Neuveriteľné Využitie Elektroizolačných Materiálov a Tukov: Všetko, Čo Potrebujete Vedieť!

Izolačné materiály sú materiály, ktoré majú vysokú elektrickú odolnosť a nízku vodivosť elektrického prúdu. Používajú sa na oddelenie elektrických vodičov alebo komponentov v elektrických obvodoch a zariadeniach s cieľom zabrániť elektrickému kontaktu alebo úniku prúdu, čím sa zabezpečuje bezpečná prevádzka a ochrana pred elektrickými nebezpečenstvami.

Materiály vyrobené z látok s objemovým odporom 10⁹ až 10²² Ω·cm sa v elektrotechnike nazývajú izolačné materiály, známe aj ako dielektrika. Izolačné materiály majú veľmi vysokú odolnosť proti jednosmernému prúdu. Pre svoj vysoký odpor sú pri pôsobení jednosmerného napätia až na veľmi malý povrchový zvodový prúd vlastne takmer nevodivé; zatiaľ čo pre striedavý prúd existuje kapacitný prúd. Pass, tiež všeobecne považovaný za nevodivý. Čím väčší je odpor izolačného materiálu, tým lepšie sú jeho izolačné vlastnosti.

Klasifikácia izolačných materiálov

Izolačné materiály môžeme rozdeliť do troch základných kategórií:

Plynové izolačné materiály: Suché plyny za normálnej teploty a tlaku majú zvyčajne dobré izolačné vlastnosti, ako je vzduch, dusík, fluorid sírový atď. Plynové transformátory izolované fluoridom sírovým sa v súčasnosti široko používajú.
Tekutý izolačný materiál: Kvapalné izolačné materiály zvyčajne existujú vo forme oleja, tiež známeho ako izolačný olej, ako je transformátorový olej, spínačový olej, kondenzátorový olej atď. Okrem toho tekuté izolačné materiály zahŕňajú izolačné lepidlo atď.
Pevné izolačné materiály: Bežné pevné izolačné materiály sú hlavne izolačný papier, izolačná lepenka, drevo, elektrické laminované drevo, fenolová lepenka, doska z fenolovej tkaniny, doska zo sklenenej tkaniny atď.

Základné vlastnosti izolačných materiálov

Elektrické vlastnosti izolačných materiálov sú najdôležitejšími vlastnosťami transformátorov a sú dôležitým faktorom pri určovaní výberu izolačných materiálov. Elektrický výkon zahŕňa najmä tieto aspekty:

Elektrický výkon

Izolačný odpor: Jednosmerné napätie aplikované medzi dve elektródy izolátora delené prúdom prechádzajúcim medzi dvoma elektródami je izolačný odpor. Izolačný odpor sa delí na povrchový izolačný odpor a objemový izolačný odpor. Povrchový izolačný odpor predstavuje schopnosť zabrániť prechodu prúdu po povrchu dielektrika; objemový izolačný odpor predstavuje schopnosť zabrániť prechodu prúdu vnútrom dielektrika.
Elektrická sila: Keď intenzita elektrického poľa prekročí prípustnú hodnotu (kritickú hodnotu), ktorú médium znesie, médium stráca svoje izolačné vlastnosti. Tento jav sa nazýva elektrický rozpad média. Napätie, keď dôjde k prierazu dielektrika, sa nazýva prierazné napätie a zodpovedajúca intenzita elektrického poľa sa nazýva elektrická sila média. Elektrická pevnosť izolačných materiálov závisí od podmienok predspracovania samotného materiálu, teploty, vlhkosti a ďalších súvisiacich faktorov. Keď dôjde k elektrickému výpadku v pevnom izolačnom materiáli, nemôže sa sám obnoviť a musí sa vymeniť. Keď však dôjde k elektrickému výpadku v kvapalnom alebo plynnom izolačnom materiáli, môže po určitom čase obnoviť pôvodný izolačný výkon, čo je elastický rozpad.
Dielektrická strata: V striedavom elektrickom poli sa výkon absorbovaný izolačným materiálom a rozptýlený vo forme tepla nazýva dielektrická strata. Dielektrická strata sa odráža v tangente uhla dielektrickej straty (tanδ). To znamená, že čím väčšie je tanδ, tým väčšia je dielektrická strata, tým vyššia je teplota dielektrika a tým rýchlejšie starne materiál.
Dielektrická konštanta: Dielektrická konštanta je fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje stupeň polarizácie dielektrika pod striedavým elektrickým poľom. Pre izotropné lineárne izolačné médium je jeho dielektrická konštanta: Vo vzorci ε je dielektrická konštanta dielektrika; ε₀ je vákuová dielektrická konštanta; εᵣ je relatívna dielektrická konštanta dielektrika. Zvyčajne sa na meranie stupňa polarizácie dielektrika používa relatívna dielektrická konštanta. Čím väčší εᵣ, čím väčší je stupeň polarizácie dielektrika pri pôsobení elektrického poľa.

Tepelná odolnosť

Po uvedení transformátora do prevádzky je v ňom izolačné médium v prostredí s vyššou teplotou. Súčasne pri pôsobení elektrického poľa vytvára teplo aj samotný izolačný materiál. Ak nie je možné vyvážiť zahrievanie a odvod tepla izolačného materiálu, teplota bude naďalej stúpať a izolačný materiál rýchlo stratí svoje izolačné vlastnosti a spôsobí poruchu. Toto zničenie izolačného média sa nazýva tepelný rozpad.

Tepelná odolnosť: Označuje schopnosť izolačných materiálov zachovať si svoje dielektrické vlastnosti, mechanické vlastnosti, fyzikálne a chemické vlastnosti a ďalšie vlastnosti pri vysokých teplotách.
Tepelná stabilita: Vzťahuje sa na schopnosť izolačného materiálu udržať si svoj normálny stav bez zmeny svojich dielektrických vlastností, mechanických vlastností, fyzikálnych a chemických vlastností a iných charakteristík pri opakovaných zmenách teploty.
Maximálna prípustná prevádzková teplota: Ide o teplotu, pri ktorej si izolačný materiál dokáže udržať potrebné dielektrické vlastnosti, mechanické vlastnosti a fyzikálne a chemické vlastnosti po dlhú dobu (15 až 20 rokov) bez výrazného zhoršenia.
Úroveň tepelnej odolnosti: Označuje maximálnu povolenú prevádzkovú teplotu izolačného materiálu. Stupne tepelnej odolnosti izolačných materiálov sú hlavne 90 ℃, 105 ℃, 120 ℃, 130 ℃, 155 ℃, 180 ℃, 200 ℃, 220 ℃ atď.

Mechanické vlastnosti

Izolačné časti používané na transformátoroch musia okrem svojej izolačnej funkcie odolávať rôznym silám, ako je tlak a napätie počas prevádzky. To vyžaduje, aby izolačné materiály mali dobré mechanické vlastnosti pri prípustnej prevádzkovej teplote.

Tvrdosť: Označuje schopnosť povrchu materiálu odolávať deformácii po vystavení tlaku.
Pevnosť: Označuje schopnosť materiálu zachovať si svoj tvar bez deformácie po pôsobení sily (ťahová sila, tlaková sila, ohybová sila, nárazová sila, vibračná sila).

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Izolačné časti boli dlho ponorené do transformátorového oleja. Transformátorový olej nesmie korodovať ani rozpúšťať izolačné materiály a izolačné materiály nesmú mať negatívny vplyv na výkon transformátorového oleja.

Tuky ako izolačné materiály

Z chemického hľadiska sú tuky (tiež nazývané glyceridy) zmesi glycerolu a esterov karboxylových (mastných) kyselín s dlhým reťazcom, ktoré obsahujú 12 až 18 atómov uhlíka na molekulu. Molekula tuku môže obsahovať kyslé radikály pochádzajúce z rôznych karboxylových kyselín. Celá skupina je klasifikovaná ako organické chemické zlúčeniny z kategórie lipidov.

Tuky možno rozdeliť podľa ich fyzikálneho stavu, pôvodu a chemickej povahy. Z hľadiska fyzikálneho stavu môže byť tuk pevný (napr. kokosové maslo, bravčová masť alebo loj) alebo tekutý (sójový olej, olivový alebo rybí olej). Fyzikálny stav naznačuje aj ďalšie delenie: uhľovodíková časť tuhých tukov obsahuje iba nasýtené väzby, zatiaľ čo tekuté tuky obsahujú aj nenasýtené väzby. Prítomnosť dvojitých väzieb ovplyvňuje ohyb uhlíkového reťazca, čo následne znižuje zbaľovanie molekúl a tým aj ich hustotu.

Nasýtené tuky obsahujú iba nasýtené väzby, ako v prípade bravčovej masti, loja alebo masla, zatiaľ čo nenasýtené väzby možno nájsť v sójovom oleji, olivovom alebo rybom oleji. Najbežnejšími lipidmi sú živočíšne tuky a rastlinné oleje. Napriek značným rozdielom vo vzhľade a fyzickom stave sú ich štruktúry veľmi podobné. Živočíšne tuky sú pevné (napr. maslo alebo bravčová masť), zatiaľ čo rastlinné oleje sú tekuté (ako je kukuričný olej alebo arašidový olej). Z hľadiska štruktúry a chemizmu molekúl sú živočíšne aj rastlinné tuky triacylglyceridy (TAG) - triestery glycerolu (glycerínu) s tromi molekulami karboxylových kyselín s dlhým reťazcom.

Vďaka svojej nepolárnej štruktúre sa tuky rozpúšťajú v populárnych organických rozpúšťadlách, ako je benzén, dietyléter, chloroform alebo acetón. Tuky v kombinácii s vodou vytvárajú emulzie, teda nerovnomerné zmesi, v ktorých je jedna kvapalina dispergovaná v druhej. Ich hustota je nižšia ako hustota vody, preto vytekajú na jej povrch. Ich špecifická hmotnosť je 0,910 až 0,996 g/cm³.

Za normálnych podmienok, bez ohľadu na fyzický stav, tuky nemajú žiadny zápach, chuť ani farbu a vykazujú neutrálnu reakciu. Akákoľvek chuť alebo zápach môže pochádzať z prímesí alebo produktov rozkladu. Tuky sú neprchavé a horľavé, s nižšou výhrevnosťou okolo 38 J/g. Ich výhrevnosť je cca. 39 kJ/g, takže predstavujú vysokoenergetické rezervné materiály.

Elektroizolačné materiály na báze tukov a živíc

Do skupiny elektroizolantov patria aj tzv. vrstvené materiály. Dosky sú vyrobené z celulózového papiera, sklenenej tkaniny alebo tvrdenej bavlnenej tkaniny ako výstuže a rôznych typov živice použitej ako spojivo. Lisujú sa za zvýšenej teploty. Majú vysokú mechanickú a elektrickú pevnosť.

Textit (Gumoid) má väčšiu pevnosť ako kartit, dokáže navyše aj tlmiť nárazy, má veľmi dobré mechanické a klzné vlastnosti. Sklotextit (Texgumoid) má najvyššiu odolnosť voči vysokým teplotám a vlhku aj vysokú pevnosť v ťahu, veľmi nízku nasiakavosť, vydrží vysoké prierazné napätie. Nachádza preto uplatnenie najmä v namáhaných elektroizolačných súčiastkach.

Kartit (Pertinax) sa osvedčil na izolačné medzisteny, kryty, najrôznejšie konštrukčné prvky.

Vrstvený materiál v tvare dosiek a tyčí, vyrobený z upravenej sklenej tkaniny ako výstuže a epoxirezolovej živice, má dobré mechanické a elektroizolačné vlastnosti a vysokú klimatickú odolnosť.

Konštrukcia vrstvených elektroizolačných materiálov

Využitie tukov

V potravinárskom, kozmetickom a farmaceutickom priemysle sú tuky široko používané. Sú dôležitým prvkom výživy, pretože naše telo potrebuje vitamíny rozpustné v tukoch, ktorými sú vitamíny A, D, E a K. Okrem toho fungujú ako zásoba energie a predstavujú reaktant potrebný pri mnohých metabolických reakciách.

Nenasýtené mastné kyseliny potrebné na suplementáciu (také, ktoré si naše telo nesyntetizuje) sú hlavne omega-3 a omega-6. Sú nevyhnutné pre správne fungovanie ľudského tela, napríklad preto, že prenášajú cholesterol alebo napomáhajú zrážaniu krvi. Zahŕňajú kyselinu α-linolénovú (ALA), kyselinu eikozapentaénovú (EPA), kyselinu dokosahexaénovú (DHA), kyselinu linolovú (LA), kyselinu gamalinolénovú (GLA) a kyselinu arachidónovú (AA, ARA).

Hydrogenácia tukov je reakcia používaná napríklad na výrobu margarínov alebo tukov na vyprážanie. Dvojité väzby medzi atómami uhlíka, ktoré existujú v rastlinných olejoch, môžu byť katalyticky redukované.