Materjale iseloomustavad füüsikalised põhiomadused on:

1. Kuumuskindlus
2. Külmakindlus
3. Viskoossus
4. Niiskuskindlus

 

Kuumuskindlus

Kuumuskindluse all mõistetakse elektriisoleermaterjali võimet taluda lühiaegselt või kestvalt maksimaalset lubatavat temperatuuri, mille juures tema elektrilised ega mehaanilised omadused nimetamisväärsel ei halveneksid. Vastavalt nendele temperatuuridele on isoleermaterjalid jagatud kuumuskindlusklassidesse (tabel 7.1).

Tabel 7.1. Elektriliste isoleermaterjalide kuumuskindluse klassid

Klass Lubatud Materjalide näited

___________temp. °C________________________________________

Y 90 Polüetüleen, polüstürol, immutamata looduslikust kiust tooted:

paber, papp, puuvillane ja siidriie

A 105 Lakkidega immutatud või vedelasse dielektrikusse paigutatud

papp, paber, puuvillane ja siidriie, getinaks, tekstoliit

E 120 Vilgu- ja klaaskiu baasil toodetud materjalid, kus käsutatakse E klasside

vastavaid liimivaid ja immutuslakke

B 130 Klaastekstoliit bakeliitvaikudel, lavsaankile

F 155 Vilgu, asbesti ja klaaskiu alusel toodetud materjalid, mis on

liimitud või immutatud F klassile vastavate lakkidega (näit. epoksü jne.)

Räniorgaanilised lakid ja nendega immutatud või liimitud
H 180 materjalid vilgu, klaaskiu jm. alusel

Polüimiidid, plastid klaaskiu või astbesti alusel räniorgaanilise
200 200 sideainega

Mõned polüimiidide liigid, fluorplastid ja plastid klaaskiu alusel
210 220 vastavatemperatuurilise sideainega

Põhiliselt anorgaanilised dielektrikud ilma sideaineteta. Siia
250 | 250 | kuulub näiteks ka fluorplast-4_______________________________________

 

Märkus: Kuumuskindlamate materjalide puhul võetakse kasutusele täiendavad kuumus- kindluse klassid 25°C intervalliga (näit. 275°C, 300°C, 325°C, jne.).

Arvutused ja kogemused näitavad, et temperatuuri tõusuga 8—10 °C kaasneb materjali tööea kahekordne vähenemine. Isoleermaterjalide tööiga ehk vananemine sõltub katemperatuuri mõjumise kestvusest.

Peale temperatuuri mõjutavad eriti polümeer isoleermaterjali vananemise kiirust veel keskkonna gaasiline koostis (eriti osooni ja hapniku ning agressiivsete gaaside nagu ammoniaak jt. sisaldus), kiirguse intensiivsus, ioonisatsioon, elektriväli, mehaaniline koormus jms. Isoleermaterjalide (plastmasside) kuumuskindlust määratakse nn. Martensi aparaadiga plaadikujuliste katsekehadega 10 x 15 mm pikkusega 120 mm. Katsetamine toimub paindepinge all 50 kgf/cm2 termostaadis, kus temperatuuri tõstetakse kiirusega 50oC tunnis. Momendil kui osuti (10) on langenud 6 mm võrra (joon.7.20). registreeritakse temperatuur (8), mis loetakseki uuritava materjali kuumuskindluse näitajaks.

 

 

1 - termostaat 6 - nihutatav raskus

2 - katsekehade kinnituspesad 7 - varras

3 - alusplaat 8 - termomeeter

4 - klamber 9 - skaala

5 - kang 1O - osuti

11 - küttespiraalid

Amorfsest ainest (vaigud, pigid, bituumenid jt.) dielektrikutel määratakse pehmenemistemperatuur “rõngas-kuuli” ja Krämer - Sarnovi meetodil.

(joon.7.21 ja 7.22, 7.23)

 

1 - terasplaat, 2 - messingrõngas, 3 - materjali proov, 4 - teraskuul.

 

 

 

 

Vedelate dielektrikute kuumuskindlust iseloomustatakse leektäpi, või ka süttimistemperatuuriga. Leektäpp on temperatuur, mille juures vedeliku pinnal eralduv aurude ja õhu segu süttib tulega kokku-puutumisel. Näiteks trafoõli leektäpp ei tohi olla alla 135°C.

 

Vedeldielektrikute õlide auru süttimistemperatuuri kontrollitakse laboratoorsel “Martens-Pensky” seadmel joon.7.24. Õli kuumutatakse kiirusega 5°C minutis. Aurude temperatuuri registreeritakse termomeetriga pidevalt. Kui järjekordselt viiakse kambrisse süütepõleti leek ja aur süttib, vedeliku pinnal tekib sinakas leek, registreeritakse samal momendil auru temperatuur, mida nimetatakse vedeldielektriku leektäpiks.

 

Külmakindlus on vajalik omadus isoleermaterjalil, mida kasutakse madalatel temperatuuridel. Kuigi isoleermaterjali isoleerivad omadused temperatuuri alanedes üldreeglina paranevad, ilmneb paljudel juhtudel nende elastsuse vähenemine (muutuvad hapraks). Selline isolatsioon võib puruneda vibratsiooni ja löökide mõjul aga ka juhtme painutamisel. Külmakindlus määratakse paljudel elektriisoleermaterjalidel nagu kummidel, plastidel ja lakkidel, millistel on kalduvus kaotada elastsus ning muutuda rabedaks.

Kontrollkatsed teostatakse temperatuuril -50°C - 80°C külmakambris.

 

Isoleermaterjalide soojuslikeks tunnussuurusteks on lisaks kuuma- ja külmakindlusele, soojuspaisumine ja soojusjuhtivus

Soojuspaisumine on isoleermaterjalide oluliseks omaduseks. Trafoõli soojuspaisumise tõttu peab näiteks õliga täidetud aparaatidel olema paisumisruum või paisumahuti. Isoleermaterjalist balloonid ja läbiviigud, mida läbivad metallelektroodid , peavad olema metalliga ligilähedaselt sama paisumisteguriga.

Mõned tahked isoleermaterjalid näiteks klaasid võivad puruneda järskudel temperatuuri muutustel, mis oleneb aine soojuspaisumise koefitsiendist.

 

Soojusjuhtivus on paljudel juhtudel küllaltki oluline näitaja. Enamasti on elektri-seadmeis kasutatavad juhtmed ümbritsetud isoleermaterjali kihiga. Voolu toimel juhtmetes tekkiv soojus võib lahkuda põhiliselt ainult läbi isolatsiooni. Seega kuumeneb juhe sama vooluga halvema soojusjuhtivusega isoleermaterjali kasutamisel kõrgema temperatuurini. Tabelis 2 on toodud võrdluseks mõnede isoleermaterjalide soojusjuhtivus.

 

 

Tabel 2. Mõnede isoleermaterjalide soojusjuhtivus.

	Soojusjuhtivus W/(m.*K)		Soojusjuhtivus W/(m. K)
Õhk (kitsastes piludes)		Portselan
Bituumen	0,07	Steatiit	2,2
Paber	0,10	Titaanioksiid	6,5
Lakkriie		Kristalne kvarts	12,5
Getinaks		Alumiiniumoksiid	30
Vesi	0,58	Magneesiumoksiid	36
Trafoõli	0,15	Berülliumoksiid	218
Silikoonõli	0,15

 

 

 

 

 

 

 

Võrdluseks olgu toodud mõnede tahkete materjalide soojusjuhtivus W/(m K)

Grafiit C 18

Germaanium 58

Raud 68

Räni 103

Alumiinium 226

Vask 390

Näeme, et reeglina on metallide soojusjuhtivus isoleermaterjalide omast tunduvalt parem, välja arvatud berülliumoksiid. Isoleermaterjalide soojusjuhtivust halvendab tunduvalt gaaside sisaldus. Soojusjuhtivuse parendamiseks isoleermaterjale immutatakse ja ühendatakse.