Quanto ne sai sui materiali isolanti solidi?
May 08, 2024
I materiali isolanti solidi sono materiali solidi utilizzati per isolare conduttori con potenziali diversi. In genere è necessario che anche i materiali isolanti solidi svolgano un ruolo di supporto. Rispetto ai materiali isolanti in gas e ai materiali isolanti liquidi, i materiali isolanti solidi hanno una resistenza alla rottura molto più elevata grazie alla loro maggiore densità, il che è di grande importanza nella riduzione dello spessore dell'isolamento.
Panoramica I materiali isolanti solidi sono materiali solidi utilizzati per isolare conduttori con potenziali diversi. In generale, anche i materiali isolanti solidi devono avere un ruolo di supporto.
I materiali isolanti solidi possono essere suddivisi in due categorie: inorganici e organici.
Rispetto ai materiali isolanti in gas e ai materiali isolanti liquidi, i materiali isolanti solidi hanno una resistenza alla rottura molto più elevata grazie alla loro maggiore densità, il che è di grande importanza per ridurre lo spessore dell'isolamento. La resistenza di isolamento, la costante dielettrica e la perdita dielettrica dei materiali isolanti solidi variano in un ampio intervallo.
Ad esempio, la resistenza di isolamento del politetrafluoroetilene può arrivare fino a 1020Ω·m, il che può prevenire un'eccessiva corrente di dispersione, e la sua costante dielettrica relativa è molto bassa (solo 2,0), rendendo la capacità dell'isolamento molto piccolo; di conseguenza, le ceramiche ad alto dielettrico hanno costanti dielettriche relative estremamente elevate (fino a diverse migliaia). Pertanto, i materiali isolanti solidi possono essere selezionati in base alle diverse esigenze.
I solidi inorganici comprendono principalmente mica, mica in polvere e prodotti a base di mica, vetro, fibra di vetro e relativi prodotti, nonché porcellana elettrica, pellicola di allumina, ecc. Sono resistenti alle alte temperature, non sono facili da invecchiare e hanno una notevole resistenza meccanica. Alcuni di essi, come la porcellana elettrica, hanno un costo contenuto e occupano una certa posizione nelle applicazioni. Lo svantaggio dei materiali isolanti solidi inorganici è che hanno scarse prestazioni di lavorazione e non si adattano facilmente ai requisiti di stampaggio delle apparecchiature elettriche per materiali isolanti.
I prodotti in mica e in polvere di mica hanno una resistenza all'effetto corona a lungo termine e sono un componente importante della struttura isolante delle apparecchiature ad alta tensione. Possono essere utilizzati anche in situazioni ad alta temperatura.
bicchiere
Il processo del vetro è più semplice di quello della ceramica e può essere utilizzato per realizzare isolanti. La fibra di vetro può essere trasformata in seta, stoffa e nastro. Ha una resistenza al calore molto più elevata rispetto alla fibra organica e svolge un ruolo importante nello sviluppo di strutture isolanti ad alte temperature.
I prodotti in porcellana elettrica hanno un'eccellente resistenza alle scariche e una certa resistenza meccanica, quindi sono particolarmente adatti per applicazioni di trasmissione e distribuzione di energia ad alta tensione. Dopo anni di ricerca, sono state sviluppate varietà con elevata resistenza meccanica, resistenza alle alte temperature e elevata costante dielettrica.
Nel 19° secolo, i solidi organici erano principalmente naturali, come carta, cotone, seta, gomma e oli vegetali curabili. Questi materiali sono flessibili, possono soddisfare i requisiti del processo applicativo e sono facili da ottenere. Dal 20° secolo, l’avvento dei materiali polimerici sintetici ha cambiato radicalmente l’aspetto dei materiali isolanti solidi.
La bachelite fu inizialmente utilizzata come materiale isolante. Successivamente apparvero il polietilene e il polistirolo. Grazie alla costante dielettrica e alla perdita dielettrica estremamente ridotte, soddisfacevano i requisiti delle alte frequenze e si adattavano allo sviluppo di nuove tecnologie come il radar. La resina siliconica combinata con il tessuto di vetro a basso contenuto alcalino migliora notevolmente il livello di resistenza al calore di motori e apparecchi elettrici. Il filo smaltato realizzato in polivinile formale come base per la vernice ha aperto ampie prospettive per il filo smaltato, sostituendo il filo ricoperto di seta e il filo ricoperto di filato. Lo spessore del film di poliestere è di poche decine di micron.
Il suo utilizzo in sostituzione della carta e del tessuto originali migliora notevolmente gli indicatori tecnici ed economici di motori ed elettrodomestici. L'uso di carta in fibra di poliarammide, pellicola di poliestere e pellicola di poliimmide fa sì che i gradi di resistenza al calore dell'isolamento dello slot del motore diventino rispettivamente F e H (vedere grado di resistenza al calore dell'isolamento e test di invecchiamento termico). Ci sono stati sviluppi simili nei materiali elastomerici, come la gomma siliconica resistente al calore, la gomma nitrilica resistente all'olio e successivamente la gomma al fluoro, la gomma etilene-propilene, ecc.
