高分子绝缘材料（四川大学）绝缘材料讲义

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1、高分子绝缘材料四川大学高分子学院雷毅第一章绪论1绝缘材料的定义和作用这里所述的绝缘材料是电工绝缘材料。按国家标准GB2900.5规定绝缘材料的定义是：“用来使器件在电气上绝缘的材料”。也就是能够阻止电流通过的材料。它的电阻率很高，通常在106～1019Ωm的范围内。如在电机中，导体周围的绝缘材料将匝间隔离并与接地的定子铁心隔离开来，以保证电机的安全运行。绝缘材料的用途是将带电的部分与不带电的部分或带不同电位的部分相互隔离开来，使电流能够按人们指定的路线去流动。绝缘材料在电工产品中是必不可少的材料。例如

2、一台300MW汽轮发电机就需绝缘漆10t、云母制品8t、层压板5t、漆布、薄膜约1t；一台3200KVA的变压器所需绝缘材料占其总重量的34%；一台10KV的高压断路器所需绝缘材料占其总量的18%。按我国发电设备装机容量及与之配套的电工设备的绝缘材料消耗定额平均为65t/10MW，由此可见绝缘材料在电工设备中所占比重是很大的。大体上，电机、电器设备都是由导体材料、磁性材料、绝缘材料和结构材料构成的。除绝缘材料之外，其他都是金属材料。电机、电器在运行中，不可避免地要受到温度、电和机械的应力、振动、有害气

3、体、化学物质、潮湿、灰尘和辐照等各种因素的作用。这些因素对绝缘材料比对其他材料有更显著的作用。可以说，绝缘材料对这些因素更为敏感，容易变质劣化，致使电工设备损坏。所以绝缘材料是决定电机、电器运行可靠性的关键材料。随着运行时间的延续，绝缘材料必然要老化，并且其老化速度要比其他材料快，所以决定电机、电器使用寿命的关键材料也是绝缘材料。绝缘材料是决定电机、电器技术经济指标的关键因素之一。电机的重要技术经济指标之一是重量功率比，即kg/kw值。减少比值，对电机有重要意义。据报导，从1900年到1967年，1h

4、p（0.75kw）的电机重量由40kg减少到10kg，目前已降低到6kg/kw水平。导致这种变化的重要原因是采用耐热性高的绝缘材料。降低kg/kw值可节约大量金属材料，降低电机成本。如一台A级（105℃）电动机采用H级（180℃）绝缘之后，可缩小体积30%～50%，节约铜20%、硅钢片30%～50%、铸铁25%。当然，采用同一机座号，用耐温指数更高的绝缘材料，可以提高功率或延长电机的使用寿命。从电机、电器产品的造价情况来看，绝缘材料所占费用约在一半，这些都说明了绝缘材料在电机、电器工业中所占的地位和作

5、用了。2耐热分级电工产品绝缘的使用期受到多种因素的影响，而温度通常是对绝缘材料和绝缘结构老化起支配作用的因素。因此已有一种实用的、被世界公认的耐热性分级方法，也就是将电气绝缘的耐热性划分为若干耐热等级。按国家标准GB11021-89（IEC85）规定，各耐热等级及所对应的温度值如下：耐热等级温度℃Y90A105E120B130F155H180200200220220250温度超过250℃，则按间隔25℃相应设置耐热等级。由于习惯上的原因，目前无论对绝缘材料、绝缘结构和电工产品均笼统地使用“耐热等级”这

6、一术语。但今后的趋势是，对绝缘材料推荐采用“温度指数”和“相对温度指数”两个术语；绝缘结构对电工产品则保留采用“耐热等级”这个术语。标明某电工产品为某耐热等级，绝不意味着该产品绝缘结构中的每一种绝缘材料都具有相同的温度极限。绝缘结构的温度极限与其中各绝缘材料的温度极限可能不直接相关。在绝缘结构中，绝缘材料的温度极限可能因受到其他组成材料的保护而有所提高，也可能因材料间不相容而使绝缘结构的温度极限低于各个组成材料的温度极限。所有这些问题应该通过功能试验予以研究。3绝缘材料分类、命名及型号（JB/T219

7、7-1996）1）分类绝缘材料产品按大类、小类、温度指数及品种的差异分类。绝缘材料产品按形态结构、组成或生产工艺特征划分为八大类。用一位阿拉伯数字来表示。大类代号在产品型号中为型号的第一位数字。见表1—1。表1—1电气绝缘材料产品的大类代号大类代号类别1漆、可聚合树脂和胶类2树脂浸渍纤维制品类3层压制品、卷绕制品、真空压力浸胶制品和引拔制品类4模塑料类5云母制品类6薄膜、粘带和柔软复合材料类7纤维制品类8绝缘液体类各大类绝缘材料产品中按应用范围、应用工艺特征或组成划分小类。用一位阿拉伯数字代表。小类代

8、号在产品型号中为型号的第二位数字。前6大类中小类代号见表1—2，小类空号供今后发展新型材料用。表1—2电气绝缘材料产品的小类代号大类代号大类名称小类代号小类名称1漆、可聚合树脂和胶类0有溶剂漆1无溶剂可聚合树脂2覆盖漆、防晕漆、半导电漆3硬质覆盖漆、瓷漆4胶粘漆、树脂5熔敷粉末6硅钢片漆7漆包线漆、丝包线漆8灌注胶、包封胶、浇铸树脂、胶泥、腻子9—2树脂浸渍纤维制品类0棉纤维漆布1—2漆绸3合成纤维漆布、上胶布4玻璃纤维漆布、上胶布5混织纤维漆布、上胶布