La performance et l’application des matériaux isolants solides

2021-10-26


  Il existe de nombreux matériaux d'isolation solides tels que Feuille FR4, Feuille de résine époxy 3240, Feuille stratifiée en tissu de coton phénolique 3026.


  Premièrement Les principales propriétés des matériaux isolants solides


1. Résistance d'isolement


1) Courant de fuite


  Bien que la résistivité du matériau isolant soit très élevée, un faible courant circule toujours sous l’action d’une certaine tension. Ce courant est appelé courant de fuite. Le courant de fuite se compose de deux parties, une partie circule à travers l'intérieur du matériau isolant et l'autre partie le long de l'isolation. La surface du matériau circule.


2) Résistivité superficielle et résistivité volumique


  Pour un même matériau isolant, la valeur de la résistance volumique diminuera avec l'augmentation de la température ; la valeur de résistance de surface diminuera avec la saleté sur la surface ; lorsque le matériau isolant est humide, la valeur de résistance volumique et la valeur de résistance superficielle diminuent toutes deux.


2. Résistance à la rupture


  Les matériaux isolants seront endommagés et perdront leurs performances d'isolation sous l'action d'une intensité de champ électrique supérieure à une certaine valeur. Ce phénomène est appelé panne. L’intensité du champ électrique lorsque le matériau isolant est détruit est appelée résistance au claquage et son unité est kV/mm.


  La répartition des matériaux isolants peut être divisée en :


1) Panne électrique


  Sous l'action d'un champ électrique puissant, les particules chargées à l'intérieur du diélectrique se déplacent violemment, provoquant une ionisation par collision, détruisant la structure moléculaire, augmentant la conductance et finalement se décomposant.


2) Panne thermique


  Sous l’action d’un champ électrique puissant, de la chaleur est générée à l’intérieur du diélectrique en raison de la perte diélectrique. S'il ne peut pas être dissipé dans le temps, la température interne du diélectrique augmentera, entraînant une rupture de la structure moléculaire et une rupture.


3) Panne de décharge


  Sous l'action d'un champ électrique puissant, les bulles contenues dans le diélectrique subissent d'abord une ionisation et une décharge par collision, et les impuretés sont également vaporisées par le chauffage du champ électrique, ce qui entraîne la formation de bulles, de sorte que la décharge des bulles se développe davantage, conduisant à la rupture de l'ensemble du matériau isolant.


3. Résistance à la chaleur


  Lors du fonctionnement d'un équipement électrique, ses matériaux isolants fonctionnent longtemps dans des conditions chaudes, les matériaux isolants sélectionnés doivent donc avoir un certain degré de résistance thermique. Étant donné que le principal facteur qui provoque le vieillissement des matériaux isolants est la température, en fonction de la résistance thermique de divers matériaux isolants, la température maximale pendant l'utilisation est spécifiée pour assurer la durée de vie des produits électriques et éviter une température trop élevée pendant l'utilisation et accélérer l'isolation. Vieillissement des matériaux.


  Les matériaux d'isolation électrique sont divisés en sept degrés de résistance à la chaleur en fonction de leur température maximale autorisée :


1) Catégorie Y


  La température limite est de 90°C. Les principaux matériaux isolants comprennent les textiles naturels comme le bois, le coton, le papier et les fibres, ainsi que les textiles à base d'acétate de cellulose et de polyamide, ainsi que les plastiques faciles à décomposer thermiquement et à faible point de fusion.


2) Catégorie A


  La température limite est de 105°C. Les principaux matériaux isolants sont des matériaux de qualité Y travaillant dans l'huile minérale, des matériaux de qualité Y imprégnés de colle composée d'huile ou d'oléorésine, de fil émaillé, de tissu filtrant, de peinture asphaltique, etc.


3) Classe E


  La température limite est de 120 ℃ et les principaux matériaux d'isolation sont un film de polyester et un matériau composite de qualité A, un tissu de verre, une peinture à base de résine à l'huile, un fil émaillé résistant à la chaleur en acétate de vinyle, etc.


4) Catégorie B


  La température limite est de 130 ℃. Les principaux matériaux isolants sont le film de polyester, le mica, la fibre de verre, l'amiante et d'autres produits imprégnés et recouverts d'une liaison en résine appropriée, ainsi que le fil émaillé en polyester.


5) Catégorie F


  La température limite est de 155 ℃ et les principaux matériaux isolants sont des produits en feuilles de mica renforcés de fibres organiques, de fibre de verre et d'amiante, de tissu verni en verre, etc.


6) Classe H


  La température limite est de 180 ℃ et les principaux matériaux isolants sont renforcés avec ou sans produits en mica renforcés par des matériaux inorganiques, des matériaux épaissis de qualité F, de la peinture organique silicone, du caoutchouc organique silicone, etc.


7) Catégorie C


  La température limite est supérieure à 180 ℃ et les principaux matériaux isolants comprennent des minéraux inorganiques qui n'utilisent aucun liant ni imprégnant organique, tels que le quartz, l'amiante, le mica, le verre et la porcelaine électrique.


4. Résistance mécanique


  Selon les exigences spécifiques de divers matériaux isolants, divers indices de résistance tels que la résistance à la traction, à la compression, à la flexion, au cisaillement, à la déchirure et à l'impact sont stipulés en conséquence. Différents matériaux isolants doivent également avoir différents indices de performance. Tels que la perméabilité, la résistance à l'huile, l'allongement, le retrait, la résistance aux solvants et la résistance à l'arc.


5. Vieillissement des matériaux isolants


  Pendant le fonctionnement des matériaux isolants dans les équipements électriques, une série de changements chimiques et physiques irréversibles se produisent pour diverses raisons telles que l'électricité et la chaleur, entraînant une détérioration des propriétés électriques et mécaniques, et ce changement irréversible devient vieillissement. Les causes du vieillissement sont :

1) Il y a une fuite de composants volatils de faible poids moléculaire dans le diélectrique.

2) La dépolymérisation et le craquage oxydatif, sous l'action de la chaleur et de l'oxygène, génèrent des radicaux libres pour initier la réaction.

3) Fissuration thermique, qui produit des substances nocives, le chlorure d'hydrogène a un effet catalytique sur certains matériaux.

4) Hydrolyse. Sous l’action de la chaleur, l’humidité réagit avec les matériaux isolants pour provoquer une hydrolyse.

5) La chaîne moléculaire continue de polymériser, ce qui rend le matériau isolant fragile.


  Deuxièmement, l'application de matériaux isolants solides


1. Peinture isolante

  La peinture isolante peut être divisée en peinture par trempage, peinture de revêtement et peinture pour tôle d'acier au silicium.


1) Tremper la peinture


  Principalement utilisé pour imprégner les moteurs, les bobines électriques et les pièces isolantes afin de combler les interstices et les micropores et d'améliorer leurs propriétés électriques et mécaniques. La peinture par trempage alkyde et la peinture par trempage alkyde mélamine sont couramment utilisées. Ce sont deux peintures de cuisson, qui ont toutes deux une bonne résistance à l'huile et à l'arc, et le film de peinture est lisse et brillant.


2) Peinture de couverture


  Il existe deux types de vernis et d'émail, qui sont utilisés pour recouvrir les bobines et les pièces isolantes après le traitement par immersion, et forment un film de peinture continu et uniforme sur la surface comme couche protectrice isolante pour éviter les dommages mécaniques et atmosphériques, les huiles lubrifiantes et les produits chimiques. érosion des médicaments.


2. Papier isolant

  

  Le papier isolant est un matériau isolant combiné avec du papier et de l'huile. Le papier de câble enveloppé est séché et imprégné d'huile de câble sous vide pour former une structure isolante composite huilée-papier. Le papier câblé est composé de fibre de bois, qui possède des propriétés électriques, une stabilité chimique et une résistance mécanique élevées. Le nouveau type de papier en fibre de bois polypropylène présente d'excellentes caractéristiques de faible perte diélectrique.


3. Couche isolante de câble isolé en plastique


  La couche isolante du câble isolé en plastique est une isolation extrudée. L'isolation par extrusion consiste à presser étroitement le plastique, le caoutchouc et d'autres polymères de poids moléculaire élevé sur le conducteur avec un équipement de processus d'extrusion pour former une structure de couche isolante uniforme. Les matériaux isolants extrudés couramment utilisés comprennent le chlorure de polyvinyle, le polyéthylène, le polyéthylène réticulé et le caoutchouc éthylène-propylène.


1) Chlorure de polyvinyle (PVC)


  Le chlorure de polyvinyle a de bonnes propriétés électriques et une bonne résistance mécanique, a une résistance aux acides, aux alcalis et à l'huile, est ininflammable et a de bonnes performances de processus. L'inconvénient est que la résistance thermique est faible, la résistance d'isolation est faible et la perte diélectrique est importante.


2) Polyéthylène (PE)


  Le polyéthylène possède d'excellentes propriétés électriques et une faible perte diélectrique. L'ajout d'une quantité appropriée d'additifs peut améliorer la résistance corona, la résistance à la chaleur et la résistance mécanique du polyéthylène, ainsi que les propriétés de fissuration sous contrainte environnementale.


3) Polyéthylène réticulé


  Le polyéthylène réticulé a une bonne résistance à la chaleur, mais une mauvaise résistance au corona et aux décharges libres. Le câble en polyéthylène réticulé présente une élévation de température admissible plus élevée et une capacité de transport de courant admissible plus grande. Il convient à différentes tensions, peut être utilisé pour une pose à forte chute et est facile à installer et à entretenir.


4) Caoutchouc éthylène-propylène (XLPE)


  L'isolation en caoutchouc est flexible, facile à plier et élastique, mais elle présente une mauvaise résistance au corona, à l'ozone, à la chaleur et à l'huile. Les câbles isolés en caoutchouc peuvent être utilisés dans des climats très froids et conviennent aux circuits qui ont été démontés à plusieurs reprises, mais ils ne peuvent être utilisés que comme câbles basse tension et ne conviennent pas aux circuits à pose fixe.


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