Materiale Electroizolante

Materialele electroizolante prezintă o rezistivitate electrică ρ cu valori cuprinse între 108 şi 1018 [Ω cm]. Oricare dintre proprietăţile electrice şi neelectrice ale materialelor electroizolante poate servi drept criteriu de clasificare a acestor. S-au impus totuşi criteriile cu caracter general cum sunt: natura chimică, starea de agregare, stabilitatea termica, forma şi caracteristica esenţială a materialelor componente la care se mai adaugă eventual, starea finală şi transformările necesare pentru obţinerea produsului finit. Astfel, după natura lor chimică, materialele electroizolante se pot clasifica în materiale organice, anorganice şi siliconice. Materialele de natură organică prezintă proprietăţi electroizolante foarte bune, având însă o rezistenţă redusă la solicitările termice şi mecanice. Materialele de natură anorganică (marmura, azbestul etc.) au o comportare inversă materialelor organice. Materialele de natură siliconică îmbină în mod favorabil cele mai bune proprietăţi ale materialelor organice şi anorganice. Luând în considerare starea de agregare a materialelor electroizolante vom distinge materiale: solide, lichide şi gazoase. Folosind drept criteriu de clasificare stabilitatea termică, materialele electroizolante se împart în clase de izolaţie şi au caracteristica comună temperatura maximă la care pot fi utilizate timp îndelungat. Pentru determinarea stabilităţii termice, pe lângă temperatură, se pot utiliza şi mărimi electrice (constante de material) ca de exemplu scăderea rigidităţii dielectrice cu creşterea temperaturii, mărimi fizice sau mărimi mecanice. O clasă de izolaţie cuprinde materialele care au o stabilitate termică comparabilă, la o temperatură de serviciu dată. Clasificarea materialelor în clase de izolaţie este în prezent nesatisfăcătoare deoarece se referă la grupe de materiale ce pot intra în constituţia unui sistem de izolaţie, dar nu oferă posibilitatea alegerii unui material pentru condiţiile impuse de un anumit scop sau loc de utilizare. Ca urmare este căutat un alt criteriu de clasificare a materialelor adoptat de CEI (Comisia Electronică Internaţională). Această clasificare cuprinde în fiecare grupă materiale de aceeaşi formă şi stare finală, care necesită pentru utilizare acelaşi mod de prelucrare. Din punctul de vedere al proprietăţilor lor electrice, materialele semiconductoare se situează între materialele conductoare şi materialele electroizolante.

Materialele utilizate în electrotehnica sunt grupate în categorii, cu proprietati

specifice, dupa diferite criterii:

– natura chimica;

– starea de agregare;

– originea;

– stabilitatea termica, s. a.

În egala masura exista si posibilitatea clasificarii dupa valorile constantelor de

material (conductivitatea electrica, rigiditate dielectrica, permitivitate, factor de pier-

deri). Criteriul de clasificare dupa valoarea conductivitat ii electrice a dus la gruparea

materialelor în categoriile:

– conductoare;

– neconductoare sau electroizolante;

– semiconductoare.

Proprietati fizico-chimice ale materialelor electroizolante

1) Higroscopicitatea – este proprietatea materialelor de a absorbi umiditatea.Cu cat sunt mai higroscopice ,au proprietati electrice mai slabe(scade rigiditatea dielectrica ).

2) Densitatea

3) Porozitatea

4) Conductibilitatea termica – este proprietatea materialelor de a conduce caldura .

5) Stabilitatea termica – reprezinta proprietatea materialelor de a-si pastra caracteristicile pana la o anumita temperature.S-au stabilit clase de izolatie notate cu litere corespunzatoare temperaturii pana la care materialul isi pastreaza caracteristicile electrice.

6) Stabilitatea la temperaturi joase

7) Punct de aprindere – proprietatea materialelor de a se aprinde singure

8) Punct de imflamabilitate – proprietatea materialelor de a se aprinde de la o sursa.

9) Solubilitatea.

10) Stabilitatea termica.

La rândul lor solidele, conductoare si semiconductoare, se pot constitui în categorii de materiale magnetice, dupa susceptibilitatea magnetica. Clasificarea dupa conductivitatea electrica este cea mai utilizata.

Materialele electroizolante anorganice cuprind câteva gaze, câteva roci naturale, cuartul, azbestul si mica.

Ca materiale electroizolante gazoase, în izolat ia electrica se folosesc: aerul,

azotul, bioxidul de carbon si hidrogenul precum si gazele nobile: heliu, neonul, argo-

nul, criptonul, xenonul.

Aerul contine în proport ie de 78% (volum) azot si 21 % (volum) oxigen, precum si cantitati mici de alte gaze ca: argon, bioxid de carbon, neon.

Gazele nobile se obt in prin distilarea fractionata a aerului lichid si sunt neutre

din punct de vedere chimic. Gazele naturale se utilizeaza în izolarea unor cabluri, în

condensatoarele cu gaz, în becurile electrice sau ca agent frigorific.

În domeniul rocilor naturale, numai marmura si sistul au unele utilizari res-

trânse în electrotehnica.

Marmura este o roca metamorfa care se obtine în blocuri mari si se poate pre-

lucra mecanic la dimensiunile dorite. A fost utilizata pentru tablourile de comanda,

dar a fost înlocuita în zilele noastre aproape complet cu materiale electroizolante mo-

derne.

Sistul se foloseste în special cel argilos care este o roca densa sub forma de

placi care consta în principal în bioxid de siliciu. E adecvat pentru placile de baza ale

demaratoarelor si pentru alte ap arate asemanatoare cu în clase de executie grea. Ser-

veste de asemenea ca material de umplutura în compozitia unor mase de presare.

Cuartul din punct de vedere chimic este un bioxid de siliciu (SiO ). Cuartul

cristalizeaza sub forma trigonal – trapezoidala. Cuart ul este unul dintre materialele

cele mai raspândite pe pamânt. În forma cea mai pura exista în cristalul de stânca.

Mai frecvent, cuart ul apare sub forma mai putin pura de cuartit ca parte componenta

a nisipurilor.În stare naturala, cuartul se prelucreaza în electrotehnica mai ales ca ni-

sip cuart os folosit pentru stingerea arcului electric în sigurantele fuzibile. Din mate-

rialul cuartos se produc în forme rotative de centrifugare mai ales corpuri cu simetrie

de rotatie. Cuartul si sticla de cuart pot fi produse astazi si sintetic.

Cristalul de stanca datorita pretului mare aproape ca nu se foloseste, daca se

face abstractie de utilizarile piezo-electrice ale cuartului.Faina de cuart se foloseste ca

material de umplutura în rasinile de turnare. Din sticla de cuart se produc lamele de

acoperire pentru celulele solare si baloane mici d e sticla la becurile cu tratogeni. Din

materialul cuartos se obtin izolatoare de sustinere pentru instalat iile de desprafuire

electrostatica, încalzitoare de imersie. Starturile de bioxid de siliciu produse sintetic

serversc pentru izolare în circuitele intergrate.