Di quali materiali sono fatti gli isolanti moderni?

Materiali degli isolanti moderni

Oggi, ovunque sul nostro pianeta, sulla terra e sott'acqua, ci sono linee elettriche. Solo nel territorio dell'ex Unione Sovietica, la lunghezza di tutte le linee elettriche è tale da essere molte volte maggiore della lunghezza dell'equatore. E nessuna linea elettrica aerea oggi può fare a meno dell'uso di isolatori. Grazie agli isolatori, è diventato possibile costruire sistemi energetici affidabili e stabili con una tensione operativa costante fino a 0,5 megavolt.

Un gran numero di isolatori diversi, ognuno dei quali adatto a risolvere i propri problemi, sono strutturalmente diversi, ma allo stesso tempo abbastanza funzionali. Forniscono un isolamento affidabile delle linee elettriche ad alta tensione dai supporti conduttivi, poiché le proprietà dielettriche dei materiali isolanti lo garantiscono.

Ciascuna delle sezioni dell'isolatore, come l'isolatore nel suo insieme, serve per l'intero periodo di funzionamento della linea ad alta tensione, quindi il requisito principale per l'isolatore è la durabilità. E il materiale dell'isolante è obbligato a fornire questa condizione. I materiali principali degli isolanti sono vetro, porcellana e polimeri.

Il vetro utilizzato negli isolatori non è ordinario, è realizzato in vetro temperato, particolarmente resistente, e gli isolatori di sospensione basati su di esso, assemblati nella ghirlanda, hanno un'eccellente proprietà dielettriche, mentre il prezzo è piuttosto contenuto per prodotti di questo genere così importanti.

La porcellana ha la più alta resistenza tra i materiali isolanti tradizionali. È indolore in grado di resistere anche ai fulmini, poiché la massa grezza di porcellana è di plastica e la forma può essere data nel modo più ottimale, in modo che la configurazione dell'isolante finito risulti essere la meno vulnerabile anche a tale un grande fenomeno atmosferico.

Isolatori polimerici: la soluzione più moderna, hanno iniziato a essere realizzati e applicati relativamente di recente. Gli isolanti polimerici per linee elettriche sono durevoli, hanno eccellenti proprietà dielettriche e la loro produzione non è associata a grandi costi di materiale. Per centinaia di kilovolt un isolante polimerico non funzionerà, ma per decine di kilovolt un isolante polimerico è esattamente ciò di cui hai bisogno. Successivamente, esamineremo in dettaglio i materiali degli isolanti moderni.

La produzione di isolanti a base di gomma siliconica, che si è sviluppata negli ultimi anni, è una soluzione più progressiva.

Gomma siliconica: tutto qui gomma che è di natura elastica… Per questo motivo la gomma siliconica è ampiamente utilizzata come materiale isolante per cavi molto flessibili. In generale nel settore energetico vengono utilizzate varie gomme: stirene-butadiene, butadiene, silicio siliconico ed etilene-propilene, oltre che naturali. La gomma organosilicone è a base di poliorganosilossani.

In questa formula, R è radicali organici. Il tipo di radicali determina le caratteristiche della gomma siliconica.La catena principale può contenere sia silicio che ossigeno, così come azoto, boro e carbonio. Di conseguenza, ciò risulterà in gomme silossaniche, borosilossaniche e silicee.

La gomma organosilicone si ottiene per vulcanizzazione della gomma, ovvero le molecole sono reticolate in complessi spaziali. Un legame chimico è formato da radicali o da gruppi terminali OH e H. La reazione avviene per esposizione a radiazioni o mediante l'utilizzo di agenti chimici ad alte temperature.Il produttore fornisce la massa pronta per la vulcanizzazione.

La gomma siliconica siliconica pura non ha proprietà elettriche elevate; risulta essere fragile, vulnerabile all'ozono e alla luce. Pertanto, per ottenere un isolante sufficientemente affidabile, è necessario un materiale composito a base di gomma siliconica siliconica. Per ottenere una qualità accettabile, viene aggiunto un riempitivo rinforzante attivo, costituito da biossido di titanio e nanopolveri di silice. Il risultato è un materiale con proprietà accettabili. Ecco le specifiche medie:

• Densità: 1350 kg/m3;

• Resistenza allo strappo: 5 MPa;

• Capacità termica: 1350 J/kg-K;

• Conduttività termica: 1,1 W/m-k;

• Resistenza elettrica: 21 kV/mm;

• Tangente di perdita dielettrica: 0,00125;

• Resistenza superficiale specifica: 50,5 TΩ;

• Resistenza di massa: 5,5 TΩ-m.

• Costante dielettrica: 3,25.

Di conseguenza, per quanto riguarda la gomma siliconica, si può notare che le sue proprietà elettrofisiche sono soddisfacenti, la conduttività termica è sufficientemente elevata, la resistenza meccanica lascia molto a desiderare. Notevole resistenza alla luce, ozono, olio. Temperature di esercizio comprese tra -90 ° C e + 250 ° C. Il materiale è impermeabile, ma resistente all'olio e permeabile ai gas.

Porcellana.Parlando di porcellana, porcellana elettrica per isolanti, ricordiamo che si tratta di un minerale artificiale a base di argilla, quarzo e feldspato. Il prodotto finale è ottenuto mediante trattamento termico con tecnologia ceramica.

Le proprietà più notevoli della porcellana elettrica sono la resistenza al calore, la resistenza chimica, la resistenza a qualsiasi influenza atmosferica, la resistenza elettrica e meccanica e il basso costo. Sulla base di questi vantaggi, la porcellana viene utilizzata per fabbricare isolanti. Ecco le sue specifiche medie:

• Densità: 2400 kg/m3;

• Resistenza allo strappo: 90 MPa;

• Capacità termica: 1350 J/kg-K;

• Conduttività termica: 1,1 W/m-k;

• Resistenza elettrica: 27,5 kV/mm;

• Tangente di perdita dielettrica: 0,02;

• Resistenza superficiale specifica: 0,5 TΩ;

• Resistenza di massa: 0,1 TΩ-m.

• Costante dielettrica: 7.

Se confrontiamo la porcellana e la gomma siliconica, rispetto alla gomma, la porcellana è fragile, molto pesante, ha un alto tangente di perdita dielettrica.

Per quanto riguarda il vetro, il vetro elettrotecnico, rispetto alla porcellana, ha una base di materia prima più stabile, la sua tecnologia di produzione è più semplice, più facile da automatizzare e, soprattutto, è facile identificare con un occhio il malfunzionamento o il danneggiamento dell'isolante. La rottura di una serie di isolanti di vetro fa cadere a terra il mantello dielettrico e la rottura della porcellana non danneggia il mantello. L'isolante di vetro danneggiato è immediatamente visibile e per la diagnosi della porcellana è necessario ricorrere all'uso di dispositivi aggiuntivi, dispositivi per la visione notturna.

Chimicamente, il vetro elettrico è un insieme di ossidi di sodio, boro, calcio, silicio, alluminio, ecc. In realtà è un liquido molto, molto denso.Il vetro elettrico è diverso dal normale vetro alcalino, è un vetro a basso contenuto di alcali, non si crepa e non si appanna durante il funzionamento. Ecco le sue caratteristiche:

• Densità: 2500 kg/m3;

• Resistenza allo strappo: 90 MPa;

• Capacità termica: 1000 J/kg-K;

• Conduttività termica: 0,92 W/m-k;

• Resistenza elettrica: 48 kV/mm;

• Tangente di perdita dielettrica: 0,024;

• Resistenza superficiale specifica: 100 TΩ;

• Resistività di volume specifica: 1 TOM-m.

• Costante dielettrica: 7.

Gli svantaggi degli isolanti in vetro includono l'elevato consumo di energia nella produzione di vetro elettrico, in quanto deve essere cotto a lungo.