ฉนวนสมัยใหม่ทำจากวัสดุอะไร?

วัสดุฉนวนที่ทันสมัย

ทุกวันนี้ ทุกที่บนโลก ทั้งบนบกและใต้น้ำล้วนมีสายไฟฟ้า เฉพาะในดินแดนของอดีตสหภาพโซเวียตความยาวของสายไฟฟ้าทั้งหมดนั้นยาวกว่าความยาวของเส้นศูนย์สูตรหลายเท่า และไม่มีสายไฟฟ้าเหนือศีรษะสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้ฉนวนในปัจจุบัน ฉนวนไฟฟ้าทำให้สามารถสร้างระบบพลังงานที่เชื่อถือได้และเสถียรโดยมีแรงดันไฟฟ้าคงที่สูงถึง 0.5 เมกะโวลต์

ฉนวนที่แตกต่างกันจำนวนมากซึ่งแต่ละอันเหมาะสำหรับการแก้ปัญหาของตัวเองนั้นมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน แต่ในขณะเดียวกันก็ใช้งานได้ดี พวกเขาให้ฉนวนที่เชื่อถือได้ของสายไฟฟ้าแรงสูงจากตัวรองรับที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า เนื่องจากคุณสมบัติไดอิเล็กตริกของวัสดุฉนวนทำให้มั่นใจได้

แต่ละส่วนของฉนวนเช่นเดียวกับฉนวนโดยรวมทำหน้าที่ตลอดระยะเวลาการทำงานของสายไฟฟ้าแรงสูง ดังนั้นข้อกำหนดหลักสำหรับฉนวนคือความทนทาน และวัสดุของฉนวนมีหน้าที่ต้องจัดเตรียมเงื่อนไขนี้ วัสดุหลักของฉนวน ได้แก่ แก้ว พอร์ซเลน และโพลิเมอร์

กระจกที่ใช้ในฉนวนนั้นไม่ธรรมดา มันทำจากกระจกนิรภัยซึ่งมีความทนทานเป็นพิเศษ และฉนวนกันสะเทือนที่ประกอบเป็นพวงมาลัยนั้นยอดเยี่ยม คุณสมบัติเป็นฉนวนในขณะที่ราคาค่อนข้างต่ำสำหรับผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ที่มีความสำคัญมาก

พอร์ซเลนมีความแข็งแรงสูงสุดในบรรดาวัสดุฉนวนแบบดั้งเดิม มันสามารถทนต่อฟ้าผ่าได้อย่างไม่ลำบากเนื่องจากมวลดิบของพอร์ซเลนเป็นพลาสติกและสามารถให้รูปร่างที่เหมาะสมที่สุดเพื่อให้การกำหนดค่าของฉนวนสำเร็จรูปกลายเป็นความเสี่ยงน้อยที่สุดแม้แต่กับสิ่งนี้ ปรากฏการณ์บรรยากาศที่ยิ่งใหญ่

ฉนวนโพลิเมอร์เป็นวิธีการแก้ปัญหาที่ทันสมัยที่สุด เริ่มผลิตและใช้งานเมื่อไม่นานมานี้ ฉนวนโพลิเมอร์สำหรับสายไฟมีความทนทาน มีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม และการผลิตไม่เกี่ยวข้องกับต้นทุนวัสดุจำนวนมาก สำหรับพลังงานหลายร้อยกิโลโวลต์ ฉนวนโพลิเมอร์จะไม่ทำงาน แต่สำหรับพลังงานหลายสิบกิโลโวลต์ ฉนวนโพลิเมอร์คือสิ่งที่คุณต้องการ ต่อไปเราจะดูรายละเอียดเกี่ยวกับวัสดุของฉนวนสมัยใหม่

การผลิตฉนวนจากยางซิลิโคนซึ่งได้รับการพัฒนาในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ก้าวหน้ากว่า

ยางซิลิโคน - แค่นั้นแหละ ยางที่มีความยืดหยุ่นตามธรรมชาติ… ด้วยเหตุนี้ ยางซิลิโคนจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะวัสดุฉนวนสำหรับสายเคเบิลที่มีความยืดหยุ่นสูง โดยทั่วไป ยางชนิดต่างๆ ถูกนำมาใช้ในภาคพลังงาน ได้แก่ สไตรีน-บิวทาไดอีน บิวทาไดอีน ซิลิกอน ซิลิคอน และเอทิลีน-โพรพิลีน รวมทั้งยางธรรมชาติ ยางออร์กาโนซิลิกอนมีพื้นฐานมาจากโพลีออร์กาโนไซลอกเซน

ในสูตรนี้ R คืออนุมูลอินทรีย์ ชนิดของอนุมูลเป็นตัวกำหนดคุณลักษณะของยางซิลิโคนสายโซ่หลักสามารถบรรจุได้ทั้งซิลิกอนและออกซิเจน เช่นเดียวกับไนโตรเจน โบรอน และคาร์บอน ดังนั้นสิ่งนี้จะส่งผลให้เกิดยางไซลอกเซน โบโรซิลอกเซน และยางซิลิกา

ยางออร์กาโนซิลิกอนได้มาจากการวัลคาไนเซชันของยาง นั่นคือ โมเลกุลถูกเชื่อมโยงข้ามในเชิงซ้อนเชิงพื้นที่ พันธะเคมีเกิดจากอนุมูลหรือโดยปลาย OH และหมู่ H ปฏิกิริยาเกิดขึ้นจากการได้รับรังสีหรือใช้สารเคมีที่อุณหภูมิสูง ผู้ผลิตเตรียมมวลสารให้พร้อมสำหรับการวัลคาไนซ์

ยางซิลิกอนซิลิกอนบริสุทธิ์ไม่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าสูง มันกลายเป็นเปราะบางเสี่ยงต่อโอโซนและแสง ดังนั้น เพื่อให้ได้ฉนวนที่เชื่อถือได้เพียงพอ จึงจำเป็นต้องใช้วัสดุผสมที่ทำจากยางซิลิกอนซิลิกอน เพื่อให้ได้คุณภาพที่ยอมรับได้ จึงมีการเติมสารเสริมแรงแบบแอคทีฟซึ่งเป็นไททาเนียมไดออกไซด์และผงนาโนซิลิกา ผลลัพธ์ที่ได้คือวัสดุที่มีคุณสมบัติที่ยอมรับได้ นี่คือข้อกำหนดเฉลี่ย:

• ความหนาแน่น: 1,350 กก. / ลบ.ม.

• แรงฉีกขาด: 5 MPa;

• ความจุความร้อน: 1350 J / kg-K;

• การนำความร้อน: 1.1 W/m-k;

• ความแรงไฟฟ้า: 21 kV / mm;

• แทนเจนต์การสูญเสียอิเล็กทริก: 0.00125;

• ความต้านทานพื้นผิวเฉพาะ: 50.5 TΩ;

• ความต้านทานจำนวนมาก: 5.5 TΩ-m

• ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก: 3.25

ผลที่ตามมาสำหรับยางซิลิกอน สามารถสังเกตได้ว่าคุณสมบัติทางไฟฟ้าฟิสิกส์เป็นที่น่าพอใจ ค่าการนำความร้อนสูงเพียงพอ ความแข็งแรงเชิงกลเป็นที่ต้องการอย่างมาก ทนทานต่อแสง โอโซน น้ำมันได้อย่างน่าทึ่ง อุณหภูมิในการทำงานอยู่ในช่วงตั้งแต่ -90 ° C ถึง + 250 ° C วัสดุนี้กันน้ำได้ แต่ทนน้ำมัน และก๊าซซึมผ่านได้

เครื่องลายครามเมื่อพูดถึงพอร์ซเลน เครื่องเคลือบไฟฟ้าสำหรับฉนวน โปรดจำไว้ว่าเป็นแร่เทียมที่ทำจากดินเหนียว ควอตซ์ และเฟลด์สปาร์ ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายได้มาจากการอบชุบด้วยความร้อนโดยใช้เทคโนโลยีเซรามิก

คุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของเครื่องลายครามไฟฟ้าคือ ทนความร้อน ทนต่อสารเคมี ทนต่ออิทธิพลของบรรยากาศ ความแข็งแรงทางไฟฟ้าและทางกล และต้นทุนต่ำ จากข้อได้เปรียบเหล่านี้ พอร์ซเลนจึงถูกนำมาใช้เพื่อผลิตฉนวน นี่คือข้อมูลจำเพาะโดยเฉลี่ย:

• ความหนาแน่น: 2,400 กก. / ลบ.ม.

• แรงฉีกขาด: 90 MPa;

• ความจุความร้อน: 1350 J / kg-K;

• การนำความร้อน: 1.1 W/m-k;

• ความแรงไฟฟ้า: 27.5 kV/mm;

• แทนเจนต์การสูญเสียอิเล็กทริก: 0.02;

• ความต้านทานพื้นผิวเฉพาะ: 0.5 TΩ;

• ความต้านทานจำนวนมาก: 0.1 TΩ-m

• ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก: 7.

หากเราเปรียบเทียบพอร์ซเลนกับยางซิลิโคน พอร์ซเลนจะเปราะบาง หนักมาก และสูงเมื่อเทียบกับยาง แทนเจนต์การสูญเสียอิเล็กทริก.

สำหรับแก้ว กระจกไฟฟ้าเมื่อเทียบกับพอร์ซเลนมีฐานวัตถุดิบที่มั่นคงกว่า เทคโนโลยีการผลิตนั้นง่ายกว่า ทำให้เป็นอัตโนมัติได้ง่ายกว่า และที่สำคัญที่สุดคือสามารถระบุความผิดปกติหรือความเสียหายของฉนวนด้วยตาได้ง่าย การแตกของฉนวนแก้วทำให้กระโปรงไดอิเล็กตริกตกลงไปที่พื้น และการแตกของกระเบื้องจะไม่ทำให้กระโปรงเสียหาย ฉนวนแก้วที่เสียหายสามารถมองเห็นได้ทันทีและสำหรับการวินิจฉัยเครื่องเคลือบดินเผาต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติมอุปกรณ์มองเห็นกลางคืน

ในทางเคมี แก้วไฟฟ้าคือชุดของออกไซด์ของโซเดียม โบรอน แคลเซียม ซิลิกอน อะลูมิเนียม ฯลฯ จริงๆแล้วมันเป็นของเหลวที่ข้นมากกระจกไฟฟ้าแตกต่างจากกระจกอัลคาไลน์ทั่วไป เป็นกระจกอัลคาไลต่ำ ไม่แตก ไม่เกิดฝ้าระหว่างการทำงาน นี่คือคุณสมบัติของมัน:

• ความหนาแน่น: 2,500 กก. / ลบ.ม.

• แรงฉีกขาด: 90 MPa;

• ความจุความร้อน: 1,000 J / kg-K;

• การนำความร้อน: 0.92 W/m-k;

• ความแรงไฟฟ้า: 48 kV / mm;

• แทนเจนต์การสูญเสียอิเล็กทริก: 0.024;

• ความต้านทานพื้นผิวเฉพาะ: 100 TΩ;

• ความต้านทานต่อปริมาตรจำเพาะ: 1 TOM-m.

• ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก: 7.

ข้อเสียของฉนวนแก้ว ได้แก่ การใช้พลังงานสูงในการผลิตกระจกไฟฟ้า เนื่องจากต้องปรุงเป็นเวลานาน