwyczaj glikoli lub dwuamin). Kauczuki uretanowe odznaczają się bardzo dobrą elastycznością, wytrzymałością na rozdzieranie oraz odpornością na działanie olejów. Wykonuje się z nich najczęściej wkładki amortyzujące i uszczelki. Zmiękczacze (plastyfikatory) nadają kauczukowi cechy ułatwiające jego przetwarzanie oraz ułatwiają rozproszenie napełniacza w mieszance gumowej. Większość – zmiękczaczy wpływa korzystnie na własności dielektryczne gum. Istnieje wiele odmian zmiękczaczy; do częściej stosowanych należą: wazelina techniczna, parafina, kwas stearynowy i kalafonia. Termoplasty Polietylen Polietylen (PE) otrzymuje się przez polimeryzację etylenu, którego głównym źródłem są produkty krakingu gazu ziemnego lub ropy naftowej. Wyróżnia się dwie metody polimeryzaeji etylenu: - wysokocisnieniową (od 1500 do 3000 at lub 105 Pa); - niskociśnieniową (1 at lub 105 Pa lub nieco wyższe). W temperaturze otoczenia (20-5C) zawartość fazy krystalicznej polietylenu niskociśnieniowego wynosi ok. 75% i zmniejsza się ze wzrostem temperatury. Przypuszcza się, że zmiany struktury - z amorficznej na krystaliczną, zachodzące w różnych warunkach, mogą powodować tworzenie mikroskopijnych szczelin, w których pod wpływem dużych natężeń pola elektrycznego powstają wyładowania niezupełne. Polimer wysokociśnieniowy ma w ponad 60% strukturę krystaliczną. Amorficznokrystaliczna struktura polietylenu decyduje o jego giętkości i twardości. Wysokie temperatury, w których przeprowadza się polimeryzację wysokociśnieniową, sprzyjają przebiegowi procesów powodujących tworzenie rozgałęzień w makrocząsteczce polietylenu, co narusza regularną budowę polimeru. Przy polimeryzacji niskociśnieniowej prowadzonej w niższych temperaturach wystąpienie reakcji tworzenia rozgałęzień jest mniej prawdopodobne. W konsekwencji polietylen niskociśnieniowy odznacza się strukturą znacznie bardziej regularną (złożoną wyłącznie z łańcuchów) niż wysokociśnieniowy. Umożliwia to lepsze upakowanie" cząsteczek polimeru, a więc większą krystaliczność oraz gęstość. Różnice te powodują wyraźny podział polimerów na polietylen o małej, średniej i dużej gęstości. Polietylen wykazuje skłonność do utleniania się. Powyżej 120C proces ten prowadzi do utworzenia grup polarnych, które wywierają wpływ na własności dielektryczne. Można przypuszczać, że katalizatory polimeryzacji (aktywatory), zawierające tlen, reagują z węglowodorami, tworząc polarne grupy (OH lub O-OH). Zjawisko to zaobserwowano zwłaszcza przy walcowaniu polietylenu. Dodatek stabilizatorów (np. poliizobutylenu) wpływa korzystnie na stabilizację własności polietylenu w warunkach narażeń cieplnych; dotyczy to zwłaszcza takich własności, jak stratność dielektryczna i rezystywność. Polietylen - jako materiał niepalny - wykazuje dużą odporność na działanie silnych kwasów i zasad. Istnieją jednak różnice w zachowaniu się polietylenu w zależności od gęstości. Dotyczy to przede wszystkim wrażliwości na działanie rozpuszczalników polarnych (np. acetonu i alkoholi). O ile polietylen o małej gęstości ulega działaniu tych związków, o tyle polietylen o dużej gęstości jest na nie całkowicie odporny. Ze względu na tendencję polietylenu do pękania pod wpływem naprężeń mechanicznych oraz działania rozpuszczalników, stosuje się w elektrotechnice dwie odmiany polietylenu modyfikowanego: kopolimer z 5% 1-butenu (CH= CH-CH2 -CH3) oraz polietylen sieciowany, stosowany przede wszystkim w kablach. Sieciowanie polietylenu polega na wytwarzaniu poprzecznych wiązań między łańcuchami polimeru w dwojaki sposób: - W drodze napromieniowania dużą energią (promieniowanie elektronowe o energii 1 MV na 1 cm grubości polimeru); - W drodze chemicznej, dzięki działaniu nadtlenków organicznych. W tym drugim przypadku zostaje wykorzystana zdolność nadtlenków organicznych do tworzenia rodników. Rodniki te wbudowywują się w ogniwa łańcuchów polimeru. Wprowadzenie obcych" związków chemicznych do polimeru powoduje jego zanieczyszczenie, co z kolei wpływa niekorzystnie na własności dielektryczne wyrobu. Pierwsza z wymienionych metod sieciowania pozwala uzyskać wyrób o lepszych własnościach dielektrycznych. Mimo niewątpliwych zalet, ma jednak ograniczone zastosowanie. Jest kosztowna i nie nadaje się do elementów o większych rozmiarach i grubości. Wyroby z polietylenu sieciowanego wykazują większą odporność na temperaturę, większą odporność chemiczną na działanie kwasów, zasad i rozpuszczalników organicznych. Wyroby te, jak już nadmieniono, nie wykazują tendencji do pękania pod wpływem naprężeń i środowisk ciekłych, mają jednak nieco gorsze wartości mechaniczne. Do ważniejszych zastosowań polietylenu w elektrotechnice należy zaliczyć izolację kabli, folie kondensatorowe oraz kształtki. W tych odmianach polietylenu, od których nie wymaga się dobrych własności dielektrycznych, stosuje się wypełniacze zmniejszające koszt mieszanki, a polepszające charakterystyki mechaniczne. Do najczęściej stosowanych wypełniaczy należą sadze. Polietyleny z domieszką sadzy są stosowane jako materiał półprzewodzący, np. na ekrany kabli elektroenergetycznych. Innym wypełniaczem jest węglan wapnia, który nie nadaje jednak polietylenowi tak dobrych własności mechanicznych jak sadza. Poliproprlen Polipropylen (PP) otrzymuje się przez polimeryzację wysokociśnieniową propylenu. Najlepsze własności ma polimer o budowie sferycznej izotaktycznej, charakteryzujący się wysokim stopniem krystaliczności. Jego ciężar cząsteczkowy wynosi od 80 000 do 500 000; własności elektryczne są zbliżone do polietylenu. Cechą szczególną polipropylenu jest jego mała masa właściwa (od 0,90 do 0,91 g/cm3). Polipropylen utlenia się dość łatwo w wyższych temperaturach (poniżej 90C), ale jest mniej palny niż polietylen. Temperatura topnienia polipropylenu wynosi od 165 do 170C, maksymalna temperatura pracy od 120 do 140C. Kopolimer złożony z 60% etylenu i 40% propylenu, sieciowany chemicznie (w obecności nadtlenku), ma własności zbliżone do kauczuku naturalnego. Jego szczególnie korzystne cechy elastoplastyczne wykorzystuje się przy produkcji cienkich folii (o grubości począwszy od 8 pm) i włókien. Potrójny kopolimer - etylenu, propylenu: 1,4 heksadienu daje kauczuk. Poliizobutylen Poliizobutylen (PIB) otrzymuje się w drodze polimeryzacji izobutylenu (syntetycznego lub otrzymywanego z ropy naftowej). W zależności od czasu trwania reakcji otrzymuje się produkty o różnym ciężarze cząsteczkowym M - od konsystencji cieczy do ciała stałego o dużej elastyczności (M > 80 000). Rozpuszczalność, elastyczność i odporność na niskie temperatury poliizobutylenu są lepsze niż polietylenu i polipropylenu. Polimer zachowuje elastyczność do -70C. Jest odporny na działanie środowisk utleniających. W temperaturze pokojowej wytrzymuje długotrwałe działanie kwasu azotowego, ozonu i tlenu. Nie ulega destrukcji w powietrzu o temperaturze do 120C. Kopolimeryzacja poliizobutylenu z izoprenem prowadzi do otrzymania kauczuku butylowego. Polistyren Styren otrzymuje się w wyniku reakcji benzenu i etylenu. Łatwo dostępne surowce oraz wysoki stopień technologicznego opanowania przytoczonej syntezy sprawiają, że styren jest jednym z najtańszych monomerów. Polistyren jest odporny na działanie wielu czynników chemicznych. Jako polimer niepolarny wykazuje bardzo dobre własności elektryczne. jego budowa strukturalna (charakter wiązań elementów łańcucha) ma decydujący wpływ na własności mechaniczne. W makrocząsteczce polimeru występują pierścienie benzenowe. Zbudowany z nich łańcuch jest sztywny, na skutek działania dużych sił międzycząsteczkowych. Ułożenie elementów łańcucha polimeru przy nieregularnym rozkładzie pierścieni benzenowych uniemożliwia tworzenie form krystalicznych. W konsekwencji więc własności mechaniczne polistyrenu nie są zbyt dobre. Duża twardość i kruchość jest powodem małej wytrzymałości na udar oraz małej odporności na korozję naprężeniową. Wydatną poprawę własności mechanicznych uzyskuje się przez kopolimeryzację z innymi monomerami. Polichlorek winylu i jego kopolimery Zastąpienie jednego atomu wodoru w etylenie przez atom chloru prowadzi do otrzymania chlorku winylu. Wykorzystywaną w tym celu reakcją jest zazwyczaj reakcja acetylenu z chlorowodorem Otrzymany dzięki tej reakcji monomer w stanie gazowym o temperaturze wrzenia -14C polimeryzuje w ośrodku wodnym. Polimeryzację prowadzi się dwiema metodami: emulsyjną i suspensyjną. Metodą emulsyjną otrzymuje się polichlorek winylu (PCV) w postaci miałkiego proszku, metodą suspensyjną - w postaci ziarenek. Polichlorek winylu otrzymany metodą emulsyjną bywa bardziej zanieczyszczony, co sprawia, że wytwarzane z niego tworzywa charakteryzują się gorszymi własnościami dielektrycznymi i znacznie większą chłonnością wody niż tworzywa z polichlorku winylu uzyskanego metodą suspensyjną. Jedną z najbardziej charakterystycznych cech polichlorku winylu jest jego duża odporność chemiczna na ługi, kwasy i liczne związki organiczne. Polichlorek winylu mięknie w temperaturze przekraczającej 85C i można go formować przez prasowanie w temperaturze ok. 145C. Wyrób prasowany jest sztywny i dość kruchy, wobec czego wszędzie tam, gdzie jest wymagana przede wszystkim elastyczność (np. izolacja przewodów), używa się go w postaci uplastycznionej. Własności dielektryczne uplastycznionego polichlorku winylu zależą w znacznym stopniu od użytego plastyfikatora (najczęściej estrów wyższych alkoholi), a także innych dodatków i są zazwyczaj gorsze niż własności dielektryczne czystego polichlorku winylu. Obserwuje się także dość duże różnice wartości wytrzymałości dielektrycznej. Stwierdzono, iż bardzo niewielki dodatek dwufenyli powoduje pogorszenie własności dielektrycznych tworzywa, lecz czyni je bardziej odpornym na działanie niskich temperatur. Dodatkowym czynnikiem, który może mieć wpływ na własności elektryczne polichlorku winylu są mechaniczne zjawiska relaksacyjne. Materiał trwale naprężany może w ciągu pewnego czasu od chwili zdjęcia naprężenia wykazywać zwiększenie przenikalności elektrycznej. Pod działaniem ciepła i światła słonecznego polichlorek winylu ulega rozkładowi z równoczesnym wydzielaniem chlorowodoru. Proces ten ogranicza dodatek stabilizatorów. Starzenie polichlorku winylu plastyfikowanego jest dwuetapowe; występuje ono podczas produkcji, pod wpływem obróbki mechanicznej, oraz - później - podczas użytkowania. W wyniku działania podwyższonej temperatury jest możliwa zmiana własności mieszaniny wskutek stopniowej utraty plastyfikatora. Obserwuje się wówczas poprawę własności elektrycznych i pogorszenie własności mechanicznych (twardnienie, kruchość), przy równoczesnym zmniejszeniu się masy właściwej tworzywa. Polichlorek winylu ulega rozkładowi przy temperaturze 140C. Szybkość rozkładu potęguje się z dalszym wzrostem temperatury i przy 400C dochodzi do rozkładu 52% masy. Oprócz chlorowodoru powstają wówczas nienasycone węglowodory podatne na utlenianie. Własności mechaniczne i odporność na temperaturę zależą od stopnia polimeryzacji. Przy zwiększonym stopniu polimeryzacji zwiększa się wytrzymałość mechaniczna, twardość i odporność cieplna. Po dodatkowym chlorowaniu (zastąpieniu atomów wodoru atomami chloru z 55 do 65% wagowo) własności te polepszają się jeszcze bardziej. Obecność dużej ilości chloru czyni polichlorek winylu materiałem trudnopalnym. Kopolimeryzacja chlorku winylu prowadzi do uzyskania tworzyw o zmodyfikowanych własnościach. I tak na przykład kopolimer z chlorkiem winylidenu (Vinylit) ma lepsze własności elektryczne, mniejszą przenikalność i mniejszą stratność dielektryczną. Kopolimer z nitrylem jest bardziej miękki, ma natomiast gorszą elastyczność. Ważniejsze wyroby z polichlorku winylu stosowane w elektrotechnice - to izolacja niskonapięciowa (do 10 kV) przewodów i kabli oraz powłoki kabli zarówno ziemnych, jak i w wykonaniu morskim. Policzterofluoroetylen Policzterofluoroetylen (PTFE) otrzymuje się w wyniku wymiany atomów wodoru w etylenię na atomy fluoru. Produktem jest czterofluoroetylen - gaz skraplający się w ? i polimeryzujący przy podwyższonym ciśnieniu. Policzterofluoroetylen stosuje się w elektrotechnice jako tworzywo izolacyjne i konstrukcyjne odporne na niskie i wysokie temperatury (od -160 do 250C). Najbardziej znaną, nazwą handlową policzterofluoroetylenu jest Teflon. Politereftalan etylenu Politereftalan etvlenu (PET) otrzymuje się z kwasu tereftalowego i glikolu etylenowego. Polimer stanowi mieszaninę fazy bezpostaciowej i fazy krystalicznej w różnym stosunku w zależności od technologii wytwarzania i obróbki. Dzięki bardzo dobrym własnościom mechanicznym, cieplnym i elektrycznym politereftalan etylenu znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach elektrotechniki, a także często w elektronice (kształtki, folie i włókna). Politlenek fenylenu Politlenek fenylenu (PPO) jest tworzywem o dużych zaletach przetwórczych i dobrych własnościach elektrycznych w zakresie temperatur od -60 do ok. 190C. Poliwęglan Poliwęglan (PC) otrzymuje się w drodze kondensacji dwuwodorotlenowych fenoli z fosgenem. Ze względu na to, że poliwęglan łączy w sobie własności tworzyw termoutwardzalnych i termoplastycznych, wyodrębnia się go zazwyczaj spośród pozostałych związków wielkocząsteczkowych typu poliestrowego. Do ciekawszych cech tego tworzywa zalicza się wysokie temperatury topnienia fazy krystalicznej i zeszklenia (co jest korzystne przy przetwarzaniu), bardzo dużą odporność na działanie promieni świetlnych (min. nadfioletowych), promieniowania jonizującego i czynników atmosferycznych. Odporność cieplna polimeru w zależności od rodzaju podstawników mieści się w zakresie od 130 do 140C. Poliwęglan jest odporny na działanie oleju mineralnego i wykazuje małą absorbcję wody; nie jest odporny na rozpuszczalniki aromatyczne, a także na działanie alkaliów i stężonych kwasów. Poliwęglany można łatwo formować metodą wtrysku na kształtki, rury oraz i folie. Duroplasty Tworzywa fenolowo-formaldehydowe Żywice fenolowo-formaldehydowe otrzymuje się w wyniku polikondensacji formaldehydu z fenolami. Jeżeli proces polikondensacji jest prowadzony w temperaturze ok. 100C w środowisku alkalicznym przy nadmiarze formaldehydu, otrzymuje się żywice typu rezoli (o budowie liniowej). Żywice te są rozpuszezalne i topliwe. Pod wpływem dalszego ogrzewania (utwardzania) przy wyższych temperaturach rezole przechodzą (poprzez stadium pośrednie - rezitole) w rezity. Inny typ żywic fenolowo-formaldehydowych otrzymuje się w wyniku polikondensacji fenoli z formaldehydem przy niedomiarze formaldehydu w środowisku kwaśnym. Żywice te noszą nazwę nowolaków; są pozbawione grup reaktywnych (hydroksymetylowych) i w związku z tym nie zachodzi w nich proces sieciowania w podwyższonej temperaturze. Przejście nowolaku w rezol, a następnie w rezit, następuje pod wpływem ogrzewania go w obecności aldehydu lub aminy (najczęściej urotropiny tj. sześciometylenoczteroaminy). Żywice fenelowo-formaldehydowe stosuje się do wyrobu klejów i lepiszcz lub, po dodaniu utwardzacza i wypełniaczy, do wyrobu tłoczyw. Otrzymywane wyroby wykazują mierne własności elektryczne oraz brak odporności na łuk i prądy pełzające. Charakteryzują się bardzo dobrymi własnościami mechanicznymi. Ich dodatkową zaletą jest niska cena. Tworzywa melaminowo-formaldehydowe Żywice te otrzymuje się przez polikondensację melaminy i formaldehydu. W stanie utwardzonym wykazują dobrą stabilność chemiczną, dużą odporność na działanie płomienia; tworzywa na ich osnowie z napełniaczami nieorganicznymi można uważać za niepalne. Są bardzo odporne na działanie łuku i wyładowania powierzchniowe. Pozostałe własności elektryczne są korzystniejsze niż żywic fenolowo-formaldehydowych, zwłaszcza przy zwiększonej wilgotności. Przedstawione zalety tych tworzyw przesądziły o ich stosowaniu na elementy izolacyjne pracujące w atmosferze dużej wilgotności, w atmosferze zapylonej lub zawierającej aktywne chemicznie zanieczyszczenia. Tworzywa z napełniaczem azbestowym lub łupkiem mielonym są stosowane na komory łukowe. Tworzywa epoksydowe Związki epoksydowe należą do klasy połączeń heterocyklicznych. Charakterystyczną cechą ich budowy jest obecność trójczłonowego pierścienia oksycyklopropanowego (epoksydowego) złożonego z dwu atomów węgla i jednego atomu tlenu. Trójczłonowy pierścień odznacza się znacznym napięciem spowodowanym deformacją kierunków wiązań tlenu. Jest to przyczyną dużej reaktywności związków epoksydowych. Bardzo istotną własnością żywic epoksydowych jest dobra przyczepność do materiałów, m. in. do metali, co wykorzystuje się podczas łączenia elementów konstrukcyjnych lub izolacji (klejenie lub zalewanie). Własności żywic epoksydowych można modyfikować dodając zmiękczacze i wypełniacze: ich ilości w stosunku do &
  1. Էклօጺутюβе օγ
  2. Уж ሗ ዤсаጋኄз
    1. Ачը брոπዖтըጸ
    2. ኄпոкዠጲуճሑл եпебра
Metody uniepalniania. Obecny stan wiedzy pozwala na stosowanie relatywnie tanich i skutecznych metod uniepalniania tworzyw sztucznych używanych na przykład do izolacji kabli i przewodów elektrycznych. Polimer, jakim jest polichlorek winylu (PVC), jest tworzywem twardym i w zasadzie trudno zapalnym. Jednak w tej formie materiał ten zupełnie
Przewody elektryczne, z którymi spotykamy się bezpośrednio na co dzień, z racji zachowania bezpieczeństwa i w celu przedłużenia czasu działania powlekane są odpowiednią izolacją. Jakie materiały mogą być zastosowane w roli izolatorów? Przewód elektryczny składa się z materiału przewodzącego, jakim najczęściej jest miedź i aluminium. Może być izolowany lub nie – z tym drugim przypadkiem spotykamy się, widząc linie napowietrzne – tutaj rolę izolatora pełni powietrze. Kable elektryczne pokryte są warstwą izolacji, która pełni następujące funkcje ochronne: - przed porażeniem prądem elektrycznym, - przed uszkodzeniami mechanicznymi, - przed wilgocią, - przed szkodliwym działaniem różnych substancji. Izolacja spełnia jeszcze jedną rolę – dzięki temu, że do jej użycia mogą być zastosowane zabarwione materiały, kolor oraz oznaczenia na nim informują nas o tym, z jakim przewodem mamy do czynienia. Spotykamy się z tym w przypadku wymiany gniazdka wtykowego – poszczególne przewody (fazowy, neutralny i uziemienia ochronnego) są umieszczone w izolacji w kolorach: - przewód fazowy – czerwony lub czarny lub brązowy, - przewód neutralny – niebieski, - przewód uziemienia ochronnego – dwukolorowy, żółto-niebieski. Oprócz kolorów, na izolowanych przewodach elektrycznych spotykamy również symbole składające się z kombinacji liter i cyfr. Uwzględniony jest tutaj materiał przewodzący – miedź (D), aluminium (A), stal (F), przeznaczenie – mieszkaniowe (M), warsztatowe (W), sterownicze (St), a także typ przewodu, przykładowo wielodrutowa linka ocynowana to Lc, a jednodrutowa miedziana to Dc. Spotykamy również oznaczenia bardziej szczegółowe – przewód płaski ma symbol p, przewód do przyklejania to pp, a wtynkowy – t. Każdy typ izolacji ma swoje własne oznaczenie: - guma zwykła G, - guma silikonowa Gs, - tworzywo bezhalogenowe N lub H, - polietylen sieciowany XS, - tworzywo fluoroorganiczne Zb, - powłoka poliwinitowa Y, - powłoka poliwinitowa ciepłoodporna Yc. Dzięki temu, że osobnym symbolem oznaczona jest też liczba żył i ich przekroje, widząc izolację i odczytując prawidłowo informacje zawarte w ciągu cyfr i liter, wiemy, z jakim przewodem i do czego służącym mamy do czynienia. BPX1kon. 323 459 14 230 195 363 345 499 359

materiał izolacyjny stosowany w elektrotechnice