Elektroizolační materiály neboli dielektrika se v elektrotechnice používají k izolaci částí elektrického stroje, které mají různé potenciály.
Dielektrika dělíme na plynná, kapalná a pevná. Elektrické stroje používají především pevné izolační materiály.
Tloušťka mezizávitové a drážkové izolace do značné míry určuje hmotnost a rozměry strojů. Tepelná odolnost a tepelná vodivost izolace určují přípustné teploty strojních součástí a volbu elektromagnetického zatížení. Izolace musí mít potřebné mechanické vlastnosti a umožňovat mechanizaci a automatizaci výrobních procesů.
Izolace do značné míry určuje spolehlivost elektrického stroje. Životnost elektrického stroje za běžných podmínek je 15. 20 let a závisí především na životnosti izolace.
Při zahřívání izolace dochází k procesům, které vedou ke stárnutí izolace, tedy ke ztrátě izolačních vlastností a mechanické pevnosti.
Tepelná odolnost je jedním z nejdůležitějších faktorů určujících podmínky použití izolace. Tepelná odolnost je schopnost elektroizolačního materiálu plnit své funkce při vystavení provozní teplotě po dobu srovnatelnou s odhadovanou dobou normálního provozu.
Podle normy IEC je pro stanovení tepelné odolnosti zavedena charakteristika zvaná teplotní index (TI). Teplotní index označuje teplotu, při které je životnost materiálu 20 tisíc hodin.
Elektroizolační materiály používané v elektrotechnice jsou rozděleny do sedmi tříd na základě tepelné odolnosti podle jejich maximálních přípustných teplot (tabulka 2.3).
Tabulka 2.3. Teplotní index,
Tepelná odolnost elektroizolačních materiálů
Charakteristika hlavních skupin elektroizolačních materiálů odpovídající dané třídě tepelné odolnosti
Vláknité materiály vyrobené z celulózy, bavlny, hedvábí, neimpregnované a neponořené do tekutého elektroizolačního materiálu, jakož i jiné materiály a jiné kombinace materiálů odpovídající této třídě
Vláknité materiály z celulózy, bavlny, hedvábí, jakož i jiné materiály a jiné kombinace materiálů odpovídající této třídě, impregnované nebo ponořené do tekutého elektroizolačního materiálu
Některé syntetické organické fólie, stejně jako jiné materiály a další kombinace materiálů odpovídající této třídě
Materiály na bázi slídy (včetně organických substrátů), azbestu a skleněných vláken, používané s organickými pojivy a impregnačními kompozicemi, jakož i jiné materiály a jiné kombinace materiálů odpovídající této třídě
Materiály na bázi slídy, azbestu a skleněných vláken, používané v kombinaci se syntetickými pojivy a impregnačními sloučeninami, jakož i jiné materiály a jiné kombinace materiálů odpovídající této třídě
Materiály na bázi slídy, azbestu a skleněných vláken, používané v kombinaci se silikonovými pojivy a impregnačními kompozicemi, silikonové elastomery, jakož i další materiály a další kombinace materiálů odpovídající této třídě
Slída, keramické materiály, sklo, křemen, používané bez pojiv nebo s anorganickými pojivy, jakož i jiné materiály a jiné kombinace materiálů odpovídající této třídě
Uvedeno v tabulce. 2.3 teploty odpovídají nejteplejšímu místu v izolaci při jmenovitém režimu. Kombinované použití materiálů předchozích tříd s elektroizolačními materiály této třídy je povoleno za předpokladu, že komplexní izolace neprojde změnami, které by ji mohly učinit nevhodnou pro dlouhodobý provoz.
Níže je uvedeno přibližné rozdělení elektroizolačních materiálů podle tříd tepelné odolnosti (teplotní index).
Do třídy tepelné odolnosti izolace Y (TI 90) zahrnují textilní materiály na bázi bavlny, přírodního hedvábí, regenerované celulózy, acetátu celulózy a polyamidů. Tato třída také zahrnuje celulózové elektroizolační papíry, lepenku a vlákno, dřevo a plasty s organickým skladováním.
Třída tepelné odolnosti izolace A (TI 105) zahrnuje materiály třídy tepelné odolnosti Y, pokud jsou impregnovány izolační směsí nebo ponořeny do kapalných dielektrik; acetát-butylát celulózy, filmy z acetátu a diacetátu celulózy, film-elektrokarton na bázi filmu z acetátu celulózy; lakované látky, lakovaný papír a lakované punčochy; izolace smaltovaných drátů, laminované plasty na bázi celulózových papírů a tkanin, polyamidové licí pryskyřice, azbestocement napuštěný organickou kompozicí, která neprosakuje při 110 0 C, dřevolaminované plasty, termosetové hmoty na bázi esterů akrylu a methakrylu.
Při výrobě strojů lze materiály třídy tepelné odolnosti A impregnovat nebo potahovat laky na bázi přírodních pryskyřic, celulózových éterových laků a termoplastických sloučenin.
Třída tepelné odolnosti izolace E (TI 120) zahrnuje fólie a vlákna vyrobená z polyethylentereftalátu, materiály na bázi elektroizolační lepenky a polyethylentereftalátové fólie, sklovláknité a lakované tkaniny na bázi polyethylentereftalátových vláken, termosetové syntetické pryskyřice a sloučeniny (epoxidové, polyesterové, polyuretanové).
Do izolační třídy tepelné odolnosti B (TI 130) Patří sem materiály na bázi loupané slídy, slídové plasty a slídy, včetně těch s papírovým nebo organickým podkladem, skleněné tkaniny a skleněné lamináty, azbestové vláknité materiály, smaltované izolace drátů, plasty s anorganickým zásobníkem, laminované plasty na bázi skleněných vláken a azbestové materiály, termosetové syntetické směsi, azbestový cement.
Bitumen-olejopryskyřičné laky a laky na bázi přírodních a syntetických pryskyřic se používají jako impregnační a nátěrové hmoty při výrobě izolací třídy B.
Třída tepelné odolnosti izolace F (TI 155) zahrnuje materiály na bázi drcené slídy, slídu a slídové plasty bez substrátu nebo s anorganickým substrátem, izolaci ze skleněných vláken a azbestových drátů, sklolaminát a skelné lamináty, laminované plasty na bázi skleněných vláken a azbestové materiály. Při impregnaci se používají laky a pryskyřice odpovídající této třídě tepelné odolnosti.
Do třídy tepelné odolnosti izolace N (TI 180) zahrnují materiály na bázi slídy bez substrátu nebo s anorganickým substrátem, izolace ze skleněných vláken, tkaniny ze skleněných vláken a skelné lamináty, laminované plasty na bázi sklolaminátových a azbestových materiálů, plasty s anorganickými plnivy, azbestový cement, silikonové elastomery bez substrátů s anorganickými substráty, azbest příze, papír a tkaniny.
Při výrobě materiálů třídy tepelné odolnosti H se k impregnaci používají organosilikonové laky a pryskyřice.
Do izolační třídy tepelné odolnosti C zahrnují slídu, materiály ze skla a skleněných vláken bez alkálií, elektrokeramiku, křemen, azbestový cement, elektrobřidlici, materiály vyrobené z loupané slídy bez substrátu nebo se substrátem ze skleněných vláken, Micalex, polytetrafluorethylen, polyimidy.
Výše uvedená klasifikace elektroizolačních materiálů je orientační a je zpřesňována, jak se hromadí experimentální data.
Verze elektrických strojů odolné proti vlhkosti, tropům, chemikáliím, chladu a korozi kladou další požadavky na izolaci.
Volba izolace je určena konstrukčním úkolem a technologií přijatou výrobcem elektrického stroje.
Elektropapíry a lepenky Jsou vyrobeny z chemicky ošetřeného dřeva a bavlněných vláken a jsou určeny pro práci ve vzduchu a oleji. Elektroizolační papír se vyrábí v rolích a kartony v rolích (do tloušťky 0,8 mm) a v arších (tloušťka nad 1 mm). Vlákno je lisovaný papír upravený roztokem chloridu zinečnatého, vhodný pro všechny druhy mechanického zpracování a ražení.
Mezi vrstvené elektroizolační materiály patří getinaky, textolity a sklolaminát. Jako pojiva se používají bakelitové a organokřemičité pryskyřice. V getinacích jsou plnivem speciální druhy papíru a bavlněné tkaniny se používají jako plniva v textolitech. Plnidlem v laminátech ze skelných vláken jsou skleněné tkaniny bez alkálií. Sklolaminátové lamináty na bázi organokřemičitých pojiv mají největší tepelnou odolnost a dobré elektrické vlastnosti.
Getinax a textolit všech značek působí dlouhodobě při teplotách v rozmezí -60. +105 0 C, sklolaminát – od -60 do +130 0 C a sklolaminát značky STK – od -60 do +180 0 C.
Lakotkani mají tkaninový základ impregnovaný lakem nebo jinou kapalnou elektroizolační směsí. Lakované tkaniny se dělí na bavlnu, hedvábí, nylon a sklo (tkaniny ze skleněných vláken). Hedvábné a nylonové lakované tkaniny mají největší pružnost a tloušťku. Nejmenší pružnost mají tkaniny ze skelných vláken. Pevné lakované tkaniny se používají pro izolaci drážek a mezivrstvy. Tkaniny lakované fluoroplastovými skelnými vlákny jsou nehořlavé, chemicky odolné a mohou pracovat při 250 0 C. Lepkavé lakované tkaniny zajišťují celistvost vícevrstvé izolace vinutí. Lakované tkaniny se vyrábí v rolích o šířce 500. 1000 mm, lepicí skleněné pásky – v rolích o průměru 150. 175 mm a šířce 10, 15, 20, 25 a 30 mm.
Slibnými elektroizolačními materiály jsou filmové materiály tloušťka od 10 do 200 mikronů. Poskytují lepší faktor plnění štěrbin, což vede ke snížení hmotnosti na jednotku výkonu u elektrických strojů. Údaje o fóliových elektroizolačních materiálech jsou uvedeny v tabulce. 2.4.
