Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

Как классифицируются электроизоляционные материалы по нагревостойкости

К классу Y относятся материалы из непропитанных и не погруженных в водянистый диэлектрик волокнистых материалов: хлопчатобумажное волокно, целлюлоза, картон, бумага, натуральный шелк и их сочетания. Предельная температура 90° С.

К классу Е относятся некие синтетические органические пленки, волокна, смолы, компаунды и другие материалы. Предельная температура 120° С.

К классу В относятся материалы на базе слюды, асбеста и стекловолокна, сделанные с применением органических связывающих материалов обыкновенной нагревостойкости: микалента, асбестовая бумага, стеклоткань, стеклотекстолит, миканит и другие материалы и их сочетания. Предельная температура 130° С.

К классу F относятся материалы на базе слюды, асбеста и стекловолокна, пропитываемые смолами и лаками соответственной нагревостойкости. Предельная температура 155° С.

К классу Н относятся материалы из слюды, асбеста и стекловолокна, используемые с кремнийорганическими связывающими и пропитывающими составами. Предельная температура 180″ С.

К классу С относятся слюда, керамика, стекло, кварц либо их композиции, используемые без связывающих веществ и материалов органического происхождения. Рабочая температура изоляции класса С выше 180° С. Предельная температура не устанавливается.

Изоляция класса Y в электромашиностроении практически не применяется, а изоляция С применяется изредка.

Изоляционные материалы должны владеть также теплопроводимостью (чтоб не допускать перегрева токоведущих частей), механической прочностью и гидростойкостью.

Источник

Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов, применяемых в промышленности

Рекомендуем Вам ознакомиться с информацией о классификации нагревостойкости изоляционных материалов, чтобы сделать правильный выбор в пользу того или иного изоляционного продукта. Классификация осуществляется согласно ГОСТ 8865-93 (взамен ГОСТ 8865-87).

Стойкость изоляции электротехнических изделий зависит от многих факторов, таких как температура, электрические и механические воздействия, вибрация, агрессивность среды, химические воздействия, влажность, загрязнение и радиационное излучение. Поскольку для электротехнических изделий доминирующим фактором старения электроизоляционных материалов и систем изоляции является температура, для оценки стойкости электрической изоляции электротехнических изделий к воздействию температуры приняты классы нагревостойкости. Иногда по отношению к электроизоляционному материалу (а не изделию или прибору в целом) применяется другой термин: «температурный индекс» изоляционного материала, который в нашем случае идентичен термину «Класс нагревостойкости».

Класс нагревостойкости электротехнического изделия отражает максимальную рабочую температуру, свойственную данному изделию при номинальной нагрузке и других условиях. Изоляция под действием данной максимальной температуры должна иметь нагревостойкость не менее температуры, соответствующей классу нагревостойкости электротехнического изделия.

Термоусаживаемые трубки (в зависимости от состава материала) могут принадлежать любому классу нагревостойкости. Однако наиболее распространены термоусаживаемые трубки из композиции полиолефинов, соответствующих классу нагревостойкости Е» и «B». Однако современная промышленность призводит и специальные высокотемпературные термоусадочные трубки, имеющие и даже превосходящие класс нагревостойкости «С».

Источник

Электроизоляционные материалы. Виды, классы нагревостойкости, температура нагрева электроизоляционных материалов

1. Основные определения и классификация диэлектриков

Электроизоляционными материалами или диэлектриками называются вещества, с помощью которых осуществляется изоляция элементов или частей электрооборудования, находящихся под разными электрическими потенциалами. По сравнению с проводниковыми материалами (проводниками) диэлектрики обладают значительно большим электрическим сопротивлением. Характерным свойством диэлектриков является возможность создания в них сильных электрических полей и накопления электрической энергии. Это свойство диэлектриков используется в электрических конденсаторах и других устройствах.

Согласно агрегатному состоянию диэлектрики делятся на газообразные, жидкие и твердые. Особенно большой является группа твердых диэлектриков (высокополимеры, пластмассы, керамика и др.).

Согласно химическому составу диэлектрики делятся на органические и неорганические. Основным элементом в молекулах всех органических диэлектриков является углерод. В неорганических диэлектриках углерода не содержится. Наибольшей нагревостойкостью обладают неорганические диэлектрики (слюда, керамика и др.).

По способу получения диэлектрики делятся на естественные (природные) и синтетические. Наиболее многочисленной является группа синтетических изоляционных материалов.

Многочисленную группу твердых диэлектриков обычно делят на ряд подгрупп в зависимости от их состава, структуры и технологических особенностей этих материалов. Так, выделяют керамические диэлектрики, воскообразные, пленочные, минеральные и др.

Все диэлектрики, хотя и в незначительной степени, обладают электропроводностью. В отличии от проводников у диэлектриков наблюдается изменение тока со временем вследствие спадания тока абсорбции. С некоторого момента под воздействием постоянного тока в диэлектрике устанавливается только ток проводимости. Величина последнего определяет проводимость диэлектрика.

При напряженности электрического поля, превосходящей предел электрической прочности диэлектрика, наступает пробой. Пробой представляет собой процесс разрушения диэлектрика, в результате чего диэлектрик теряет электроизоляционные свойства в месте пробоя.

Величину напряжения, при котором происходит пробой диэлектрика, называют пробивным напряжением Uпр, а соответствующее значение напряженности электрического поля называется электрической прочностью диэлектрика Епр.

Пробой твердых диэлектриков представляет собой или чисто электрический процесс (электрическая форма пробоя), или тепловой процесс (тепловая форма пробоя). В основе электрического пробоя лежат явления, в результате которых в твердых диэлектриках имеет место лавинное возрастание электронного тока.

Характерными признаками электрического пробоя твердых диэлектриков являются:

· независимость или очень слабая зависимость электрической прочности диэлектрика от температуры и длительности приложенного напряжения;

· электрическая прочность твердого диэлектрика в однородном поле не зависит от толщины диэлектрика (до толщин 10–4—10–5 см);

· электрическая прочность твердых диэлектриков находится в сравнительно узких пределах: 106—107 В/см; причем она больше, чем при тепловой форме пробоя;

· перед пробоем ток в твердом диэлектрике увеличивается по экспоненциальному закону, а непосредственно перед наступлением пробоя наблюдается скачкообразное возрастание тока;

· при наличии неоднородного поля электрический пробой происходит в месте наибольшей напряженности поля (краевой эффект).

Тепловой пробой имеет место при повышенной проводимости твердых диэлектриков и больших диэлектрических потерях, а также при подогреве диэлектрика посторонними источниками тепла или при плохом теплоотводе. Процесс теплового пробоя твердого диэлектрика состоит в следующем. Вследствие неоднородности состава отдельные части объема диэлектрика обладают повышенной проводимостью. Они представляют собой тонкие каналы, проходящие через всю толщину диэлектрика. Вследствие повышенной плотности тока в одном из таких каналов будут выделяться значительное количество тепла. Это повлечет за собой

еще большее нарастание тока вследствие резкого уменьшения сопротивления этого участка в диэлектрике. Процесс нарастания тепла будет продолжаться до тех пор, пока не произойдет тепловое разрушение материала (расплавление, науглероживание) по всей его толщине — по ослабленному месту.

Характерными признаками теплового пробоя твердых диэлектриков являются:

· пробой наблюдается в месте наихудшего теплоотвода от диэлектрика в окружающую среду;

· пробивное напряжение диэлектрика снижается с повышением температуры окружающей среды;

· пробивное напряжение снижается с увеличением длительности приложенного напряжения;

· электрическая прочность уменьшается с увеличением толщины диэлектрика;

· электрическая прочность твердого диэлектрика уменьшается с ростом частоты приложенного переменного напряжения.

При пробое твердых диэлектриков часто наблюдаются случаи, когда до определенной температуры имеет место электрический пробой, а затем в связи с дополнительным нагревом диэлектрика наступает процесс теплового пробоя диэлектрика.

2. Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов

Электроизоляционные материалы, применяемые в электрических машинах, аппаратах и трансформаторах, разделяются по их нагревостойкости на семь классов.

Таблица 1. Нагревостойкость электроизоляционных материалов

Характеристика основных групп электроизоляционных материалов, соответствующих данному классу нагревостойкости

Непропитанные и не погруженные в жидкий электроизоляционный материал волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка и шелка, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов

Пропитанные или погруженные в жидкий электроизоляционный материал волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка или шелка, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов

Некоторые синтетические органические пленки, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов

Материалы на основе слюды (в том числе на органических подложках), асбеста и стекловолокна, применяемые с органическими связывающими и пропитывающими составами, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов

Материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые с синтетическими связывающими и пропитывающими составами, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов

Материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые в сочетании с кремнийорганическими связывающими и пропитывающими составами, кремнийорганические эластомеры, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов

Слюда, керамические материалы, стекло, кварц, применяемые без связывающих составов или с неорганическими или элементоорганическими связывающими составами, а также соответствующие данному классу другие материалы и другие сочетания материалов

Нагревостойкость — способность электроизоляционного материала выполнять свои функции при воздействии рабочей температуры в течение времени, сравнимого с расчетным сроком нормальной эксплуатации электрооборудования, в котором применяется данный электроизоляционный материал.

Указанные в таблице температуры являются предельно допустимыми для электроизоляционных материалов при их длительном использовании (в течение ряда лет) в электрических машинах, трансформаторах и аппаратах, работающих в нормальных эксплуатационных условиях.

Температуры в наиболее нагретом месте изоляции не должны превышать указанных предельно допустимых величин температуры при работе электрооборудования в нормальном режиме при предусмотренной для этого режима максимальной температуре охлаждающей среды.

С электроизоляционными материалами соответствующего класса допускается совместное применение материалов предшествующего класса при условии, что под действием температуры, допускаемой для материалов более высокого класса, электрические и механические свойства комплексной изоляции не должны претерпевать изменений, могущих сделать изоляцию непригодной для длительной работы.

Таблица 2. Ориентировочное распределение электроизоляционных материалов по классам нагревостойкости

Связывающие, пропитывающие и покровные составы, применяемые при производстве указанных материалов

Связывающие, пропитывающие и покровные составы, применяемые при производстве электрических машин, трансформаторов и аппаратов с применением указанных материалов

Текстильные материалы на основе хлопка, натурального шелка, регенерированной целлюлозы, ацетилцеллюлозы и полиамидов

Целлюлозные электроизоляционные бумаги, картоны и фибра

Источник

К какому классу нагревостойкости относится электрокерамика

ГОСТ 8865-93
(МЭК 85-84)

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИИ

Оценка нагревостойкости и классификация

Electrical insulation systems.
Thermal evaluation and classification

Дата введения 1995-01-01

1. РАЗРАБОТАН Госстандартом России

ВНЕСЕН Техническим секретариатом Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации

2. ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации 21 октября 1993 г.

За принятие проголосовали:

Наименование национального органа по стандартизации

3. Постановлением Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 02.06.94 № 160 межгосударственный стандарт ГОСТ 8865-93 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 01.01.95

Ссылочные нормативно-технические документы

Обозначение государственного стандарта

Обозначение стандарта МЭК

Номер раздела, пункта

1. Область распространения

Настоящий стандарт распространяется на электротехнические изделия и устанавливает систему классификации электроизоляции электротехнических изделий по нагревостойкости и ответственность за ее выбор, а также правила оценки нагревостойкости электроизоляционных материалов и систем изоляции, их взаимосвязь и влияние условий эксплуатации.

2. Общие положения

2.1. Классы нагревостойкости

Стойкость изоляции электротехнических изделий зависит от многих факторов, таких как температура, электрические и механические воздействия, вибрация, агрессивность среды, химические воздействия, влажность, загрязнение и радиационное излучение. Поскольку для электротехнических изделий доминирующим фактором старения электроизоляционных материалов и систем изоляции является температура, для оценки стойкости электрической изоляции электротехнических изделий к воздействию температуры приняты классы нагревостойкости.

Классы нагревостойкости и соответствующие им температуры приведены в таблице

Обозначение класса нагревостойкости

Температура выше 250 °С должна повышаться на интервал в 25 °С с присвоением соответствующих классов.

Использование буквенных обозначений необязательно. Но следует придерживаться вышеприведенного соответствия между буквенными обозначениями и температурами. Если п.2.1.5 применяется по отношению к специальному виду оборудования, можно использовать альтернативную систему классификации.

Класс нагревостойкости электротехнического изделия отражает максимальную рабочую температуру, свойственную данному изделию при номинальной нагрузке и других условиях.

2.1.1. Условия эксплуатации

При нормальных условиях эксплуатации можно получить удовлетворительный экономичный срок службы для таких электротехнических изделий, как вращающиеся машины, трансформаторы и т.д., спроектированных и изготовленных в соответствии со стандартами, основанными на температурах, представленных в п.2.1, делая необходимые допуски для учета факторов, характерных для данного изделия.

2.1.2. Электроизоляционные материалы в системах изоляции

Присвоение электротехническому изделию конкретного класса нагревостойкости не означает, что каждый электроизоляционный материал, используемый в конструкции изделия, имеет такую же нагревостойкость. Нагревостойкость отдельных материалов, входящих в систему изоляции, может не соответствовать нагревостойкости самой системы. В системе характеристики нагревостойкости электроизоляционного материала могут быть улучшены за счет предохраняющего эффекта других материалов, входящих в данную систему изоляции. С другой стороны, несовместимость между материалами может понизить соответствующий температурный предел всей системы по сравнению со значениями для отдельных материалов. Совместимость материалов в системе изоляции и установление максимальной рабочей температуры для всей системы должны устанавливаться в ходе функциональных испытаний или в результате опыта эксплуатации.

2.1.3. Температура и превышение температуры

Температура, приведенная в настоящем стандарте, является фактической температурой изоляции, но не превышением температуры электротехнического изделия. В стандартах на электротехнические изделия обычно нормируют величину превышения температуры, а не фактическую температуру. При разработке таких стандартов, устанавливая методы измерения и допустимое превышение температуры, следует учитывать такие факторы, как конструкция, температурная проводимость и толщина изоляции, доступность изолированных частей, метод вентиляции, характеристики нагрузки и т.д.

2.1.4. Другие факторы воздействия

Кроме температуры, на способность изоляции выполнять свои функции влияют такие факторы, как механические нагрузки, действующие на изоляцию и ее опорные конструкции, а также вибрация и тепловое расширение, роль которого может возрастать с увеличением габаритов изделия. Вредное влияние может оказывать атмосферная влага, загрязнение, химические воздействия. Все эти факторы следует принимать во внимание при разработке конкретных изделий. Дополнительная информация об этом содержится в ГОСТ 27905.1.

2.1.5. Характеристика изоляции

Фактическая характеристика изоляции при эксплуатации зависит от конкретных условий, которые могут меняться в зависимости от воздействия окружающей среды, рабочих циклов изделия. Кроме того, прогнозируемая характеристика при эксплуатации зависит от относительного значения размеров, надежности периода использования сопряженного оборудования и экономической целесообразности. Для некоторых видов изделий целесообразно установить значение температуры изоляции, превышающей нормальную или ниже нормальной. Такие случаи могут иметь место, когда ожидается срок службы короче или длиннее нормального, или существуют особые условия эксплуатации.

Срок службы изоляции зависит от защиты от кислорода, влаги, загрязнений и химических воздействий. Следовательно, при данной температуре срок службы изоляции может увеличиваться, если она защищена от воздействия промышленной атмосферы.

Использование химически инертных газов или жидкостей в качестве охлаждающей или защитной среды может повышать стойкость изоляции к воздействию температуры.

Наряду со старением, которому подвергается изоляция, некоторые материалы при нагревании размягчаются и теряют исходные свойства, которые могут восстанавливаться после охлаждения. Такие изоляционные материалы не являются непригодными для их использования.

2.2. Ответственность за выбор и назначение

Ответственность за выбор соответствующих материалов и систем изоляции лежит на изготовителе электротехнического изделия. Основанием для установления рациональных температурных пределов изоляции является только опыт или соответствующие испытания. Опыт эксплуатации является важным критерием при выборе материалов и систем. Основанием для выбора в случае новых материалов и систем являются соответствующие испытания (см. разд. 4).

3. Оценка нагревостойкости электроизоляционных материалов

Многие электроизоляционные материалы, относящиеся к одному основному типу, поставляются в модификациях с разной нагревостойкостью. Следовательно, общая химическая природа электроизоляционного материала не характеризует их термические возможности. При использовании изоляции в электротехнических изделиях характеристики нагревостойкости отдельных материалов могут меняться в зависимости от их комбинации. Нагревостойкость изоляции в электротехнических изделиях также сильно зависит от конкретных функций, возложенных на них.

С точки зрения применения в электротехнических изделиях испытание материалов служит двум целям: оценить материал, предназначенный для использования в системе изоляции в качестве компонента, а также материал, используемый отдельно или составляющий часть простой комбинации, используемой как система изоляции.

Как правило, можно считать, что испытания и опыты являются приемлемой основой для термической оценки электроизоляционных материалов.

Необходим осторожный подход к использованию результатов испытаний с тем, чтобы быть уверенным в их соответствии. Действительно, часто можно проводить оценку, используя результаты опытов разного типа.

Общепринятой основой оценки нагревостойкости электроизоляционных материалов являются испытания и опыт эксплуатации.

Как следует из ГОСТ 27710, при разработке методов испытаний по оценке нагревостойкости материалов могут быть использованы следующие определения:

Различные температурные индексы и половинные интервалы для одного материала можно получить, если для графика нагревостойкости использовать различные испытательные критерии и конечные точки. Различные температурные индексы и половинные интервалы могут указывать на различную нагревостойкость и, следовательно, определяют возможности использования материала.

Испытания стандартных образцов могут дать результаты, отличающиеся от результатов испытаний на образцах, имеющих тот вид, в котором материал будет использоваться. Следовательно, результаты испытаний систем изоляции можно использовать для проверки соответствия материала его применению.

Источник