СПРАВОЧНИК МОЛОДОГО РАДИСТА

       

Электроизоляционные материалы


Вещества, обладающие очень малой электрической проводи­мостью, называются электроизоляционными материалами или диэлектриками. К ним относят газы, некоторые жидкости (минераль­ные масла, лаки) и почти все твердые тела, кроме металлов и угля. Основные свойства диэлектриков характе­ризуются следующими параметрами.

В сильном электрическом поле молеку­лы диэлектрика расщепляются на ионы и диэлектрик проводит ток. Напряженность электрического поля, при которой начина­ется ионизация молекул диэлектрика, на­зывается пробивной и измеряется в воль­тах на метр (В/м).

Диэлектрическая проницаемость харак-теризует электрические свойства материала. Практически все материалы сравнивают с воздухом, для которого относительная Ди­электрическая проницаемость принимается равной единице. Если между пластинами воздушного конденсатора поместить другой диэлектрик, например слюду с диэлектри­ческой проницаемостью 8=7, емкость кон­денсатора увеличится в 7 раз.

Под действием электрического поля происходит смещение положительных и отрицательных зарядов в атомах диэлектрика, что приводит к его поляризации.

В переменном электрическом поле смещение электронов будет также переменным; усиливается движение частиц диэлектрика, что приводит к его нагреванию. На нагревание затрачивается энергия, возникают диэлектрические потери.


Рис. 4. Векторная диаграмма токов


Диэлектрик, в котором имеются потери энергии, эквивалентен электрической цепи, состоящей из емкостного и активного сопро­тивлений. Ток I в такой цепи можно представить в виде двух со­ставляющих: активной Iа и реактивной Iр (рис. 4). Чем больше по­тери энергии, тем больше активная составляющая тока и угол б на векторной диаграмме. Поэтому количественно диэлектрические потери характеризуются тангенсом угла диэлектрических потерь S. Чем меньше tg о, тем выше качество диэлектрика.

Кроме перечисленных величин диэлектрик характеризуется теп­лоустойчивостью, гигроскопичностью, механическими свойствами.
Рассмотрим диэлектрики, наиболее широко применяемые в радио­технических устройствах.

Волокнистые материалы. Конденсаторная бумага, пропитанная изоляционным материалом, выпускается толщиной 0,006 — 0,24 мм и используется в качестве диэлектрика в конденсато­рах или для изоляции проводов.

Таблица 19



Материал

Диэлектри­ческая про­ницаемость

Пробивная напря­женность электри­ческого поля, В/м

Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте

Нагрево-стойкость, °С

50 Гц

1 МГц

Асбест

 —

2*106

0,7

 —

400

Бакелит

4 — 4,6

(10*40)106

 0,05 — 0,12

 —

 —

Кабельная бумага

4 — 4,8

30*106

0,35

 —

 —

Гетинакс

5-6,5

(10-5-30)106

 0,02

0,03

150

Карболит

4,-6

(2-10)106

0,0001 — 0,03

 —

100

Керамит

7,5

(15-5-20) 106

 —

0,0007 — 0,0018

1200

Лакоткань

2,8-7,7

(20-5-50)106

0,07 — 0,16

0,09 — 0,19

105

Микалекс

8 — 10

(15-20)106

0,005

0,02

 —

Мрамор

8 — 10

(6- 10). 106

0,005 — 0,01

 —

70 — 100

Плексиглас

3 — 3,6

(18-20). 106

0,02 — 0,05

0,06

60

Полистирол

2,2-2,6

(25-50) 106

0,0002

0,0002

70 — 90

Поливинилхлорид

3,1 — 3,5

50.106

0,02

 —

 —

Полиэтилен

2,2

(40- 150) -106

0,03

0,03

70

Фтороиласт-4

1,9 — 2,2

(40-250). 106

 —

0,0002

300

Прессщпан

3 — 4

(9-5-12). 106

0,02

0,02 — 0,03

 

Радиостеатит

6

20* 106

0,0006

,0003 — 0,0008

 

Радиофарфор

6

(15-20) -106

0,009

,0027 — 0,004

1200

Резина

2,6 — 3

(15-25)- 106

0,005 — 0,03

 —

50

Слюда мусковит

4,5 — 8

(50- 200) -106

0,001

0,001

400

Слюда флогопит

4-5,5

(60- 125). 106

0,005 — 0,01

0,005-0,01

800

Стеатит

5,5 — 6,5

(20- 30) -106

О.ООС6

0,0015-0,002

1400

Стекло

4-10

(20- 30) -106

0,0005-0,001

0,001

500 — 1700

Текстолит

7

(2-8)-106

, 0,02

0,08

120

Тиконд

25-80

(15-20) -106

0,0003

0,001 — 0,002

1200

Ультрафарфор

6,3 — 7,5

(15-30) -106

0,002

0,0006

1400

Электротехнический фарфор

6,5

20*106

 —

0,005 — 0,01

1200

Фибра

2,5-8

(2-5-6). 106

0,02

0,06 — 0,07

100

Натуральный шелк

4,5

 —

 —

0,01 — 0,02

100

Шеллак

3,5

(20- 30) -106

0,01

 —

80

Эбонит

4-4,5

25- 106

 —

0,01-0,015

60

Стекловидная эмаль

4-7

(20ч- 25)- 106

 

 

300




Прессшпан — электрокартон, пропитанный парафином или специальными лаками, выпускается толщиной 0,1 — 3 мм и применя­ется для изготовления каркасов трансформаторов и катушек.

Фибра получается из бумаги, обработанной водным раствором хлористого цинка, что вызывает сильное набухание волокон клет­чатки и их соединение. Электрические свойства ее невысоки. При­меняется в цепях питания.

Асбест — минеральный волокнистый материал, выпускается в виде шнура, ткани или картона и служит для изготовления- огне­упорных материалов. Используется для изоляции в электронагрева­тельных приборах и изготовления каркасов мощных сопротивлений.

Лакоткань — хлопчатобумажная, шелковая или стеклянная ткань, пропитанная лаком, выпускаемая в виде полотна или трубки. Полотно применяют для изоляции обмоток трансформаторов, труб­ку — для изоляции монтажных проводов,

Пластмассы и синтетические материалы. Кар бол и т — пласт­масса, изготовляемая из волокнистых или порошковых органических веществ и смолы. Изделия из карболита дешевы, но хрупки и не поддаются механической обработке. Для высокочастотных цепей карболит непригоден.

Эбонит — каучуковая пластмасса. Легко обрабатывается, но о течением времени сильно меняет свои свойства и, кроме того, не допускает даже небольшого повышения температуры. В высокочас­тотных цепях не применяется.

Полистирол имеет очень малые диэлектрические потери и большую пробивную напряженность. Негигроскопичен, легко обраба­тывается. Используется для изготовления деталей высокочастотных цепей (каркасы катушек, изоляция высокочастотных кабелей и т. д.). Из полистирола изготовляют тонкую изоляционную ленту (стиро-флекс) и тонкие прокладки (полифлекс).

Полиэтилен — эластичный полупрозрачный материал с ма­лыми диэлектрическими потерями. Применяется для каркасов кон-» турных катушек и изоляции высокочастотных кабелей.

Политетрафторэтилен (фторопласт-4) — порошок бе. лого цвета, перерабатываемый методом спекания; холодостоек, со­храняет гибкость при низких температурах, обладает высокой на-гревостойкостью (около 300 °С) и исключительной стойкостью к хи­мическим реагентам.


На него не действуют серная, соляная, азотная и плавиковая кислоты, а также щелочи; некоторое влияние оказыва­ют расплавленные щелочные металлы и атомарный фтор при повы­шенных температурах. По стойкости к химическим активным веще­ствам превосходит золото и платину. Он негорюч, не растворяется ни в одном из известных растворителей, негигроскопичен и не сма­чивается водой, а также другими жидкостями. По электроизоляцион­ным свойствам (табл. 19) принадлежит к лучшим диэлектрикам, особенно в полях высоких и сверхвысоких частот.

Поливини л хлорид — прозрачный или окрашенный эла­стичный материал. Используется для изоляции проводов, в том чис­ле подземных кабелей. Для радиоцепей непригоден из-за больших диэлектрических потерь.

Плексиглас — органическое стекло, которое может быть ок­рашено в разные цвета. Применяется как изолятор, декоративный материал, для изготовления шкал, линз и др.

Слоистые пластики. Гетинакс — пластмасса на бумажной основе, которая хорошо обрабатывается и применяется для изоляции низкочастотных цепей.

Текстолит — пластмасса на текстильной основе. Легко об­рабатывается, но имеет большие диэлектрические потери. При повы­шении температуры диэлектрические свойства изменяются. В цепях высокой частоты используют только текстолит, изготовленный на ос­нове стеклянной ткани.

Керамика. Керамические материалы и изделия получают обжи­гом, мелко измельченной минеральной массы. Керамика — один из наиболее высококачественных изоляционных материалов. Применя­ется в виде готовых изделий, так как не поддается механической обработке.

Электротехнический фарфор используется для из­готовления изолирующих устройств в цепях питания. Для высоко­частотных цепей непригоден из-за больших диэлектрических потерь.

Радиофарфор имеет меньшие диэлектрические потери, чем электротехнический, и применяется для изготовления каркасов кату­шек, ламповых панелей и мелких деталей высокочастотных цепей.

Ультрафарфор обладает еще меньшими диэлектрическими потерями и используется для изоляции высокочастотных цепей в ультракоротковолновой аппаратуре.



Высокочастотная керамика (пирофилит, стеатит, ке­рамит, тиконд, термоконд и др.) — это искусственные керамические материалы. Они огнеупорны и обладают малыми диэлектрическими потерями. Электрические свойства их мало зависят от температуры. Некоторые сорта керамики (тиконд, термоконд) имеют отрицатель­ный температурный коэффициент (при повышении температуры их диэлектрическая проницаемость уменьшается). Конденсатор из ти-конда при нагревании уменьшает емкость. Этим свойством пользу­ются, компенсируя увеличение индуктивности катушек и емкости конденсаторов другого типа при повышении температуры. Высоко­частотную керамику применяют в качестве диэлектрика для конден­саторов и как материал для каркасов контурных катушек.

Различные изоляционные материалы. Слюда — минерал, обла­дающий хорошими электроизоляционными свойствами, негигроскопи­чен и теплостоек. Мусковит (прозрачные пластинки) — одна из раз­новидностей слюды, используемая в качестве диэлектрика для кон­денсаторов. Флогопит (бурого цвета) — другая разновидность слю­ды, применяемая для изоляции электронагревательных приборов. Микалекс — измельченная в порошок и спрессованная с тонкораз­молотым легкоплавким стеклом слюда.

Мрамор — естественный минеральный материал, применяе­мый для монтажа распределительных щитов. Для работы на радио­частотах непригоден из-за больших диэлектрических потерь.

Стекло используют для изготовления баллонов электрова­куумных приборов, а также для производства стекловолокна и стеклобумаги.

Резину получают из каучука (естественная смола) вулкани­зацией и используют главным образом для изоляции проводов низ­кочастотных цепей. В настоящее время применяют синтетический каучук.

Основные свойства перечисленных диэлектриков приведены в табл. 19. Кроме этих материалов для изоляции радиодеталей и проводов применяют лаки, эмали, компаунды и клеи.

Про ниточные лаки служат для пропитки волокнистой изоляции и обмоток трансформаторов.


Пропитанный лаком изоля­ционный материал менее гигроскопичен и имеет большую пробив­ную напряженность.

Покровные лаки применяют для лакировки поверхности изделий, что улучшает их диэлектрические свойства и внешний вид.

Эмали — покровные лаки с добавлением органического на­полнителя, который повышает твердость пленки и одновременно окрашивает ее. Используют для изоляции проводов.

Компаунды — сложные составы, применяемые для пропит­ки и заливки. По составу компаунды делят на битумные и смоля­ные (битум — твердый углеводород). Битумные компаунды перед употреблении расплавляют, при комнатной температуре они затвер­девают. Смоляные компаунды жидки при комнатной температуре, . после пропитки и заливки они твердеют и уже не плавятся.

К л е к применяют для склеивания различных деталей, крепле­ния деталей на шасси и витков обмоток. Наиболее универсальными являются клеи БФ.

Клеи БФ-2 и БФ-4 служат для склеивания металлов, пластмасс, дерева, органического стекла, фарфора, керамики, кожи, тканей, бумаги, эбонита в любом сочетании этих материалов.

Для склеивания тканей, фетра, войлока, резины, целлофана используют клей БФ-6. Он, пригоден для гибких пленок.

Для склеивания деталей из полистирола применяют полисти-рольный клей, состоящий из бензола и полистироловой стружки. Его используют также для закрепления концов обмоток высоко­частотных катушек..

Клеящими свойствами также обладают. бакелитовый и шеллач­ный лаки.

 

 

 



Содержание раздела