„Elektrimaterjalid“ kokkuvõte (0)

„ Elektrimaterjalid “ kokkuvõte
Gaasidest kasutatakse isoleermaterjalidena enim õhkuu, lämmastikku ja elegaasi. Kõige sagedasemat kasutust leiab õhk, mis on isolaatoriks näiteks õhuliini juhtmete ja mitmesuguste muude pingeseadmete osade vahel. Õhk on samal ajal ka õhklülitites ka elektrikaare kustutajaks. Kõrgepingeseadmetes on voolujuhtivate osade vahekaugus suur.
Vesinik leiab kasutust väikese tiheduse ja suure soojusmahtuvuse tõttu suurte elektrimasinate jahutamisel. Inertgaase kasutatakse hõõg- ja gaaslahenduslampide täitmisel. Heeliumi kasutatakse enamasti vedelas vormis, et madalal temperatuuril ülijuhtivat keskkonda saavutada.
Elegaas, mille elektriline tugevus on õhu omast 2,5 korda suurem, leiab laialdast kasutust gaasisolatsiooniga jaotlates, trafodes ja võimsuslülitites. Gaasisolatsiooniga 110kV jaotla maht on vastava õhujaotla mahust lausa 5 ... 10 korda väiksem. Elegaasi probleemiks on juba 600 kPa rõhu all veeldumine, ent seda leevendab elegaasi segamine lämmastikuga.
Enimkasutatavad vedelikud on naftast valmistatud isoleerõlid, millest enimlevinud on trafoõlid. Need on jõutrafode õlibarjäärisolatsiooni peamine koostisosa ja täidavad ka jahutava keskkonna ülesannet. Trafoõli kasutatakse ka poorsete isoleeride immutamiseks ja elektrikaare kustutamiseks õlilülitites. Trafoõli omaduste näitajatel on suured vahemikud, kuna vedeldielektrikute omadused sõltuvad rohkelt neis olevatest lisanditest. Trafoõli puuduseks on tule- ja plahvatusohtlikkus.
Kondensaatori- ja kaabliõlid on trafoõlist paremini puhastatud, seega nende põhiomadused on paremad. Kondensaatoriõli kasutatakse kondensaatoripaberi immutamiseks, et isolatsiooni elektrilsit tugevust ja dielektrilist läbitavust suurendada. Kaabliõli kasutati kaablipaberi immutamiseks ja õlikaablite täiteks. Paberõliisolatsiooniga kaablid pole enam nii populaarsed .
Tahked isoleermaterjalid moodustavad suurima isoleermaterjalide grupi. Kasutusel on nii looduslikud kui ka tehismaterjalid , ent enamjaolt ikkagi tehismaterjalid, neid saab spetsiifilisemalt ära kasutada. Keemilise koostise järgi jaotatakse isoleermaterjalid orgaanilisteks ja mitteorgaanilisteks, esimeste hulka kuuluvad eelkõige looduslikud- ja tehispolümeerid ning peamistest mitteorgaanilisteks materjalideks on vilk , klaas ja keraamika .
Polümeerid on kõrgmolekulaarsed orgaanilised materjalid, mis on moodustunud ühe või mitme monomeeri liitumisel kas polümerisatsiooni või polükondensatsiooni teel. Viimasel ajal kasutatakse enam aga võrkstruktuuriga polümeere, mille molekulide vahel on põiksidemed, mille tõttu on need polümeerid püsivamad ja paremate elektriliste omadustega.
Polümeerid võivad olla termoplastsed või termoreaktiivsed . Termoplastsed polümeerid ained võivad kuuma käes pehmeneda ja voolavaks muutuda, ent uuesti tahkudes nende omadused ei muutu. Termoreaktiivsed polümeerid on tootmisprotsessis pehmed , ent pärast enam ei tahkene.
Paber ja papp on tselluloosi, mida saadakse puidust, baasil valmistatud materjalid. Elektrotehnikas kasutatakse peamiselt kondensaatori- ja kaablipaberit. Kaablipaber on paksem . Kuna kuiv paber on poorsuse tõttu halbade omadustega, immutatakse paberit vaakumis vedeldielektrikuga. Immutatuna kasutatakse kondensaatoripaberit paberõliisolatsiooniga kõrgepinge kondensaatorite valmistamiseks. Viimasel ajal asendab paberit sünteetiline kile ja kaablipaberit asendab polüeteen.
Kummi lähteaineks on kautšuk. Vulkaniseerimise tagajärjel muutub kautšuki struktuur ja omadused paranevad. Vulkaniseerimisel lisatud vähese (1 ... 3%) väävli puhul saadakse elastne kumm, ent rohke (30 ... 35%) väävli lisamisel saadakse eboniit ehk kõvakumm. Tänapäeval kasutatakse üha rohkem eri koostisega sünteetilisi kautšukke. Koostisest sõltuvalt saadakse erinevate omadustega kumme: õlikindlad, ilmastikukindlad, kuumakindlad jne. Elektrotehnikas kasutatakse kummi juhtmete isoleerimiseks, kaitsekestadeks, isoleerkaitsevahendite valmistamiseks.
Isoleerpapid on -paberitest paksemad. Pappi kasutatakse kas siis õhus või õlis, viimases on papid poorsemad parema immutuse tagamiseks.
Tehispolümeerid moodustavad laia ja mitmekesise isoleeride rühma. Enimlevinud on polüeteen, mis on neutraalne termoplastne polümeer, see on mehaaniliselt tugev, elastne ja heade elektriliste omadustega. Kasutatakse laialt isoleermateralina ning torude , kile, tarbeesemete valmistamiseks. Võrkstruktuuriga polüeteeni kasutatakse kõrgepingekaablite isolatsioonina.
Silikoonid on kõrgmolekulaarsed ühendid, võivad olla nii vedelikud, elastomeerid või klaasjad polümeerid, mis taluvad kõrgeid temperatuure ja sobivad isolaatoriteks või kõrgtemperatuursete plastmasside sideaineks.
Polüstüreen on termoplastne polümeer, mis on väikse kuumakindluse ja mehaanilise tugevusega hea isoleermaterjal, mida kopolümeeritakse kautšukiga, et löögikindlust parandada.
Fluoroorgaanilistest polümeeridest on enamlevinud teflon . Tegu on mittepõleva termoplastiga, mis on püsiv hapete, leeliste, õli ja bensiini suhtes ning heade isoleerivate omadustega, töötemperatuur on ka kõrge.
Polüviüülkloriid on termoplastne polümeer, mis saadakse kloroeteeni polümeerides ja sel on head elektrilised omadused ning see peaaegu ei põle. Kasutatakse isolatsioonina juhtmetes, kaablikestadeks, kilena kleeplindi, plastikaadi jms. Valmistamiseks.
Vaigud: fenoolformaldehüüdvaigud on heade dielektriliste omadustega, taluvad kuni 200 C temperatuuri ja kasutatakse peamiselt sideainena fenoolplastide valmistamisel, millest tuntumad on getina, tekstoliit ja klaastekstoliit. Need on halvasti põlvead konstruktsiooni- ja isoleermaterjalid.
Epoksüvaigud on sünteetilised polümeerid, mis sisaldavad epoksürühma ja kõvendit lisades saadakse termoreaktiivsed epoksüplastid, mida kasutatakse isolaatoritena.
Vilk on üks levinum anorgaaniline dielektrik , mida leidub kristallidena. Neid lõhestatakse üksteisega paralleelseteks plaadikesteks. Elektrotehnikas kasutatakse enamasti muskoviiti ja flogopiiti. Elektriliste omaduste poolest on muskoviit flogopiidist parem, v.a lubatud suurim temperatuur.
Turustatavat vilku toodetakse täisnurksete plaadikestena, ent rohkem kasutatakse tooteid, milles vilk on vaid koostisosa. Vilgutooteid saab valmistada suvaliste mõõtmetega ja need rahuldavad paljusid elektriseadmete isolatsioonile esitatavaid nõudeid.
Vilgu töötlemisel tekkiva puru ja kergestisulava klaasi pressimisel saadakse mikaleks.
Tänapäeval tehakse ka sünteetilist vilku, mis talub õhuniiskuse kokkupuute välistamisel hästi kuumust (kuni 1100...1200 C).
Klaas on anorgaaniline termoplastne amorfne materjal, mis saadakse erinevate oksiidide kiirel jahutamisel. Kõikide klaaside põhikoostisosaks on kvartsliiv . Klaaside omadused sõltuvad koostisesse lisatavatest oksiididest. Leelisklaasidel on suur erijuhtivus, elektrotehnikas kasutatakse harva. Raskmetallide oksiidide lisamine parandab omadusi, ent parimate omadustega on leelisvabad kvartsklaasid.
Klaasi tootmise juurde kuulub termiline töötlemine. Enamus klaase lõõmutatakse, et eemaldada sisepinged. Lõõmutatakse ka keskpingetel kasutatavaid isolaatoreid, sest lõhenenult ei kaota need oma isoleerivaid omadusi täielikult. Mõningaid klaase aga karastatakse, näiteks kõrgepinge klaasrippisolaatoreid. Karastatud klaas ei lõhene, vaid puruneb väikesteks kildudeks, mistõttu on lihtne leida vigastatud isolaatoreid. Klaasid taluvad hästi survet , aga mitte pinget.
Keraamika: elektrokeraamiliste toodete valmistamisel on toormaterjalideks kaoliin, savi, põldpagu, kvarts , kips, kriit. Elektrokeraamiliste toodete valmistamisel kasutatakse erinevaid oksiide , mis materjalide elektrilisi ja mehaanilisi omadusi parandavad. Keraamilised materjalid on kuumakindlad ja tugevad, enamlevinud on portselan . Elektrotehnikas kasutatakse portselani madal- ja kõrgepingeisolaatorite ning elektriseadmete detailide valmistamisel.
Kõrgsagedusseadmetes kasutatav keraamika on väikeste dielektrikuskadudega, enamasti kasutatakse steatiiti, mis saadakse paagutades talki koos kaoliini ja baariumkarbonaadiga. Steatiit on nagu portselan, mis on tugevam ja kuumuskindlam. Kasutatakse madalpingeseadmetes ja kõrgsagedusisolaatorite valmistamisel.
Kondensaatorkeraamikal on suurem dielektriline läbitavus, mistõttu saab valmistada väikeste gabariitide, ent suure mahtuvusega kondensaatoreid. Eriti suur dielektriline läbitavus on senjettelektrikutel, mis on ilma välise elektri mõjuta polariseerunud . Nende materjalide domeenides on kõik elektrilised momendid ühesuunalised ja domeenide ümberorienteerumine põhjustabki suurt dielektrilist läbitavust. Curie punktist alates kaovad senjettelektriku eriomadused. Senjettelektrikud leiavad kasutust elektro -, raadio- ja mõõttehnikas suurte mahtuvustega kondensaatorite valmistamisel.
Elektreedid, piesoelektrikud ja vedekristallid on dielektrikud otseselt isoleermaterjalide hulka ei kuulu.
Valdur Kübarsepp