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    絕緣材料在電機電器中的應用

    絕緣材料又稱電介質,它在直流電壓作用下只有微小的電流通過,其電阻率大于107a·m,可以用它來隔離不同電位的帶電體材料。它是一個統稱,我們應用的環氧板、云母板、等一系列的絕緣板等都是屬于絕緣材料的一種。

    在電氣設備中,它把電位不同的導體隔離開來,以保證電機電器的正常運行,達到能量轉換、能量傳輸與信息傳輸的目的。如在電機中,導體周圍的絕緣材料將匝間與接地的定子鐵芯隔離開來。用絕緣子將高壓輸電線與接地鐵塔隔離開來;用絕緣體將電纜的導體與接地的護層隔離開來。

    在不同的電氣設備中,根據產品技術要求的需要,絕緣材料往往還起著其他某些不同的作用,例如散熱冷卻,機械支撐和固定,貯能、滅弧,改善電位梯度,防潮,防霉,防輻照以及保護導體等。

    絕緣材料是電氣產品的關鍵材料,沒有絕緣材料就沒有電機電器和電子產品的發展;電氣設備的發展同時促進了絕緣材料的發展。大體上,電機、電器設備都是由導體材料、磁性材料、絕緣材料與結構材料構成,除了金屬材料之外就是天然或合成的高分子材料。

    在電機、電器運行中,不可避免地受到電、熱、機械、化學甚至輻射等各種因素的作用,而絕緣材料則是以天然或合成高分子為主所構成的材料,對這些因素更為敏感,容易變質劣化,致使設備損壞,所以說“絕緣是電機的心臟”。

    絕緣對電氣設備的壽命和可靠性具有決定的作用,一旦絕緣出故障,無論何種電氣設備都將失去其運行能力,據國外早些時絕緣材料是決定電氣設備技術性能的重要因素,先進的絕緣材料和新穎的絕緣候的統計,電氣故障中有70%與絕緣有關。技術對提高電氣設備的性能、應用壽命、成本比和改進電氣設備的功率質量比都具有顯著的作用。

    例如500kVSF6絕緣組合開關,其體積僅為空氣開關的1/20。據報道,從1900年到1967年0.75kW的電機質量由40kg減少到10kg。自1920年以來,每10年降低15%~20%,導致這種重要變化的原因是采用耐熱性高的絕緣材料。如一臺A級(105℃)絕緣的電動機采用H級(180℃)絕緣之后可以縮小體積約30%~50%,減輕質量25%~40%,節約銅20%,硅鋼片30%~40%,鑄鐵20%。

    每生產10MW電機可節約銅2t、鋼鐵20t、硅鋼片25t。當然,采用同一機座號,用耐熱指數更高的絕緣材料,可以提高功率或延長電機使用壽命,如軋鋼電機明顯地延長維修期達兩倍以上。在電子設備中印制電路板和大規模集成電路是當代電子計算機的兩大支柱。高級印制板和優質封裝材料的發展,有力促進計算機向小型化、多功能發展。

    在電氣設備用材料中,絕緣材料占相當的比例,如一臺300MW水冷發電機中絕緣材料質量達24t;一臺3260kW電力變壓器絕緣材料占其總質量的34%;一臺輕水反應堆所用電線電纜絕緣重達270t。

    絕緣材料大多為高分子材料,原材料來自石油化工產品,其費用較高。據統計,在電氣設備的費用中,絕緣材料的費用約占50%左右,因此采用質優而價格適中的絕緣材料,對降低電氣設備的成本,有不可忽視的作用。

    由此可見,電氣設備的絕緣水平,在一定程度上是電氣工業技術水平的重要標志之一,其地位和作用將愈來愈重要。尤其是在發電機組和輸電網大容量化及家用電器日益普及的今天,如果絕緣材料低劣或不當,將到處出現絕緣問題,影響電氣電子工業的發展,影響國民經濟的可持續發展,甚至危及用戶的生命財產安全。

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