基本介紹
- 中文名：固體絕緣材料
- 外文名：Solid insulating materials
- 分類：無機和有機
- 形態：固體
- 作用：隔絕不同電位導電體
- 學科：電機工程
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概述
固體絕緣材料是用以隔絕不同電位導電體的固體，一般還要求固體絕緣材料兼具支撐作用。固體絕緣材料可以分成無機和有機兩大類。與氣體絕緣材料、液體絕緣材料相比，固體絕緣材料由於密度較大，因而擊穿強度也高得多，這對減少絕緣厚度有重要意義。固體絕緣材料的絕緣電阻、介電常數和介質損耗的變化範圍很廣泛。例如，聚四氟乙烯的絕緣電阻可以高達1020Ω·m，因而可以防止泄漏電流過大，而其相對介電常數很低（僅2.0），使絕緣的電容量變得很小；與此對應，高介電陶瓷具有特高相對介電常數（達幾千）。因此可以根據不同要求加以選用固體絕緣材料。
材料分類
固體絕緣材料可以分成無機的和有機的兩大類。
無機固體
主要有雲母、粉雲母及雲母製品，玻璃、玻璃纖維及其製品，以及電瓷、氧化鋁膜等。它們耐高溫，不易老化，具有相當的機械強度，其中某些材料如電瓷等，成本低，在套用中占有一定地位。無機固體絕緣材料的缺點是加工性能差，不易適應電工設備對絕緣材料的成型要求。
雲母和粉雲母製品具有長期耐電暈性的特點，是高電壓設備絕緣結構中重要的組成部分，也可以用於高溫場合。
玻璃的工藝比陶瓷簡單，可用以製造絕緣子。玻璃纖維可製成絲、布、帶，具有比有機纖維高得多的耐熱性，在絕緣結構向高溫發展中起著重要作用。
電瓷製品具有優異的耐放電性能，又具有一定的機械強度，所以特別適用於高壓輸、配電場合。經過多年研究，又發展了高機械強度、耐高溫和高介電常數等品種。
有機固體
在19世紀以天然的為主，如紙、棉布、綢、橡膠、可以固化的植物油等。這些材料都具有柔順性,能滿足套用工藝要求,又易於獲得。20世紀以來，人工合成高分子材料的出現從根本上改變了固體絕緣材料的面貌。最早是膠木被用作絕緣材料，稍後出現了聚乙烯、聚苯乙烯，由於它們的介電常數和介質損耗特別小而滿足了高頻的要求，適應了雷達等新技術的發展。有機矽樹脂結合少鹼玻璃布，大大提高了電機、電器的耐熱等級。聚乙烯縮甲醛為漆基製成的漆包線開拓了漆包線的廣闊前景，替代了絲包線和紗包線。聚酯薄膜的厚度僅幾十個微米，用它代替原來的紙和布，使電機、電器的技術經濟指標大為提高。聚芳醯胺纖維紙和聚酯薄膜、聚醯亞胺薄膜連用使電機槽絕緣的耐熱等級分別成為F級和H級（見絕緣耐熱等級和熱老化試驗）。彈性體材料也有類似的發展，例如耐熱的矽橡膠、耐油的丁腈橡膠、以及隨後的氟橡膠、乙丙橡膠等。
性能特點
類別 | 名稱 | 性能特點 |
無機固體絕緣材料 | 無機固體絕緣材料 | 優點是耐高溫，不易老化，具有相當高的機械強度，其中某些材料如電瓷等成本低。缺點是加工性能較差，不易適應電工設備對絕緣材料的成型要求 |
雲母及其製品 | 具有長期耐電暈性的特點，是高電壓設備絕緣結構中重要的組成部分。其耐熱性也很好，可用於高溫場合作絕緣和耐熱材料 | |
電瓷及其製品 | 具有優異的耐放電性能，又具有一定的機械強度，因此特別適用於高壓輸配電的場合 | |
玻璃、玻璃纖維及其製品 | 玻璃的製造工藝比陶瓷簡單，並具有良好的電性能、耐熱性和化學穩定性。玻璃纖維可製成絲、布、帶，具有比有機纖維高得多的耐熱性，在絕緣結構向高溫發展中起著重要的作用 | |
有機固體絕緣材料 | 有機固體絕緣材料 | 一般具有柔韌、易加工成型的優點，但是又具有易老化和耐熱性能較差等缺點 |
天然有機固體絕緣材料 | 指紙、棉布、絲綢、天然橡膠等，具有柔韌、易滿足工藝要求且易於獲得等優點，但有易燃的缺點 | |
合成有機固體絕緣材料 | 指絕緣漆、塑膠、合成橡膠等，具有一些特殊優異的電氣機械性能和物理性能，如介質損耗特別小的塑膠，耐熱、耐油的人工合成橡膠 |
