Изоляторы электрические: Электрические изоляторы: назначение, виды, конструкция, классификация

Электрические изоляторы: назначение, виды, конструкция, классификация

Обязательным условием для передачи электрической энергии является проводниковый материал, необходимый для протекания тока. Но для исключения возможности попадания потенциала на несущие конструкции и другие элементы устанавливаются электрические изоляторы. В современной электротехнике невозможно представить себе работу каких-либо силовых устройств без изоляторов.

Что из себя представляют электрические изоляторы?

Электрические изоляторы представляют собой диэлектрический элемент электроустановки, конструктивно выполняемый из изоляционного материала и армирующих деталей. Диэлектрик предназначен для электрического отделения, а металлические конструкции позволяют зафиксировать как сам изолятор, так и проводники на нем. В качестве диэлектрического материала используется стекло, полимер или керамика.

Назначение

Электрические изоляторы предназначены для крепления шин, проводов, тралеи и прочих токоведущих элементов к корпусу электроустановки, консолям опор и прочим конструкциям.

Помимо этого они изолируют проводники при прохождении через стены, позволяют отделить электроустановки друг от друга и прочие несущие функции.

В зависимости от места установки их подразделяют на внутренней и наружной. Также немаловажное значение играет класс напряжения, на который рассчитан тот или иной изолятор. Из-за чего будет отличаться его конструктивное исполнение и определенные технические характеристики, определяющие возможность их применения в тех или иных электроустановках [ 1 ].

Основные технические характеристики

В соответствии с требованиями нормативных документов, для электрических изоляторов регламентируются такие характеристики:

  • Сухоразрядное напряжение — это  такая величина, при которой произойдет электрический разряд в условиях сухого состояния поверхности. Перекрытие изолятора
  • Мокроразрядное напряжение – определяет такую же величину, как и предыдущий параметр, но при условии попадания дождя на поверхность. При этом рассматривается такой вариант, когда направление струй располагается под углом 45°.
Рис. 2. Изолятор под дождем

При таком потоке струй под углом 45°, которые обозначены на рисунке 2 буквой А, обеспечивается максимальное обтекание поверхности Б, и, как следствие, обеспечивается минимальное сопротивление электрическому току – от 9,5 до 10,5 кОм*см. Этот параметр всегда ниже сухоразрядного.

  • Напряжение пробоя – представляет собой такую величину, при которой произойдет пробой между двумя полюсами. В зависимости от конструкции, полюса могут быть представлены стержнем и шапкой либо шиной и фланцем.
  • Механическая прочность – проверяется нагрузкой на изгиб, разрыв или срез головки. При этом конструкцию жестко закрепляют и прикладывают к ней усилие, плавно повышаемое до такого уровня высочайшего напряжения в материале, которое приводит к разрушению.
  • Термическая устойчивость – испытывается посредством попеременного нагревания и резкого охлаждения. Состоит из двух-трех циклов, в зависимости от материала и конструкции. После чего прикладывается электрический потенциал, создающий множественные разряды.

Проверка технических характеристик.

Следует отметить, что испытательные процедуры не являются обязательными для всех изоляторов, выпускаемых на заводе. Электрическим, термическим и механическим воздействиям подвергаются только 0,5% от партии. Обязательной для всех изоляторов  является проверка напряжением перекрытия в течении трех минут, при котором на изоляторе возникают искровые разряды.

У подвесных изоляторов обязательно проверяется механическая характеристика. Для этого в течении минуты к нему прикладывается механическая нагрузка, которую регламентируют заводские или государственные нормы.

Такие испытания обеспечивают нормальную работу электрических изоляторов при номинальных токах и номинальных напряжениях в сети. А также, достаточный уровень надежности. Кроме этого, некоторые модели подвергаются периодической проверке в ходе эксплуатации. По результатам периодических осмотров и испытаний они могут проходить очистку, выбраковку и замену.

Типовая конструкция

Для начала разберем пример типовой конструкции на эскизе штыревого изолятора.

Рис. 3. Изолятор в разрезе

Как видите на рисунке 3, в конструкции предусмотрены ребра А и Б. Которые позволяют увеличить электрическую прочность за счет удлинения пути для тока утечки по поверхности. В связи с различными углами уклона ребер обеспечивается возможность защиты от выпадающих осадков. Так ребра А имеют меньший уклон, поэтому они наиболее актуальны для твердых осадков – снега, грязи и т.д. Потому что влага может подлизываться под низ и значительно сокращать величину разрядного напряжения.

В отличии от них, юбки Б позволяют полностью исключить возможность попадания влаги при дождливой погоде. Это обеспечивает постоянный запас сопротивления, которое и гарантирует величину напряжения пробоя. Помимо этого, юбки Б не боятся намерзания гололеда и могут обеспечивать нормальную работу высоковольтных линий в случае сложной метеорологической ситуации.

Для крепления головки стержня предусмотрена резьба В, которая позволяет закрепить конструкцию на консоли или армирующих крюках. В верхней части находится желоб Г для фиксации провода. Дополнительно провод увязывается проволокой для более надежного крепления воздушных ЛЭП.

Рис. 4. Конструкция проходного изолятора

Проходной изолятор имеет немного иную конструкцию, так как его задача не только изолировать токоведущую шину от стены, но и обеспечить нормальное протекание тока внутри самого изолятора. Посмотрите, шина обжимается с обеих сторон алюминиевой крышкой для ее надежного закрепления снаружи. Внутри механическое крепление осуществляется за счет герметика, который помимо этого предотвращает попадание загрязнителей и агрессивных веществ. Также для удобства крепления проводов или шин может устанавливаться дополнительный лепесток на самой крышке, как показано на рисунке 4.

Защитная оболочка из кремнийорганической резины препятствует электрическому пробою по поверхности от шины до фланца. Изоляция от пробоя внутренних элементов выполняется посредством стеклопластиковой трубы, которая помещается внутрь ребристой рубашки. Более детальную информацию о параметрах можно почерпнуть из обозначения модели.

Обозначения изоляторов

В маркировке каждого изделия содержится информация о его типе, материале и прочих характеристиках. Посмотрите пример маркировки для изолятора НСПКр 120 – 3/0,6 – Б.

  • Первая буква Н указывает на назначение модели, в данном случае Н — натяжной. Также может быть К – консольный, Ф – фиксаторный, П – подвесной.
  • С – обозначает, что это стержневой изолятор.
  • П – изоляционный материал, в данном случае П – полимер.
  • К – наружное покрытие, в данном случае кремнийорганическая резина.
  • р – индекс, обозначающий, что защитная оболочка ребристая цельнолитая.
  • 120 – показатель нормированного разрушающего усилия в кН.
  • 3 – класс напряжения проводов ВЛ, для которого применяется.
  • 0,6 – обозначает длину пути тока утечки, измеряемую в метрах.
  • Б — обозначает вид зацепления.

Классификация

Для обеспечения надежного электроснабжения и соблюдения максимального уровня безопасности в каждом конкретном случае в электроустановках должны применяться изоляторы соответствующего типа и конструкции. В зависимости от критерия выделяют несколько параметров их классификации.

По назначению

В зависимости от назначения выделяют такие виды изоляторов:

  • Стационарные – применяют для механического крепления токоведущих стержней или ошиновки в распределительных устройствах. В зависимости от назначения стационарные изоляторы дополнительно подразделяются на опорные и проходные. Так опорные изоляторы выступают в роли основания, на которое крепятся шины в ячейках или несущих конструкциях. Проходные изоляторы позволяют провести токоведущий элемент сквозь стену или перекрытие помещения.
  • Аппаратные – имеют схожее назначение со стационарными, но применительно к каким-либо аппаратам. К примеру, аппаратные изоляторы нашли широкое применение в выпрямительных установках, силовых приборах, комплектных подстанциях, установках аппаратов высокого напряжения и прочих агрегатах. Посмотрите на рисунок 5, здесь представлен пример его использования, где он имеет обозначение АИ. Рис. 5. Пример аппаратных изоляторов
  • Линейные – используются для наружной установки под высоковольтные линии или ошиновку открытых распредустройств. Отличительной чертой линейных изоляторов является наличие широких ребер или юбок, предназначенных для увеличения пути поверхностного пробоя в случае выпадения осадков.

По материалу исполнения

В зависимости от применяемого диэлектрика выделяют такие виды изоляторов:

  • С фарфоровым корпусом – отличаются высокой механической прочностью на сжатие, но боятся динамических воздействий. Для предотвращения появления проводящих каналов, из-за оседания пыли и грязи на поверхности, керамический материал покрывается глазурью.
  • Полимерные изоляторы – подразделяются на модели, которые имеют упругую деформацию и монолитные. Отличаются куда большим удельным сопротивлением материала, чем фарфоровые. Но мягкая поверхность в большей мере подвержена загрязнению, чем покрытый глазурью фарфор. Помимо этого из-за воздействия ультрафиолета полимер разрушается и утрачивает свойства, поэтому их применяют для внутренней установки.
  • Стеклянные электрические изоляторы – отличаются не такой высокой прочностью, подвержены сколам при динамических воздействиях. Но в отличии от других материалов не подвержены воздействию агрессивных реагентов. Обладают меньшим весом и более просты в обслуживании, чем фарфоровые.

По способу крепления на опоре

В зависимости от способа крепления бывают:

Классификация по способу крепления
  • Штыревого типа (а) – крепятся посредством металлической арматуры и выступают в роли опоры воздушных ЛЭП, откуда и возникло название опорно-штыревые изоляторы.
  • Подвесные (б) – выполняются тарельчатыми изоляторами, которые собираются в гирлянды, в зависимости от класса напряжения присоединенных к ним электрических аппаратов.
  • Стержневые (в) – имеют форму сплошного стержня, который устанавливается в качестве опорного или подвешивается за элементы арматуры в качестве натяжного. Опорно-стержневые изоляторы устанавливается в распредустройствах для изоляции шин. На их краях посредством чугунных крыльев крепятся токоведущие части.

Видео в дополнение темы

Обзор электрических изоляторов типа «ПС»:

Список литературы

  • Костюков Н.С., Минаков Н.В., Князев В.А. «Электрические изоляторы» 1984
  • С. Трубачев, В. Пак «Новые материалы и системы изоляции высоковольтных электрических машин» 2007
  • И. Н. Орлов  «Электротехнические изделия и устройства») 1986

Типы изоляторов воздушных линий электропередачи

Вступление

Для закрепления проводов воздушных линий электропередач на опорах выпускаются и используются специальные диэлектрические изделия, называемые изоляторы. Про типы изоляторов воздушных линий электропередачи пойдёт речь в этой статье. В статье использованы материалы Компании «БИНАБИ», занимающейся поставкой высоковольтного оборудования, кабельно–проводниковой продукции, арматуры для СИП и ВЛ. Сайт компании https://binabi.

ru/izolyatory/.

Что такое изоляторы

Изоляторы в аббревиатуре обозначений и маркировок этих электротехнических изделий обозначаются буквой «И».

Нужны изоляторы для изолированного крепления проводов линий электропередачи или проводов контактных сетей или шин и проводов в распределительных устройствах.

В основном используются для не изолированных проводов типа АС в ЛЭП и электротехнических шин ШМТ. Могут использоваться для крепления изолированных проводов СИП в ВЛИ.

Типы изоляторов по материалам

Для изготовления этих изделий используют довольно банальные, но от этого не менее функциональные и надёжные диэлектрические материалы: стекло, фарфор и полимеры. Последние из-за ряда особенностей композитного материала не используются на воздушных линиях электропередачи свыше 220 кВ.

Итак по материалу изоляторы ВЛ могут быть:

  • Стеклянными;
  • Фарфоровыми;
  • Полимерными.

Изоляторы из стекла

Сразу отметим, что изоляторы из стекла стоят дороже аналогичных изделий из фарфора, но имеют перед ними ряд преимуществ.

Так как стеклянные изоляторы прозрачны и на них легко визуально обнаружить повреждения, в том числе внутренние, изолирующих тарелок. Это позволяет не проводить частых испытаний напряжением и упрощает обслуживание ЛЭП.

Фарфоровые изоляторы

Традиционные изоляторы не меняющиеся уже много лет. Имея все необходимые характеристики: диэлектрика, абсолютная прочность на изгиб, не горючесть, водонепроницаемость, «равнодушие» к ультрафиолету, они имеют преимущество по цене.

К недостаткам относим повышенную хрупкость, которая усиливает требования по безопасной упаковке и транспортировке.

Полимерные изоляторы

Изоляторы из композитов пока не используются в линиях электропередачи свыше 220 кВ. Это связано со всеми недостатками присущими полимерам.

Они изгибаются при продольных нагрузках;

  • Боятся ультрафиолета;
  • Стареют со временем;
  • От температуры теряют механическую прочность;
  • Скрытые дефекты полимерных изоляторов трудно обнаружить.

Типы изоляторов по назначению

Кроме деления изоляторов по материалу изготовления, есть типы изоляторов по назначению. Это изоляторы:

  • Штыревые;
  • Подвесные;
  • Опорные;
  • Проходные;
  • Стержневые.

Изоляторы штыревые (ИШ)

С помощью штыревых изоляторов неизолированные провода АС и изолированные провода СИП-3 крепят к траверсам опор.

Подвесные изоляторы (ПС, ПСД, ПСВ)

Данные изоляторы подвешивают на опоры ВЛЭП для крепления методом подвеса проводов и кабелей. Чаще изготавливают из закалённого стекла.

Изоляторы опорные (ИО, ИОР, СА, ОНШП)

Данные изоляторы используют в распределительных установках и другом электрооборудовании для закрепления токопроводящих элементов. Работают на участках от 6 до 35 кВ.

Проходные изоляторы (ИП, ИПУ)

При необходимости провести провод или шину через стену, например, на вводе в подстанцию, используют проходные изоляторы.

Стержневые изоляторы (ИС, ИОС)

Опорно–стержневые (ИОС) и стержневые (ИС) изоляторы используются на электрических станциях и подстанциях напряжений больше 1000 Вольт. Изготавливаются из фарфора или стекла. Монтируется вертикально, имеет характерные винтовые ребра. Фото выше в опорных изоляторах.

Изоляторы для частного дома

Существуют отдельные типы изоляторов используемых в электрике частного дома. Например,

Изоляторы керамические для открытой проводки в стиле «Ретро».

Керамические изоляторы для электрического ввода в дом, монтируются на крюках или траверсах.

Заключение

Типы изоляторов воздушных линий электропередачи насчитывают десятки наименований. Выбирать изоляторы нужно по напряжению линии, и месту использования, включая климатические условия и загрязнение среды.

©ehto.ru

Еще статьи

Электрический изолятор - это... Что такое Электрический изолятор?

Электри́ческий изоля́тор — электротехническое устройство, предназначенное для электрической изоляции и механического крепления электроустановок или их отдельных частей, проводов, шин, воздушных линий связи и проводного вещания, находящихся под разными электрическими потенциалами.

Классификация

Линейный штыревой изолятор ШФ-10Г Линейный штыревой изолятор с крепёжным крюком Фарфоровый роликовый изолятор

Электрические изоляторы классифицируются по назначению, конструктивному исполнению, материалу изготовления, техническим характеристикам и условиям эксплуатации.

  • Опорный.
    • Для работы в помещениях — с гладкой поверхностью и ребристые.
    • Для работы на открытом воздухе — штыревые, стержневые.
  • Проходной.
    • Для работы в помещениях — с токоведущими шинами (токопроводами), без токоведущих шин.
    • Для работы на открытом воздухе — с нормальной и усиленной изоляцией.
  • Высоковольтные вводы для работы на открытом воздухе — в герметичном и негерметичном исполнении.
  • Линейный для работы на открытом воздухе — штыревой, тарельчатый, стержневой, орешковый, анкерный.
  • Защитный — полый изолятор, предназначенный для использования в качестве изолирующей защитной оболочки электротехнического оборудования.
  • Такелажный изолятор для установки между работающими на растяжение тросами оттяжек антенных мачт, подвесками контактной сети, проводами антенн.

Электрические изоляторы могут изготавливаться из стекла, фарфора и полимерных материалов. Фарфоровые изоляторы покрываются глазурью для улучшения изолирующих свойств.

Опорный изолятор

Опорный изолятор предназначен для крепления токоведущих частей в электрических аппаратах, распределительных устройствах электрических станций и подстанций, комплектных распределительных устройствах. По конструкции представляет собой деталь из изоляционного материала цилиндрической или конической формы, внутрь которой заделана металлическая арматура с резьбовыми отверстиями для крепления шин и монтажа изолятора. Для повышения рабочего (разрядного) напряжения изолятора на его боковой поверхности предусматриваются рёбра, увеличивающие длину пути утечки.

Проходной изолятор

Предназначен для прово́да токоведущих элементов через стенку, имеющую другой электрический потенциал. Проходной изолятор с токопроводом содержит токоведущий элемент, механически соединенный с изоляционной частью.

Литература

  • Электротехнический справочник. В 3-х т. Т. 2. Электротехнические изделия и устройства / Под общ. ред. профессоров МЭИ (Гл. ред. И. Н. Орлов) и др. — 7-е изд., испр. и доп. — М: Энергоатомиздат, 1986. — Т. 2. — 712 с. — 90 000 экз.
  • ГОСТ 27744-88 Изоляторы. Термины и определения.

Ссылки

См.также

Линейный изолятор

Изоляторы электрические

Электрические изоляторы

Во время монтажа электроустановок, линий электропередач, а также разной другой аппаратуры, огромное внимание уделяется качественной изоляции токоведущих элементов — изоляторам. Данную функцию выполняют изоляторы электрические, которые делятся на несколько видов зависимо от того, какими являются условия эксплуатации. Помимо этого, данные изделия используются в качестве фиксаторов для кабелей, проводов, а также разных других токоведущих элементов, которые используются в электрических установках. Согласно своему предназначению, изоляторы бывают линейными, аппаратными и станционными.

Главные характеристики

Все изоляторы, невзирая на их назначение, должны соответствовать общим стандартам. Ими должен обеспечиваться определенный уровень электрической прочности. Данный параметр зависит от того, каким является значение напряженности в электрическом поле, при котором изоляционный элемент резко теряет все диэлектрические свойства

 

Каждый из изоляторов должен обладать достаточной механической прочностью, которая способна обеспечить стойкость перед динамическими воздействиями, которые могут возникнуть во время коротких замыканий между токоведущими элементами. Характеристики изоляторов сохраняются неизменными невзирая на снегопады, дожди, а также другие виды агрессивного воздействия. Теплостойкость устройств изоляции гарантирует сбережение их свойств во время температурных перепадов в установленных пределах. Необходимо, чтобы поверхность изоляторов была максимально устойчивой к воздействию электрических разрядов.  

К основным электрическим параметрам можно отнести такие как:

  • Импульсные разрядные напряжения, имеющие разную полярность.

 

  • Значения выдерживаемых и разрядных напряжений, во время которых изолятор способен сохранить свою работоспособность как в сухом, так и в мокром состоянии.

 

  • Пробивное и номинальное напряжения. Пробивным является то напряжение, которое вызывает пробой изолятора.

 

Механическими параметрами изоляторов считаются их габариты и вес, а еще минимальный уровень разрушающей нагрузки, которая измеряется в ньютонах. Эта нагрузка оказывает прямое воздействие на головку изолятора.

Свойства и назначения

Главная функция, которую исполняют линейные изоляторы — фиксация кабелей воздушных ЛЭП, а также шин, которые устанавливаются на открытых распределительных устройствах подстанций и электрических станций. Данные изделия чаще всего производятся из фарфора или стекла. Конструкция данного вида изоляторов чаще всего бывает подвесной или штыревой.

 

Штыревые изоляторы используются для таких воздушных ЛЭП, максимальное напряжение в которых равно 1 кВ или воздушных ЛЭП с напряжением 6-35 кВ. Фиксируются штыревые изоляторы при помощи специальных крюков или штырей. Чтобы максимально повысить эффективность крепления, а также изоляции, на одной анкерной опоре может быть установлено одновременно 2 или даже 3 изолятора.

 

Наибольшей популярностью среди подвесных изоляторов пользуются изделия тарельчатого вида. Чаще всего, их используют на воздушных линиях, которые имеют напряжение больше чем 35 кВ. Их конструкция — это фарфоровый или стеклянный изолирующий элемент, а еще металлические головки и стержень. Все вышеперечисленные элементы соединены между собой с помощью цементной связки.

Стержневые подвесные изоляторы

Для стабильной работы в условиях загрязненной атмосферы были созданы изоляторы, которым абсолютно не страшна грязь и которые имеют на много более эффективные разрядные характеристики, а также более длинный путь утечки.

Данные приборы выпускаются в виде гирлянд, которые имеют натяжной и поддерживающий типы. Для первого типа применяются анкерные опоры, а для второго промежуточные. Число изоляторов в каждой конкретной гирлянде устанавливается зависимо от того, каким является напряжение на этой линии.

Использование станционных и аппаратных изоляторов

При помощи данных изолирующих приборов, производится фиксация и изоляция шин в тех распределительных устройствах, которые установлены на подстанциях и электрических станциях. При их помощи проводится изоляция токоведущих частей разных электрических приборов.

 

В основном, станционные и аппаратные изоляторы производятся из фарфора, который в полной мере отвечает всем запросам, которые предъявляются к данным устройствам. Некоторые элементы изоляторов, которые выполняют самые ответственные изолирующие функции, сделаны из текстолита, гетинакса или бакелита. Эти детали находятся во внутренней части устройств и очень надежно защищены специальными кожухами, а также, если есть такая необходимость, залиты изоляционным маслом.

Изоляторы для внутренней и наружной установки

У каждого из приборов определенного вида существуют свои отличия. Изоляторы, которые используются для наружного монтажа имеют более развитую поверхность, благодаря которой существенно увеличивается микроразрядное напряжение. Это дает возможность прибору нормально функционировать не лишь в состоянии повышенного загрязнения, а и в максимально влажных условиях — дождь, снег и другие атмосферные осадки.

 

Изоляторы, которые рассчитаны для разных номинальных напряжений, можно определить по высоте фарфора. Приборы имеющие разное разрушающее механическое усилие отличаются по своему диаметру.

 

Классическими представителями наружных приборов являются изоляторы опорно-штыревого типа. Они производятся из фарфора и имеют крылья или ребра, которые очень эффективно защищают их от атмосферных осадков. Фиксация к основанию происходит благодаря чугунному штырю и фланцу. 

У тех изоляторов, которые предназначаются для внутреннего монтажа, фарфоровое тело сделано в виде конической формы, а на их корпусе сделано 2 маленьких ребра.

 

Проходные изоляторы устанавливаются в перекрытиях и стенах. также их используют для вывода из зданий токоведущих элементов. Данный вид изоляторов тоже производится из фарфора, а фиксация производится при помощи фланца, который находится посредине корпуса изолятора.

Конструкция внутренних и наружных проходных изоляторов существенно отличается. К примеру, корпус из фарфора, который предназначен для нахождения на воздухе имеет более развитые ребра, которые делают всю конструкцию изолятора несимметричной.

Проведение монтажных работ

Перед тем как начать установку, нужно изоляторы купить,все изоляторы необходимо очень тщательно осмотреть и отбраковать. Также нужно преждевременно осуществить проверку сопротивления на фарфоровых конструкциях при помощи магаомметра.

Если предполагается установка штыревых устройств, монтаж траверс, кронштейнов, а также разных других деталей должен быть выполнен заранее, перед тем как будет осуществлен подъем опоры воздушной ЛЭП. Штыревая часть изолятора обязательно должна находится в вертикальном положении. Если опоры деревянные — должны быть применены стандартные крюки, на которых нет траверс. На все элементы, которые сделаны из металла, заранее должно быть нанесено специальное защитное покрытие.

 

Фиксация изоляторов на крюках или штырях осуществляется при помощи разных вариантов. Обычно, применяются уплотнительные колпачки из полиэтилена, которые насаживаются на места креплений.

 

Высоковольтные изоляторы | Электрические станции, подстанции, линии и сети

Страница 28 из 66

Необходимым элементом любого распределительного устройства являются изоляторы, обеспечивающие надежную изоляцию токоведущих частей станций и подстанций от соседних фаз и земли.
По своему назначению высоковольтные изоляторы разделяются на аппаратные и подстанционные, а по конструктивному выполнению на опорные, подвесные и проходные. Аппаратные изоляторы монтируют в аппаратах на заводе, опорные аппаратные изоляторы служат для крепления на них токоведущих частей, а проходные — для вывода напряжения из аппаратов наружу. Они используются в разъединителях, трансформаторах, выключателях и других аппаратах. Подстанционные изоляторы (опорные, подвесные и проходные) служат для изолированного крепления шин, гибких и жестких токоведущих частей на подстанциях.


Рис. 76. Опорные изоляторы для внутренней установки: а — с круглым, б — овальным, в — квадратным фланцами


Рис. 77. Опорные изоляторы для наружной установки:
а—на напряжение 10 кВ, б — на напряжение 35 кВ
Аппаратные и подстанционные изоляторы могут устанавливаться как внутри помещений, так и на открытом воздухе. Следует иметь в виду, что изолятор для внутренней и наружной установок различаются по своей конструкции. Изоляторы для внутренних установок не подвергаются воздействию внешней среды, поэтому они не имеют резко выступающих ребер, как у изоляторов, предназначенных для наружных установок. Изоляторы делают из качественного высоковольтного фарфора; в последнее время изоляторы внутренней установки делают из специального стекла. Опорные изоляторы армированы металлическими колпачками, фланцами для крепления к металлическим основаниям распределительных устройств, а проходные также еще и токопроводящими стержнями для включения в электрическую цепь. В зависимости от места установки фланцы изоляторов имеют круглую (кр), овальную (ов) или квадратную (кв) форму. Примеры выполнения опорных изоляторов, рассчитанных на напряжение 6—10 кВ, с круглым, овальным и квадратным фланцами приведены на рис. 76. На фланцах изоляторов предусмотрены болты для присоединения заземления.

Опорные изоляторы в обозначении типа имеют букву О, а проходные — П. По своей механической прочности или допустимой нагрузке изоляторы делятся на группы А, Б, В, Д и Е. Изоляторы с внутренней заделкой арматуры обозначают буквой М. Отличительной особенностью таких изоляторов являются уменьшенные габаритные размеры и их меньшая масса. Основные технические характеристики наиболее распространенных опорных изоляторов для внутренней установки приведены в табл. 7.

Таблица 7
Технические характеристики опорных изоляторов на 6 и 10 кВ для внутренней установки

* О —опорный изолятор; Ф — фарфоровый; ов, кр, кв — форма основания: овальная, круглая, квадратная.

Опорные изоляторы для наружной установки разделяются по своей конструкции на опорно-штыревые и опорно-стержневые. Изоляторы на напряжение 6 и 10 кВ состоят из одного фарфорового (или стеклянного) элемента, а изоляторы для более высоких напряжений — из двух или трех элементов. Головки изоляторов армированы чугунными колпачками с резьбовыми отверстиями под болты для крепления шин или выводов от высоковольтных аппаратов. В названии штыревых изоляторов наружной установки добавляют букву Н и, если они изготовлены из стекла, букву С. Фланцы изоляторов имеют четыре отверстия для их крепления к опорным конструкциям открытых распределительных устройств.
Опорно-штыревые изоляторы для наружной установки типа  10 на номинальное напряжение 10 кВ и типа ШТ 35 на напряжение 35 кВ.
Опорно-стержневые изоляторы наружной установки выполнены в виде сплошного фарфорового стержня, армированного в верхней и нижней части фланцами, имеющими отверстия для их крепления. Изоляторы этого типа обладают повышенной электрической прочностью, так как они не имеют внутренних полостей.
Проходные изоляторы для внутренних установок изготовляют на напряжения до 35 кВ. Они выполняются в виде гладких цилиндров (или бочкообразной формы), внутри них проходят токоведущие медные шины или стержни, к которым подключаются отводы высоковольтных аппаратов. Стержни укреплены гайками, стягивающими верхний и нижний проходные колпачки изолятора. Для крепления проходного изолятора к опорной конструкции предусмотрен металлический фланец в средней части изолятора. Эти фланцы изготавливаются цельными и закрепляются на фарфоровом основании изолятора специальным цементным раствором.
Проходные изоляторы для наружной установки имеют большую поверхность по сравнению с изоляторами для внутренней установки. В той части изолятора, которая выходит из помещения или кожуха аппарата, имеются ребра, увеличивающие электрическую прочность изолятора. Основные данные наиболее распространенных типов проходных изоляторов как внутренней, так и наружной установки приведены в табл. 8.

Таблица 8
Проходные изоляторы

Подвесные высоковольтные изоляторы применяются в основном на линиях электропередачи для изоляции проводов. На подстанциях подвесные изоляторы используются лишь для крепления спусков к аппаратам и ошиновки открытой части подстанций.

Изоляторы и опции

АО «ПО Элтехника» производит и предлагает КРУ/ КСО-строительным заводам следующую номенклатуру для производства ячеек среднего напряжения:

  • Опорные изоляторы и опорные изоляторы с емкостным делителем на напряжение 10кВ;
  • Опорные изоляторы и опорные изоляторы с емкостными делителями на напряжение 17,5кВ;
  • Опорные изоляторы и опорные изоляторы с емкостным делителем на напряжение 20кВ;
  • Проходные изоляторы на токи 630А и 1250А;
  • Блок индикации напряжения и устройство для фазировки;
  • Проходные изоляторы для КРУ на токи до 3150А.

Изоляторы из эпоксидного компаунда, изготовленные АО «ПО Элтехника», обладают высокими техническими показателями:

  • Механической прочностью при изгибе и кручении;
  • Стойкостью к динамическим нагрузкам;
  • Электрической прочностью;
  • Гидрофобностью;
  • Стабильностью габаритно-присоединительных размеров.

Изолятор опорный типа ИО У3

Опорный изолятор ИО У3 предназначен для надежного удерживания токоведущих элементов в электротехнических устройствах среднего напряжения.

Изолятор опорный типа ИО-С УЗ

Опорный изолятор ИО­-С У3 предназначен для надежного удерживания токоведущих элементов в электротехнических устройствах среднего напряжения. Благодаря емкостному делителю напряжения, встроенному в корпус, устройство позволяет получать сигнал о наличии напряжения на присоединенном токоведущем элементе. Данный сигнал отображается на блоке индикации напряжения.

Блок индикации напряжения

Блок индикации напряжения переменного тока сигнализирует о наличии рабочего напряжения в главных токоведущих цепях электротехнического устройства 6–10 кВ. Блок индикации напряжения применяется совместно с опорными изоляторами типа ИО­С УЗ.

Устройство для фазировки

Устройство предназначено для проверки правильности подключения кабелей по фазам. Устройство подключается к стационарным блокам индикации напряжения. Устройство обеспечивает полную безопасность персонала при проведении фазировки кабелей под рабочим напряжением.

Изолятор проходной типа Т 5-75 УЗ

Проходной изолятор Т 5­-75 У3 с токопроводом предназначен для пропускания электрического тока напряжением до 10 кВ через металлическую перегородку, находящуюся под другим электрическим потенциалом. Изолятор поставляется в комплекте с латунными гайками для крепления токоведущих шин.

Изолятор проходной типа Д 5-75 У3

Проходной изолятор Д 5-­75 У3 предназначен для изоляции токоведущих шин на напряжение до 10 кВ, проходящих через перегородку, имеющую другой электрический потенциал.

Изолятор проходной типа Д 1-75-1250 УЗ

Проходной изолятор Д 1-­75-­1250 У3 предназначен для изоляции разъемных соединений главных цепей в ячейках КРУ с выкатными элементами. Изолятор рассчитан на ток до 1250 А, ток термической стойкости 31,5 кА. Выпускается в двух вариантах исполнения центральной резьбовой втулки: М10 и М16.

Изолятор проходной типа Д 1-75-1600 УЗ

Проходной изолятор Д 1-75­-1600 У3 предназначен для изоляции разъемных соединений главных цепей в ячейках КРУ с выкатными элементами. Изолятор рассчитан на ток до 1600 А, ток термической стойкости 40 кА.

Изолятор проходной типа Д 1-75-2000 УЗ

Проходной изолятор Д 1­-75-­2000 У3 предназначен для изоляции разъемных соединений главных цепей в ячейках ьКРУ с выкатными элементами. Изолятор рассчитан на ток до 2000 А, ток термической стойкости 40 кА. Выпускается в двух вариантах исполнения центральной резьбовой втулки: М16 и М20.

Изолятор проходной типа Д 1-75-3150 УЗ

Проходной изолятор Д 1­-75-­3150 У3 предназначен для изоляции разъемных соединений главных цепей в шкафах КРУ с выкатными элементами. Изолятор рассчитан на ток до 3150 А, ток термической стойкости 40 кА.

Изоляторы электрические: назначение, применение, монтаж

В процессе монтажа линий электропередачи, различных электроустановок и прочей аппаратуры серьезное внимание уделяется надежной изоляции токоведущих частей между собой и от земли. Эту функцию выполняют электрические изоляторы, разделяющиеся на несколько основных типов, в зависимости от условий эксплуатации. Кроме того, эти изделия служат креплениями для проводов и других токоведущих частей, использующихся в электроустановках. В соответствии со своим назначением изоляторы могут быть станционными, аппаратными и линейными.

Основные характеристики

Ко всем изоляторам, независимо от их назначения, предъявляются общие требования. Они должны обеспечивать достаточный уровень электрической прочности. Этот показатель зависит от значения напряженности электрического поля, при котором изоляционный материал начинает терять свои диэлектрические свойства.

Каждый изолятор должен иметь достаточную механическую прочность, обеспечивающую устойчивость к динамическим воздействиям, возникающим при коротких замыканиях между токоведущими частями. Свойства изоляторов сохраняются неизменными, несмотря на дождь, снегопад и прочие агрессивные воздействия окружающей среды. Теплостойкость изолирующих устройств обеспечивает сохранение их свойств при перепадах температур в определенных пределах. Поверхность изоляторов должна быть устойчивой к действию электрических разрядов.

Основными электрическими характеристиками являются следующие:

  • Номинальное и пробивное напряжения. Пробивным считается минимальное значение напряжения, вызывающее пробой изолятора.
  • Значения разрядных и выдерживаемых напряжений, при которых изолятор сохраняет работоспособность в сухом и мокром состоянии.
  • Импульсные разрядные напряжения с различными полярностями.

Механическими характеристиками изоляторов считаются их вес и размеры, а также минимальное значение номинальной разрушающей нагрузки, измеряемой в ньютонах. Данная нагрузка воздействует на головку изолятора перпендикулярно оси.

Назначение и свойства

Основной функцией линейных изоляторов является крепление проводов воздушных ЛЭП и шин, устанавливаемых в открытые распределительные устройства электростанций и подстанций. Материалом для этих изделий служит закаленное стекло или фарфор. Конструкции таких изоляторов бывают штыревыми и подвесными.

Штыревые виды изоляторов применяются для воздушных линий электропередачи, напряжение которых составляет до 1 кВ, а также на воздушных ЛЭП, напряжением от 6 до 35 кВ. При напряжении 6-10 кВ используются одноэлементные изоляторы, а при 20-35 кВ – двухэлементные.

Крепление штыревых изоляторов на опорах осуществляется с помощью штырей или крюков. Для повышения надежности изоляции и крепления на одну анкерную опору может устанавливаться сразу 2-3 изолятора.

Среди подвесных изоляторов наибольшее распространение получили изделия тарельчатого типа. Как правило, они применяются на воздушных ЛЭП напряжением более 35 кВ. В их конструкцию входит стеклянная или фарфоровая изолирующая часть, а также стержень и головки, изготовленные из металла. Для соединения всех элементов между собой применяется цементная связка.

При сильном загрязнении атмосферы для воздушных ЛЭП разработаны специальные изоляторы, устойчивые к грязи, имеющие более высокие разрядные характеристики и увеличенную длину пути утечки.

Сборка подвесных устройств производится в гирлянды поддерживающего и натяжного типа. Для первого варианта используются промежуточные опоры, для второго – анкерные. Количество изоляторов в отдельной гирлянде устанавливается в зависимости от напряжения на данной линии. К примеру, воздушные ЛЭП напряжением 35 кВ в каждой гирлянде содержат 3 изолятора, при 110 кВ их будет уже 6-8 штук, а при 220 кВ – 10-14 и далее в такой же пропорции.

Применение аппаратных и станционных изоляторов

С помощью этих изолирующих устройств осуществляется изоляция и крепление шин распределительных устройств, находящихся в электростанциях и подстанциях. С их помощью изолируются токоведущие части различной электрической аппаратуры.

Большинство аппаратных и станционных изоляторов изготавливается из фарфора, максимально отвечающего всем требованиям, предъявляемым к этим изделиям. Для некоторых деталей аппаратуры, выполняющих изолирующие функции, применяется бакелит, гетинакс или текстолит. Данные элементы устанавливаются внутри приборов под защитными кожухами и при необходимости заливаются изоляционным маслом.

Различные виды креплений выполняются с помощью специальной металлической арматуры, закрепленной на фарфоровом основании. Для крепления используются специальные цементирующие замазки, у которых коэффициент объемного расширения приближен к фарфору. Качество изоляторов можно улучшить за счет покрытия глазурью наружной фарфоровой поверхности.

Сама арматура рассчитана на повышенные механические нагрузки. Конструкция этих элементов включает в себя квадратные или овальные фланцы. В нижней части расположены отверстия для болтов, а сверху предусмотрены металлические головки, к которым крепятся проводники. У изоляторов, рассчитанных на низкие механические нагрузки, фланцы и головки отсутствуют. Вместо них изделия оборудованы металлическими фасонными вкладышами, в которых предусмотрены резьбовые отверстия, закрепленные в глубине фарфорового основания. Такие конструкции обладают меньшими размерами и весом.

Изоляторы для наружной и внутренней установки

Каждое устройство определенного типа имеет специфические отличия. Изоляторы, предназначенные для наружной установки, обладают более развитой поверхностью с большей площадью, за счет которой микроразрядное напряжение увеличивается. Это позволяет устройству нормально работать не только в загрязненном состоянии, но и во влажных условиях, под дождем и другими осадками.

Изоляторы, рассчитанные на различные номинальные напряжения, можно отличить по активной высоте фарфора. Изделия с разными разрушающими механическими усилиями отличаются диаметром.

Типичными представителями наружных устройств являются опорно-штыревые изоляторы. Их фарфоровое тело отличают далеко выступающие ребра или крылья, защищающие от дождя. Крепление к основанию осуществляется чугунным штырем с фланцем. Верхняя часть закрыта чугунным колпаком, в котором нарезаны отверстия под крепление токоведущих частей.

У изоляторов, предназначенных для внутренней установки, фарфоровое тело имеет коническую форму. На корпусе установлено 1-2 ребра небольших размеров.

Следует отдельно остановиться на проходных изоляторах, устанавливаемых в стенах и перекрытиях внутри помещений для прохода шин. Также они применяются для выводов токоведущих частей из зданий и корпусов аппаратуры. Проходные изоляторы состоят из полого фарфорового корпуса с небольшими ребрами. Крепление в стене осуществляется с помощью фланца, установленного в средней части корпуса.

У проходных изоляторов номиналом в 2000 А стержни имеют прямоугольное сечение. При номинале свыше 2000 А изоляторы, называемые шинными, изготавливаются без стержней. На торцах у них установлены специальные колпаки для фиксации стальных планок с прямоугольными отверстиями, предназначенными для крепления токоведущих шин.

Конфигурация наружных и внутренних проходных изоляторов имеет существенные отличия. Например, фарфоровый корпус, находящийся на воздухе, оборудован более развитыми ребрами, делающими всю конструкцию несимметричной.

У проходных изолирующих устройств, рассчитанных 110 кВ и более, вводная часть, помимо фарфоровой, оборудуется маслобарьерной или бумажно-масляной изоляцией. В последнем варианте на токоведущий стержень накладывается кабельная бумага в несколько слоев. Между ними устанавливаются алюминиевая фольга, выполняющая функции проводящих прокладок. Образуется своеобразный герметичный конденсаторный ввод, равномерно распределяющий потенциал во всех направлениях.

Монтажные работы

Перед началом монтажа все изоляторы тщательно осматриваются и отбраковываются. Необходимо заранее проверить сопротивление фарфоровых конструкций с помощью мегаомметра на значение напряжения 2500 В. Стеклянные изделия не проверяются.

При наличии штыревых изделий, установка кронштейнов, траверс и других элементов выполняется заранее, до подъема опоры воздушной линии. Штыревая часть находится в строго вертикальном положении. Для деревянных опор используются стандартные крюки, без траверс. На все металлические детали заранее наносится защитное покрытие.

Закрепление изоляторов на штырях или крюках проводится разными способами. Чаще всего используются полиэтиленовые уплотнительные колпачки, насаживаемые на места креплений.

10 примеров электрических проводников и изоляторов

Что делает материал проводником или изолятором? Проще говоря, электрические проводники - это материалы, которые проводят электричество, а изоляторы - это материалы, которые этого не делают. Проводит ли вещество электричество, зависит от того, насколько легко в нем движутся электроны.

Электропроводность зависит от движения электронов, потому что протоны и нейтроны не движутся - они связаны с другими протонами и нейтронами в атомных ядрах.

Conductors Vs. Изоляторы

Валентные электроны подобны внешним планетам, вращающимся вокруг звезды. Они достаточно притягиваются к своим атомам, чтобы оставаться на месте, но не всегда требуется много энергии, чтобы сбить их с места - эти электроны легко переносят электрические токи. Неорганические вещества, такие как металлы и плазма, которые легко теряют и приобретают электроны, возглавляют список проводников.

Органические молекулы в основном изоляторы, потому что они удерживаются вместе ковалентными (общими электронными) связями, а также потому, что водородные связи помогают стабилизировать многие молекулы.Большинство материалов не являются ни хорошими проводниками, ни хорошими изоляторами, а находятся где-то посередине. Они с трудом проводят проводку, но если подано достаточно энергии, электроны будут двигаться.

Некоторые материалы в чистом виде являются изоляторами, но будут проводить, если они будут легированы небольшим количеством другого элемента или если они содержат примеси. Например, большая часть керамики - отличные изоляторы, но если вы легируете их, вы можете создать сверхпроводник. Чистая вода является изолятором, грязная вода имеет слабую проводимость, а соленая вода с ее свободно плавающими ионами - хорошо.

10 Электропроводников

Лучшим проводником в условиях обычных температуры и давления является металлический элемент серебра. Однако серебро не всегда является идеальным выбором в качестве материала, поскольку оно дорого и подвержено потускнению, а оксидный слой, известный как потускнение, не является проводящим.

Точно так же ржавчина, зелень и другие оксидные слои снижают проводимость даже в самых прочных проводниках. Наиболее эффективными электрическими проводниками являются:

  1. Серебро
  2. Золото
  3. Медь
  4. Алюминий
  5. Меркурий
  6. Сталь
  7. Утюг
  8. Морская вода
  9. Бетон
  10. Меркурий

К другим прочным проводникам относятся:

  • Платина
  • Латунь
  • бронза
  • Графит
  • Грязная вода
  • Лимонный сок

10 Изоляторы электрические

Электрические заряды не проходят свободно через изоляторы.Во многих случаях это идеальное качество - для покрытия или создания барьера между проводниками часто используются прочные изоляторы, чтобы контролировать электрические токи. Это можно увидеть на проводах и кабелях с резиновым покрытием. Самые эффективные электроизоляторы:

  1. Резина
  2. Стекло
  3. Чистая вода
  4. Нефть
  5. Воздух
  6. Бриллиант
  7. Сухая древесина
  8. Сухой хлопок
  9. Пластик
  10. Асфальт

К другим прочным изоляторам относятся:

  • Стекловолокно
  • Сухая бумага
  • Фарфор
  • Керамика
  • Кварц

Другие факторы, влияющие на проводимость

Форма и размер материала влияют на его проводимость.Например, толстый кусок материала будет проводить лучше, чем тонкий кусок того же размера и длины. Если у вас есть два куска материала одинаковой толщины, но один короче другого, более короткий будет проводить лучше, потому что более короткий кусок имеет меньшее сопротивление, примерно так же, как легче протолкнуть воду через короткую трубу, чем длинный.

Температура также влияет на проводимость. С повышением температуры атомы и их электроны получают энергию. Некоторые изоляторы, такие как стекло, являются плохими проводниками в холодном состоянии, но хорошими проводниками в горячем состоянии; большинство металлов являются лучшими проводниками в холодном состоянии и менее эффективными проводниками в горячем состоянии.Некоторые хорошие проводники становятся сверхпроводниками при очень низких температурах.

Иногда сама проводимость изменяет температуру материала. Электроны проходят через проводники, не повреждая атомы и не вызывая износа. Однако движущиеся электроны испытывают сопротивление. Из-за этого протекание электрических токов может нагревать проводящие материалы.

Проводники и изоляторы

Электроны атомов разных типов имеют разные степени свободы передвижения.В некоторых типах материалов, таких как металлы, внешние электроны в атомах настолько слабо связаны, что они хаотично перемещаются в пространстве между атомами этого материала не более чем под влиянием тепловой энергии комнатной температуры. Поскольку эти практически несвязанные электроны могут свободно покидать свои соответствующие атомы и плавать в пространстве между соседними атомами, их часто называют свободными электронами .

В других типах материалов, таких как стекло, электроны атомов имеют очень мало свободы передвижения.Хотя внешние силы, такие как физическое трение, могут заставить некоторые из этих электронов покинуть свои соответствующие атомы и перейти к атомам другого материала, они не очень легко перемещаются между атомами внутри этого материала.

Эта относительная подвижность электронов в материале известна как электрическая проводимость . Электропроводность определяется типами атомов в материале (количество протонов в ядре каждого атома, определяющее его химическую идентичность) и тем, как атомы связаны друг с другом.Материалы с высокой подвижностью электронов (много свободных электронов) называются проводниками , в то время как материалы с низкой подвижностью электронов (небольшое количество свободных электронов или их отсутствие) называются изоляторами .

Вот несколько распространенных примеров проводников и изоляторов:

Проводников:

  • серебро
  • медь
  • золото
  • алюминий
  • утюг
  • сталь
  • латунь
  • бронза
  • ртуть
  • графит
  • грязная вода
  • бетон

Изоляторы:

  • стекло
  • каучук
  • масло
  • асфальт
  • стекловолокно
  • фарфор
  • керамика
  • кварц
  • (сухое) хлопок
  • (сухая) бумага
  • (сухое) дерево
  • пластик
  • воздух
  • алмаз
  • чистая вода

Следует понимать, что не все проводящие материалы имеют одинаковый уровень проводимости, и не все изоляторы одинаково устойчивы к движению электронов.Электропроводность аналогична прозрачности некоторых материалов для света: материалы, которые легко «проводят» свет, называются «прозрачными», а те, которые этого не делают, - «непрозрачными». Однако не все прозрачные материалы одинаково светопроводят. Оконное стекло лучше, чем большинство пластиков, и, конечно, лучше, чем «прозрачное» стекловолокно. Так и с электрическими проводниками, одни лучше других.

Например, серебро - лучший проводник в списке «проводников», предлагая более легкий проход для электронов, чем любой другой упомянутый материал.Грязная вода и бетон также считаются проводниками, но эти материалы обладают значительно меньшей проводимостью, чем любой металл.

Физические размеры также влияют на проводимость. Например, если мы возьмем две полосы из одного и того же проводящего материала - одну тонкую, а другую толстую, - толстая полоса окажется лучшим проводником, чем тонкая при той же длине. Если мы возьмем другую пару полосок - на этот раз одинаковой толщины, но одна короче другой - более короткая будет обеспечивать более легкий проход электронам, чем длинная.Это аналогично потоку воды в трубе: толстая труба предлагает более легкий проход, чем тонкая труба, а короткая труба легче проходит воде, чем длинная, при прочих равных размерах.

Также следует понимать, что некоторые материалы изменяют свои электрические свойства в различных условиях. Например, стекло является очень хорошим изолятором при комнатной температуре, но становится проводником при нагревании до очень высокой температуры. Такие газы, как воздух, обычно изолирующие материалы, также становятся проводящими при нагревании до очень высоких температур.Большинство металлов при нагревании становятся хуже проводниками, а при охлаждении - лучше. Многие проводящие материалы становятся идеально проводящими (это называется сверхпроводимостью и ) при чрезвычайно низких температурах.

В то время как нормальное движение «свободных» электронов в проводнике является случайным, без определенного направления или скорости, электроны могут скоординированно перемещаться через проводящий материал. Это равномерное движение электронов мы называем электричеством или электрическим током .Чтобы быть более точным, его можно было бы назвать динамическим электричеством в отличие от статического электричества , которое представляет собой неподвижное накопление электрического заряда. Так же, как вода, текущая через пустоту трубы, электроны могут перемещаться в пустом пространстве внутри и между атомами проводника. На наш взгляд проводник может показаться твердым, но любой материал, состоящий из атомов, по большей части представляет собой пустое пространство! Аналогия с потоком жидкости настолько уместна, что движение электронов через проводник часто называют «потоком»."

Здесь можно сделать примечательное наблюдение. Поскольку каждый электрон равномерно движется через проводник, он толкает проводник впереди, так что все электроны движутся вместе как группа. Начало и остановка потока электронов по длине проводящего пути происходит практически мгновенно от одного конца проводника к другому, даже если движение каждого электрона может быть очень медленным. Примерная аналогия - трубка, заполненная встык мрамором:

Трубка полна шариков, так же как проводник полон свободных электронов, готовых к перемещению под внешним воздействием.Если один шарик внезапно вставляется в эту полную трубку с левой стороны, другой шарик немедленно попытается выйти из трубки справа. Несмотря на то, что каждый шарик прошел лишь небольшое расстояние, передача движения через трубку происходит практически мгновенно от левого конца к правому концу, независимо от длины трубки. С электричеством общий эффект от одного конца проводника до другого происходит со скоростью света: быстрые 186 000 миль в секунду !!! Однако каждый отдельный электрон проходит через проводник на , намного медленнее.

Если мы хотим, чтобы электроны текли в определенном направлении в определенное место, мы должны обеспечить им правильный путь, так же как водопроводчик должен установить трубопровод, чтобы вода текла туда, где он или она хочет, чтобы она текла. Чтобы облегчить это, провода изготавливаются из металлов с высокой проводимостью, таких как медь или алюминий, самых разных размеров.

Помните, что электроны могут течь только тогда, когда у них есть возможность перемещаться в пространстве между атомами материала.Это означает, что электрический ток может присутствовать только там, где существует непрерывный путь из проводящего материала, обеспечивающий проход для электронов. В аналогии с мрамором шарики могут течь в левую сторону трубки (и, следовательно, через трубку) тогда и только тогда, когда трубка открыта с правой стороны, чтобы шарики могли вытекать. Если трубка заблокирована с правой стороны, шарики будут просто «скапливаться» внутри трубки, и мраморный «поток» не произойдет.То же самое верно и для электрического тока: непрерывный поток электронов требует наличия непрерывного пути, позволяющего этот поток. Давайте посмотрим на диаграмму, чтобы проиллюстрировать, как это работает:

Тонкая сплошная линия (как показано выше) является условным обозначением непрерывного отрезка проволоки. Поскольку проволока сделана из проводящего материала, такого как медь, составляющие ее атомы имеют много свободных электронов, которые могут легко перемещаться по проволоке. Однако в этом проводе никогда не будет непрерывного или равномерного потока электронов, если им не будет откуда взяться и куда пойти.Добавим гипотетические «Источник» и «Назначение» электрона:

Теперь, когда Источник электронов проталкивает новые электроны в провод с левой стороны, поток электронов через провод может возникать (на что указывают стрелки, указывающие слева направо). Однако поток будет прерван, если токопроводящий путь, образованный проволокой, будет нарушен:

Поскольку воздух является изолирующим материалом, а два куска провода разделяет воздушный зазор, некогда непрерывный путь прерван, и электроны не могут течь от источника к месту назначения.Это похоже на разрезание водопроводной трубы на две части и закрытие ее сломанных концов: вода не может течь, если нет выхода из трубы. С точки зрения электричества, у нас было состояние электрической цепи , когда провод был цельным, а теперь эта непрерывность прервана из-за того, что провод был разрезан и разделен.

Если бы мы возьмем другой кусок провода, ведущего к Пункту назначения, и просто вступим в физический контакт с проводом, ведущим к Источнику, у нас снова будет непрерывный путь для движения электронов.Две точки на схеме обозначают физический контакт (металл-металл) между кусочками провода:

Теперь у нас есть непрерывность от Источника до вновь созданного соединения, вниз, вправо и вверх до Назначения. Это аналогично установке тройника в одну из закрытых труб и направлению воды через новый сегмент трубы к месту назначения. Обратите внимание, что через сломанный сегмент провода с правой стороны не проходят электроны, потому что он больше не является частью полного пути от Источника к Пункту назначения.

Интересно отметить, что из-за этого электрического тока внутри проводов не происходит «износа», в отличие от водопроводных труб, которые в конечном итоге подвергаются коррозии и изнашиваются при длительных потоках. Однако при движении электроны сталкиваются с некоторым трением, и это трение может генерировать тепло в проводнике. Это тема, которую мы рассмотрим более подробно позже.

ОБЗОР:

  • В проводящих материалах внешние электроны в каждом атоме могут легко приходить или уходить и называются свободными электронами .
  • В изоляционных материалах типа внешние электроны не так свободно перемещаются.
  • Все металлы электропроводны.
  • Динамическое электричество , или электрический ток , представляет собой равномерное движение электронов по проводнику. Статическое электричество - это неподвижный накопленный заряд, образованный избытком или недостатком электронов в объекте.
  • Для того, чтобы электроны могли непрерывно (бесконечно) течь через проводник, должен существовать полный, непрерывный путь, по которому они могут двигаться как внутрь, так и из этого проводника.

Уроки в электрических цепях , авторское право (C) 2000-2002 Тони Р. Купхальдт, в соответствии с условиями лицензии на научный дизайн.

Примеры проводников и изоляторов

Вот общие примеры электрических и тепловых проводников и изоляторов.

Как определить, является ли материал проводником или изолятором? Материал, передающий энергию, - это проводник, а материал, который сопротивляется передаче энергии, - изолятор. Существуют разные типы проводников и изоляторов, потому что существуют разные формы энергии.Материалы, которые проводят электроны, протоны или ионы, являются электрическими проводниками. Они проводят электричество. Материалы, которые проводят тепло, являются проводниками тепла. Вещества, передающие звук, являются акустическими проводниками. Для каждого типа жилы есть соответствующие изоляторы.

Многие материалы являются как электрическими, так и тепловыми проводниками или изоляторами. Однако есть исключения, поэтому не предполагайте, что только потому, что образец проводит (изолирует) одну форму энергии, он ведет себя так же, как и другие формы! Вот примеры электрических и тепловых проводников и изоляторов.

Примеры электрических проводников

Обычно электрические проводники имеют слабосвязанные электроны. Большинство металлов являются отличными электрическими проводниками. Лучшим проводником электричества является серебро. Жидкости, содержащие ионы, также проводят электричество. К ним относятся солевые растворы, кислоты и основания.

  1. Серебро
  2. Медь
  3. Золото
  4. Алюминиевая фольга
  5. Графит
  6. Сталь
  7. Бронза
  8. Латунь
  9. Морская вода
  10. Лимонный сок

Примеры электрических изоляторов

Большинство органических материалов являются электрическими изоляторами, потому что электроны переносятся Не так же свободно перемещаться в ковалентных связях.Морская вода содержит ионы и проводит электричество, но чистая вода является электрическим изолятором. Некоторые элементы могут быть проводниками или изоляторами, в зависимости от их формы или формы. Графит - это электрический проводник, а алмаз - электрический изолятор.

  1. Резина
  2. Сухая древесина
  3. Воздух
  4. Стекло
  5. Сухая бумага
  6. Пластик
  7. Фарфор
  8. Стекло
  9. Масло
  10. Алмаз
  11. Чистая вода
  12. Кварц
  13. Оксид бериллия
  14. Слюда

Примеры теплопроводников

Большинство металлов проводят как тепло, так и электричество.Но электрическая и теплопроводность не всегда идут рука об руку. Например, алмаз - электроизолятор, но отличный теплопроводник. Кристаллические материалы часто проводят тепло.

  1. Серебро
  2. Золото
  3. Медь
  4. Алмаз
  5. Нержавеющая сталь
  6. Алюминий
  7. Оксид бериллия
  8. Слюда
  9. Углеродные нанотрубки
  10. Бронза

Примеры термоизолятора

Теплоизоляторы сопротивляются потоку тепла.Строительные и швейные материалы часто являются изоляторами. Хотя вы можете ожидать, что стекло является проводником тепла, на самом деле это изолятор. Теплоизоляторы либо содержат открытое пространство в своей структуре, либо их атомы и молекулы расположены нерегулярно.

  1. Вода
  2. Пенополистирол
  3. Пластик
  4. Минеральная вата
  5. Дерево
  6. Воздух
  7. Стекло
  8. Кирпич
  9. Шерсть
  10. Масло

Ссылки

  • Beaty, H.Уэйн; Финк, Дональд (2012). Стандартное руководство для инженеров-электриков (16-е изд.). McGraw-Hill Education. ISBN: 978-0071762328.
  • Берд, Р. Байрон; Стюарт, Уоррен Э .; Лайтфут, Эдвин Н. (2007). Явления переноса (2-е изд.). John Wiley & Sons, Inc. ISBN: 978-0-470-11539-8
  • С. Л. Какани, С. Л. (2005). Теория и приложения электроники . Нью Эйдж Интернэшнл. ISBN: 978-81-224-1536-0.

Примеры изоляторов и их назначение

Энергия работает путем перетекания из одной среды в другую.Но что происходит, когда он достигает материала, в который он не может течь или переходить? Взгляните на несколько примеров изоляторов, включая электрические и тепловые изоляторы, а также на то, как они используются в нашей повседневной жизни.

Примеры электрических изоляторов


Электрические изоляторы - это материалы, не пропускающие электрическую энергию. В отличие от электрических проводников, которые позволяют электричеству течь свободно, электрические изоляторы имеют ковалентные связи, препятствующие прохождению электронов.Электроны в изоляционных материалах более прочно связаны со своими атомами, чем в электрических проводниках, которые в основном представляют собой такие металлы, как серебро и медь.

Воздух

Электричество плохо переносится по воздуху; поэтому достаточно оставить небольшое пространство между цепями, чтобы изолировать их. Однако электрические поля с очень высоким напряжением (более 3 миллионов вольт) могут нарушить изоляцию воздуха и сделать ее проводящей. Вот почему молния - которая может быть около 300 миллионов вольт - может перемещаться через много миль атмосферы.

Керамика

Керамические материалы, изготовленные из коричневой, красной или белой глины, являются эффективными изоляторами из электропроводящих материалов. Большинство высоковольтных систем содержат керамические держатели для проводов или керамическое покрытие для изоляции проводов, проводящих электрические токи. Многие промышленные компании теперь используют керамическую изоляцию вместо стеклянной.

Хлопок

В сухом виде хлопок является отличным изоляционным материалом. Он обычно используется в тканевой ленте для изоляции электрических проводов и защиты людей от поражения электрическим током.Однако, когда хлопок влажный, он больше не является эффективным изолятором и может даже стать проводником электричества.

Бриллиант

Большинство алмазов являются изоляторами из-за их прочных углеродных связей. Голубые бриллианты являются исключением, поскольку в них содержится достаточно бора, чтобы сделать их полупроводниками. Однако алмазы не являются теплоизоляторами; они довольно эффективно проводят тепло. Вы найдете алмазную изоляцию во многих электрических машинах, таких как генераторы и электродвигатели.

Стекловолокно

Стекловолокно - очень распространенный изоляционный материал.Он состоит из стекловолокна и пластика, сплетенных в плоский лист. Когда стекловолокно используется в качестве электроизоляции, его часто плотно обвивают вокруг высоковольтных проводов и жил кабеля. Во многих проводах в высокотемпературных системах, таких как печи или печи, используются провода из стекловолокна.

Стекло

Крошечные стеклянные волокна используются в стекловолокне, но само стекло также может использоваться в качестве изолятора. Стекло было популярным электрическим изолятором в телефонах и линиях электропередач до того, как стали доступны другие материалы, такие как керамика и стекловолокно.Теперь вы скорее найдете стеклянные изоляторы в антикварных магазинах, чем в повседневной жизни.

Нефть

Изоляционное масло, также известное как трансформирующее масло, имеет множество практических применений. Он содержится в маслонаполненных трансформаторах, высоковольтных переключателях, автоматических выключателях, конденсаторах и люминесцентных лампах. Трансформаторное масло необходимо заменять до того, как оно разложится, но в целом это стабильный электрический изолятор.

Бумага

Натуральная целлюлоза в бумаге делает ее прочным электрическим изолятором.Многие ранние электрические машины были сделаны из картона или картона, который состоял из многих слоев сухой бумаги. Позже электрические и телефонные кабели часто изолировали толстой бумагой, хотя многие компании заменяют эти кабели пластиковой изоляцией.

Пластик

Пластик - один из самых популярных видов электроизоляции. Он используется для изоляции проводов (особенно из ПВХ или поливинилхлорида) в транспортных средствах, коммерческих зданиях и жилых домах. Вы также найдете ПВХ и другие типы пластиковой изоляции в электрических постельных принадлежностях и обшивке.Пластик часто используется для замены старой резиновой изоляции.

Фарфор

Фарфор похож на керамику, но он сделан из белой глины и обжигается при гораздо более высокой температуре. По этой причине фарфор прочнее керамики и может использоваться для изоляции более электропроводящих материалов при более высоких напряжениях. Вы найдете фарфоровые изоляторы на линиях электропередач и подстанциях.

Чистая вода

Возможно, вы слышали, что электричество проходит через воду, но это не совсем так.Чистая вода - вода без растворенных солей и металлов - является электрическим изолятором, а не проводником. Однако материалы, содержащиеся в нечистой воде, действительно проводят электричество. Вода для ванн, бассейна и другие повседневные воды вряд ли будут чистыми и поэтому могут быть опасны в сочетании с электрическими токами.

Резина

Каучук - проверенный временем материал для электроизоляции. Большинство электриков надевают резиновые перчатки, чтобы защитить их от поражения электрическим током, а защитные резиновые электрические коврики часто находятся перед блоками предохранителей и распределительными щитами.Силиконовый каучук часто используется в электроизоляции и оболочке проводов.

Дерево

В дереве много пустого пространства, что затрудняет прохождение электричества через него. Но это только в случае с сухой древесиной. Когда древесина намокает, она расширяется, оставляя меньше пустого пространства и облегчая проведение электричества. Вот почему древесина не часто используется в качестве промышленного изолятора.

Теплоизоляторы

Взгляните на список выше. Можете ли вы определить, какие материалы сохраняют тепло и защищают от электрического тока? Некоторые электрические изоляторы также действуют как теплоизоляторы, что означает, что они также не позволяют тепловой энергии проходить через их ковалентные связи.Эти материалы включают:

  • воздух - При ношении толстой одежды воздух задерживается на коже. Воздух удерживает тепло, но не пропускает его, что сохраняет тепло в зимнем пальто.
  • керамика - Ваша любимая чашка для кофе или какао, вероятно, керамическая кружка. Вероятно, это потому, что он сохраняет ваш напиток красивым и теплым в течение более длительного периода времени.
  • хлопок - Сухой хлопок - отличный теплоизолятор. Но если вы когда-нибудь носили зимой мокрые джинсы, то знаете, что их теплоизоляция уже не эффективна! Влажный хлопок не только не изолирует тепло, но и проводит его.
  • стекловолокно - В стенах большинства современных домов имеется пухлый розовый слой стекловолокна. Стекловолокно - очень эффективный теплоизолятор, способный удерживать тепло целых комнат и домов.
  • стекло - Хорошо сконструированные окна сохранят прохладу в доме в жаркий день. Это потому, что стекло является сильным теплоизолятором - оно препятствует прохождению тепла.
  • пластик - Пенопласт, например стаканчики из пенополистирола, используемые для горячих напитков, является эффективным теплоизолятором.Он удерживает тепло с одной стороны (напитка) и предотвращает его выход с другой стороны (ваша рука).

Электрические изоляторы и экранирование | Экранирующие материалы EMI

Электроизоляционный материал обеспечивает изоляцию, поэтому внутренние электрические заряды не протекают свободно; очень небольшой электрический ток будет проходить через него под действием электрического поля.Это контрастирует с другими материалами, полупроводниками и проводниками, которые легче проводят электрический ток. Свойство, которое отличает изолятор, - это его удельное сопротивление; изоляторы имеют более высокое удельное сопротивление, чем полупроводники или проводники.

Запросите расценки на электрические изоляторы и ткани для вашего проекта или свяжитесь с Fabri-Tech для получения дополнительной информации.

Что такое EMI?

Электромагнитные помехи или (EMI) - это помехи, создаваемые внешним источником, которые влияют на электрическую цепь посредством электромагнитной индукции, электростатической связи или проводимости.Помехи могут ухудшить характеристики цепи или даже остановить ее работу. Природные и техногенные источники EMI, в том числе:

  • Мобильные телефоны
  • Молния
  • Солнечные вспышки
  • Радио
  • Телевизоры
  • Системы зажигания
  • Сотовые сети

Варианты электроизоляционных материалов

Мы работаем с многочисленными типами экранирования от электромагнитных помех и электрических изоляторов для обеспечения вашего интерфейса и экранирования от электромагнитных помех.Электроизоляционные материалы и защитные ткани, с которыми мы работаем, включают, но не ограничиваются:

Запросите расценки на электрические изоляторы и ткани для вашего проекта или свяжитесь с Fabri-Tech для получения дополнительной информации.

Полностью настраиваемые материалы для защиты от электромагнитных помех

Независимо от цели защиты, все электрические экранирующие материалы и ткани, с которыми мы работаем, можно полностью настроить в соответствии с требованиями дизайна вашего продукта. Это включает в себя форму, размеры и толщину, которые можно отрегулировать в соответствии с вашими потребностями.Диапазон доступных вариантов экранирующих материалов от электромагнитных помех Fabri-Tech позволяет вам проектировать ваши продукты так, как вы хотите и какими они должны быть.

Как и все, что мы производим, наши электрические изоляторы и тканевые изделия изготавливаются на заказ в соответствии с вашими требованиями к дизайну. Однако вам не придется платить непомерные цены, обычно связанные с «заказной» работой. Fabri-Tech обладает опытом, ноу-хау и технологическими знаниями для производства индивидуальных деталей и компонентов для наших клиентов по разумным ценам.

Когда использовать материал EMI

Fabri-Tech работает с несколькими изоляторами и тканями, чтобы добавить к вашим продуктам различные уровни защиты от электричества и электромагнитных помех. Наш электроизоляционный материал используется в устройствах по разным причинам, в том числе:

  • Проблемы с шумом
  • Защита от экстремальных температур и окружающей среды
  • Вибрация
  • Защита экрана от электромагнитных помех
  • Помехи EMI / RFI
  • Электрооборудование
  • И многие другие

Используя наши высококачественные электрические экранирующие материалы, Fabri-Tech будет работать с вами, чтобы создать идеальное решение для защиты от электромагнитных помех для ваших проектных нужд.

Свяжитесь с Fabri-Tech сегодня

Специалисты

Fabri-Tech будут работать с вами, чтобы выбрать правильный интерфейс EMI и защитные материалы для вашего проекта. Независимо от того, что требуется для вашей конструкции, у нас есть электрические изоляторы для обеспечения защиты от электричества и электромагнитных помех, которые точно соответствуют вашим уникальным спецификациям. По сути, нет никаких ограничений на то, что мы можем создать для наших клиентов.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить дополнительную информацию о наших электрических изоляторах и возможностях экранирования электромагнитных помех, или запросите ценовое предложение сегодня.

Электрический изолятор - обзор

6.4 Диэлектрические свойства полимерных композитов

Диэлектрические материалы обычно используются в полупроводниковом секторе в качестве изолирующего слоя, особенно в микросхемах, конденсаторах, антеннах и во многих других электронных устройствах. Классически диэлектрические материалы могут включать использование керамики, стекла, пластмасс, слюды и оксидов металлов, хотя иногда дистиллированная вода, сухой воздух и вакуум могут рассматриваться как исключительные и превосходные оловянные диэлектрические материалы.Каннан и др. (2005) заявили, что диэлектрические материалы подразделяются на две категории: (1) низкий диэлектрик (низкий - k ) и (2) высокий диэлектрик (высокий - k ). Поскольку размеры электронных компонентов продолжают уменьшаться, потребность в материалах с низкой диэлектрической проницаемостью (low- k ) становится все более важной, даже несмотря на то, что обычно используются материалы как с низкой, так и с высокой диэлектрической проницаемостью (Nikolic et al., 2003). Для применений с низкой диэлектрической проницаемостью из-за их более высокой гидрофильности и наличия функциональных групп органические материалы считаются идеальными (Nikolic et al., 2000). Согласно Kannan et al. (2005), материалы считаются материалами с низкой диэлектрической проницаемостью, если их диэлектрическая проницаемость меньше 2. Помимо диэлектрической проницаемости, материалы для применения в диэлектрике также должны иметь хорошую термическую стабильность и адгезию к подложке, низкую термоусадку, способность устойчивы к растрескиванию, низкой растворимости в воде и низкому влагопоглощению (Nikolic et al., 2000, 2003, 2006; Du et al., 2012; Damman et al., 1994).

Были тщательно изучены натуральные волокна и синтетические волокнистые материалы для диэлектрических применений.Разработано большинство композиционных материалов для диэлектрика с использованием как природных, так и синтетических полимеров. Натуральные волокна предпочтительны из-за их гидрофильных характеристик, из них могут быть изготовлены изделия различной формы, которые также обладают хорошими механическими и диэлектрическими свойствами (Avakian et al., 1996; Sinh et al., 2012). Кроме того, некоторые натуральные волокнистые материалы, такие как перья и кокосовое волокно, имеют полость в центре, что обеспечивает поглощение шума и может быть полезным для диэлектрических применений.Композитные диэлектрики из натуральных волокон являются биоразлагаемыми и получены из экологически чистых и экологически чистых источников, которые противоположны традиционным диэлектрическим материалам, то есть стеклу и керамике. Биоразлагаемые волокнистые полимерные композиты для диэлектрических материалов, предназначенные для электронных компонентов, оказывают меньшее воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционными. Натуральные белковые волокна, то есть шелк и шерсть, имеют более низкую диэлектрическую проницаемость, в то время как натуральные целлюлозные волокна имеют схожий тангенс угла потерь, диэлектрическую проницаемость при одинаковой плотности.По сравнению с неорганическими и органическими материалами, неорганические стеклянные волокна имеют самую низкую диэлектрическую проницаемость и самую высокую плотность. Большинство известных диэлектрических материалов зависят от уровня влажности и содержания влаги.

По данным Mehta and Parsania (2006) и Parida et al. (2015) диэлектрическая постоянная ( ε ′) материала измеряется на основе его поляризации, в то время как накопленный заряд, приложенный параллельно пластинам, действует как конденсатор в качестве внешнего электрического поля. Между тем, по данным Sreekumar et al.(2012) в реальных условиях над конденсатором в вакууме он определяется как отношение емкостей конденсатора. Более высокая степень поляризации - это когда показано более высокое значение диэлектрической проницаемости. В гетерогенных материалах из-за различий в проводимости волокна и матрицы может возникать межфазная поляризация (Parida et al., 2015). Эффект межфазной поляризации возникает на низкой частоте, когда отмечается высокая диэлектрическая проницаемость. В низкочастотных областях вероятность того, что общая ориентация полярных молекул высока из-за ориентации поляризации.С другой стороны, ориентация электрического диполя ограничивается из-за меньшего временного интервала на более высокой частоте (Parida et al., 2015). Следовательно, наличие наполнителя, его полярная группа и частота внешнего электрического поля влияли на диэлектрическую проницаемость (Chand and Jain, 2005; Joseph and Thomas, 2008).

Электрические потери - это когда напряжение прикладывается, когда количество энергии рассеивается в цепи материалов. Рассеивание энергии известно как коэффициент рассеяния (tan δ ) и обычно выражается тангенсом угла потерь, тогда как это отношение рассеяния электроэнергии в материалах к чистой мощности в цепи.Tan δ - это количество электрической энергии, которая преобразуется в тепло для измерения изоляционного материала. Коэффициент потерь ( ε ′) - это средний коэффициент мощности за заданный период. Согласно Sreekumar et al. (2012), коэффициент потерь также может отражать передачу, распределение и потери. Как механические, так и электрические стимулы материала, полимерная вязкоупругая природа вызывала отклики. Два основных фактора коэффициента потерь ( ε ′) - это дипольная поляризация и ионная проводимость (Chand and Jain, 2005).

Электроизоляционные материалы | Custom Materials Inc.

Электричество неразрывно связано с нашей жизнью во всех сферах, от приготовления еды до развлечений. Электричество, питающее и контролирующее почти все аспекты нашей жизни, может использоваться как средство добра или зла. Что делает электричество интересным явлением, так это его невидимая, но мощная сила. Простая искра провода может шокировать кого-нибудь до смерти или осветить дом. Именно эта универсальность делает его такой востребованной силой.

Но если наши смартфоны и автомобили питаются от электричества, то именно изоляторы позволяют безопасно использовать его. В этой вселенной тепла, давления и движения определенные вещества обладают способностью отталкивать заряженные частицы, что делает их потенциальными электрическими изоляторами.

Что такое изолятор?

Изолятор - это материал, который предотвращает прохождение электрического тока по его поверхности. Изоляторы, состоящие из разных материалов, обладают разными свойствами, которые определяют их уникальные свойства.Если вы посмотрите на стандартную конструкцию многих электрических устройств, вы заметите, что большинству из них требуется нейтральная поверхность, на которой располагается их проводящий элемент (обычно металл). Это связано с тем, что изолирующие свойства этих неметаллических материалов позволяют контролировать электрический поток.

Изоляторы

в инженерном контексте обычно называют материалами, которые можно разделить на две категории - твердые и жидкие. Эти два материала могут быть дополнительно разделены на различные типы изоляционных материалов в зависимости от их состава.

Твердые изоляторы

Из материалов или веществ с твердой конструкцией образуются твердые изоляторы двух видов - диэлектрики и стекло / керамика. Хотя материя, которая относится к этим двум главам, состоит из разных видов веществ, они оба обладают одинаковой способностью терять электрическую проводимость под действием электрического заряда. Эти материалы обычно представлены в виде тонких слоев, на которых располагается проводящий слой. Таким образом, они создают барьер, который позволяет току течь только в одном направлении.

Некоторые из наиболее распространенных материалов твердых изоляторов:

  • Стекло / керамика, например, диоксид кремния (кварцевое стекло) и каменная соль или хлорид натрия (используется для поваренной соли).
  • Пластмассы, изготовленные из органических материалов со сложной жидкой или газообразной структурой. Графитовые электроды и тонкая углеродная фольга также используются в качестве отличных изоляторов.
  • Медь - наиболее широко используемый проводник электричества в проводах, но почти любой металл в той или иной степени проводит электричество.Есть несколько вариантов подключения, которые могут быть полезны: магнитный провод, проволочные катушки и изолированный провод.

Если говорить о полном списке изоляционных материалов, то он бесконечен, поскольку пластмассовая промышленность является наиболее производительной отраслью современной эпохи.

Жидкие изоляторы

Известные своей способностью бесконечно удерживать электрический заряд, свойства жидких изоляторов сделали их одним из наиболее широко используемых веществ в науке электромагнетизма.Эти материалы обычно используются для изготовления конденсаторов, основной принцип работы которых заключается во временном накоплении электричества для обеспечения плавности потока. Жидкие изоляторы также используются для изготовления электрических и электромагнитных волноводов, которые используются для передачи информации со скоростью света.

Обычные твердые или жидкие изоляторы включают:

Десять примеров изоляторов

Наиболее эффективными электрическими изоляторами для создания барьера между проводниками и удержания электрических токов под контролем являются:

  • Резина
  • Стекло
  • Чистая вода
  • Нефть
  • Воздух
  • Бриллиант
  • Сухая древесина
  • Сухой хлопок
  • Пластик
  • Асфальт

К прочим прочным изоляторам относятся:

  • Стекловолокно
  • Сухая бумага
  • Фарфор
  • Керамика
  • Кварц

Понимание изоляторов на молекулярном уровне

Каждый материал на молекулярном уровне имеет определенную структуру.И это конкретное расположение также отвечает за физические свойства изолятора. Расположение молекул в изоляторе таково, что тепло (температура), электричество (заряды) и другие потенциально проводящие элементы не могут проходить через него так легко. Причина этого - связь между атомами в химическом соединении

.

Независимо от того, является ли изолятор твердым или жидким, он должен иметь поверхность, которая связана с другими подобными молекулами. При таком количестве молекул, связанных вместе, потенциальное пространство между ними меньше, что предотвращает любой поток электричества.Таким образом, изоляторы имеют высокую связь и энергию между атомами в их объемных конфигурациях.

Как работает изолятор?

По сути, изолятор работает, блокируя движение электронов по своей поверхности. Согласно определению, проводник позволяет течь электричеству, имея большое количество доступных и подвижных электронов. Это позволяет электронам набирать энергию и тем самым перемещаться по проводнику, например по металлу. Например, если жидкость или газ содержат ионы, то ионы можно заставить течь как электрический ток, а материал является проводником.А изолятор - полная противоположность - он физически предотвращает поток, не имея легкодоступных электронов.

Проводник может быть металлическим или неметаллическим; разница в том, что первый позволяет электрическому заряду перемещаться за счет взаимодействия, а второй требует, чтобы заряд был удален за счет трения. Единственное практическое различие между проводником и изолятором - это соотношение мобильных электронов на поверхности и доступных электронов в объеме.

Расположение атомных связей таково, что затрудняет удаление электронов внешней оболочки из молекул.По сути, эти молекулы, присутствующие на поверхности, имеют электроны своей внешней оболочки, сильно вложенные в связывающую сеть. Это делает их мобильность очень минимальной, а также лишает их свободы передвижения за плату.

Самые удаленные электроны - это те, которые обычно движутся вместе с электрическим током. Но, как было сказано ранее, их мобильность низкая, что делает их бесполезными для потенциального перетока электричества.

Зачем нужны электроизоляционные материалы

1.Они поддерживают электрическую целостность

Наиболее важной особенностью электрических изоляторов является их способность удерживать электрический заряд - либо отрицательный, либо положительный. Благодаря этому свойству изоляторы можно использовать в качестве барьера, через который электрические заряды могут проходить без утечки. Таким образом, изоляторы дают нам драгоценную способность преобразовывать электричество из дикой, неконтролируемой силы в чистый, контролируемый поток энергии, который можно использовать по желанию.

2. Они уступают дорогу более безопасной транспортировке электроэнергии

Одним из наиболее важных свойств изоляторов является их способность блокировать ток, чтобы дать нам возможность решать, как мы его использовать.Они являются благом для энергетических компаний, которые хотят транспортировать свой источник энергии в назначенные места или хотят использовать энергию от источника и отправить ее обратно по проводнику.

3. Они помогают нам в мерах безопасности

Безопасность - всегда самая важная забота в мире энергетики. Несмотря на все наши попытки сократить количество несчастных случаев, вызванных электричеством, факт остается фактом. Однако эти несчастные случаи можно свести к минимуму, приняв меры предосторожности. Первый шаг в этом направлении - использование изоляторов в качестве барьера между источником энергии и людьми.Используя изоляторы на электростанциях и опорах (они определенно используются), мы можем контролировать способы передачи энергии к нам.

4. Безопасное использование

Для безопасной работы во многих устройствах и инструментах, которые мы используем в повседневной жизни, используются изоляторы. Если мы думаем об электронных системах зажигания и, в целом, об электромобилях, то в обоих местах используется изолятор, чтобы минимизировать риск повреждения. Возьмем, к примеру, фен. Если бы устройство было сделано без изолятора, то его мощность в 800 Вт обожгла бы ваши волосы и кожу.

0 comments on “Изоляторы электрические: Электрические изоляторы: назначение, виды, конструкция, классификация

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *