Основные материалы, используемые для производства изоляторов это: фарфор, стекло и полимеры. Рассмотрим достоинства и недостатки каждого материала для изоляторов.
Сравнение материалов для производства изоляторов
Фарфор изготавливается из высококачественной белой глины, называемой каолином. Фарфор имеет наивысшую прочность среди традиционных материалов изоляторов. Наиболее высокой механической прочностью обладают изоляторы, в которых фарфор работает на сжатие. Материал изолятора устойчив ко всем, кроме плавиковой кислоты, агрессивным химическим выбросам промышленных предприятий. Электрическая прочность фарфора в однородном поле при толщине образца 1,5 мм составляет 30–40 кВ/мм и уменьшается при увеличении толщины. Для контроля состояния изоляторов при процессах изготовления и эксплуатации достаточно достоверных и эффективных методик.
Преимущества фарфоровых изоляторов
Недостатки фарфоровых изоляторов
Керамические изоляторы
Керамика дешевле в производстве, чем фарфор. Керамические изоляторы, в отличие от фарфоровых, производятся не из белой глины каолин, а из красной, коричневой или белой пористой глины. Если керамика глазурована, то глазурь запекается только в верхнем слое. Несмотря на то, что керамические изоляторы очень твёрдые, они могут стать хрупкими в экстремально холодную погоду и легко ломаться. Достоинства и недостаки керамических изоляторов в целом сходны с фарфоровыми при меньшей стоимости.
Изоляторы из закаленного стекла постепенно вытесняют фарфоровые изоляторы. Стекло по механической прочности не уступает фарфору и лучше работает на сжатие. Стеклянные изоляторы в процессе изготовления подвергаются закалке: нагреваются до температуры примерно 700 °C и затем обдуваются холодным воздухом. Во время закалки наружные слои стекла твердеют значительно раньше внутренних, поэтому при последующей усадке внутренних слоев в толще стекла образуются растягивающие усилия. Такая предварительно напряженная конструкция имеет высокую прочность на сжатие. Электрическая прочность стекла в однородном поле при толщине образца 1,5 мм составляет 45 кВ/мм.
Преимущества стеклянных изоляторов:
Недостатки стеклянных изоляторов:
Фенопластовые изоляторы
Фенопласты — это термореактивные полимеры на основе фенолоформальдегидных смол, они имеют высокие физико-механические свойства — прочность, коррозионностойкость, отличную электроизоляционность. Несколько десятилетий назад это был один из самых популярных типов полимеров.
Преимущества фенопластовых изоляторов:
Недостатки фенопластовых изоляторов:
Полимеры – продукт органической химии. Химические и физические свойства полимеров непрерывно изменяются, что вызвано непрекращающимся химическим процессом, продолжающимся до полного распада полимеров на мономеры. Из-за старения полимера и при повышенных температурах уменьшается механическая прочность. Ультрафиолетовое излучение и солнечная радиация ускоряет старение полимера. Материал подвержен влиянию практически всех выбросов металлургических и химических производств, является водопроницаемым и пожароопасным. Полимерные изоляторы наружной установки изготовляются из эпоксидных компаундов на основе циклоалифатических смол, из кремнийорганической резины, из полиэфирных смол с минеральным наполнителем и добавкой фторопласта.
Преимущества полимерных изоляторов:
Недостатки полимерных изоляторов:
Полимерные изоляторы НТЦ Энерго-Ресурс производятся из эпоксидного компаунда ЭД-20 ГОСТ 10587-84 по самой современной технологии эпоксидного формования с вакуумной подготовкой, литьем под давлением подогретого компаунда в полированную форму и имеют неоспоримые преимущества по-сравнению с полиамидными, фенопластовыми и керамическими изоляторами того же класса. Эпоксидные изоляторы повышенной адгезией к металлам – гайка не выпадает и не прокручивается, при монтаже их можно закручивать с необходимым усилием.
Эпоксидные изоляторы гладкие, без утяжин и трещин за счет очень низкой усадки материала. Особенностью конструкции пресс-форм для изготовления полимерных изоляторов является наличие литникового канала, по которому компаунд поступает в полость пресс-формы. После изготовления в пресс-форме на изоляторе имеется литник (остаток компаунда, застывшего на отлитой вещи в канале), который срезается. Матовый след среза литника остается на поверхности изделий и сколом не является.
Полимерные изоляторы из незащищенной эпоксидной смолы плохо переносят солнечный свет (УФ излучение). Спустя примерно шесть месяцев нахождения под ярким солнечным светом начинается распад эпоксидной смолы. Дальнейшее облучение вызывает меление и неизбежное ее разрушение с потерей всех физических свойств. Поэтому из стандартных эпоксидных смол полимерные изоляторы производятся в климатическом исполнении УХЛ2. Решение проблемы наружного применения полимерных изоляторов лежит в защите эпоксидной смолы при помощи краски либо лака, содержащих УФ защиту. НТЦ ЭНЕРГО-РЕСУРС выпускает под заказ любые полимерные изоляторы из своего каталога в исполнении УХЛ1.
Армированный стеклом полиамид ГОСТ 17648-83 — отличный конструкционный материал, который обладает рядом преимуществ по сравнению с другими инженерными полимерами. По мере увеличения содержания стекловолокна до 30-50% снижается усадка и улучшаются основные свойства, а именно:
Достоинства стеклонаполненного полиамида:
Полиамиды армированные стекловолокном применяются для производства изделий всеми способами переработки пластмасс. Наиболее часто — литьем под давлением для выпуска конструкционных деталей и изоляторов.
Из стеклонаполненного полиамида производятся тяговые изоляторы для разъеденителей ИТ 160/10-02, 02,03, ИТ 240/10-01 и изоляторы для наборных шинодержателей в НКУ 50-5-2, 50-10-1, 75-5-4, 75-10-2, 87-5-4, 87-10-3, 100-10-4
Полиэфирный стеклонаполненный прессматериал BMC/DMC (сокращение от англ. bulk moulding compound и dough moulding compound) или премикс представляет собой листовой прессматериал, с двух сторон защищенный полимерной пленкой. В его состав также входят полиэфирные ненасыщенные смолы, рубленое стекловолокно, дисперсный минеральный наполнитель, инициатор, пигменты и прочие добавки. Использование различных типов смол и других основных компонентов (минеральные наполнители, компенсаторы усадки, усиливающие волокна, пигменты и пр.) делают ВМС/DMC одним из наиболее разнообразных и многогранных технических конструкционных материалов в мире полимеров и позволяют реализовывать изделия с самыми разнообразными свойствами и характеристиками. На сегодняшний день изделия из BMC практически не имеют себе равных по соотношению стоимости и характеристик. Помимо высоких прочностных характеристик, изделия из BMC/DMC обладают термической (более 200о С), химической и коррозийной стойкостью.
Основное преимущество премикса BMC/DMC – возможность массового выпуска изделий. За счет использования ненасыщенных полиэфирных смол, время полимеризации составляет несколько минут (около 1 мин. на 1 мм толщины изделия). Преимуществами BMC/DMC являются:
Преимущества прессматериала BMC перед прессматериалами АГ-4В или ДСВ (фенольные стекловолокниты):
Из прессматериала BMC/DMC производятся под заказ изоляторы для электровозов 6ТН.280.046.
Изоляторы с оболочкой из кремнийорганической резины (силикона)
Главное преимущество полимерных изоляторов с кремнийорганической (силиконовой) защитной оболочкой — высокая грязестойкость. Уникальное свойство кремнийорганики, которое и обеспечивает высокую грязестойкость — сохранение гидрофобности поверхности на протяжении всего срока службы изделия. В условиях загрязнения токи утечки у полностью смоченного фарфорового изолятора со сплошной водяной пленкой на поверхности и у кремнийорганического — с капельным водяным слоем могут отличаться в десятки раз, а разрядные характеристики – в несколько раз. Такие изоляторы имеют высокую электрическую прочность и достаточную трекинг-стойкость. Высокая механическая прочность полимерных изоляторов достигается посредством армирования их стеклопластиком. Применение полимерных изоляторов на линиях электропередачи позволяет существенно уменьшить массу подвесных изоляторов.
Преимущества изоляторов с оболочкой из кремнийорганической резины
По теме
Типы изоляторов. Основные характеристики
Популярные товары