כמה אתה יודע על חומרי בידוד מוצקים?
May 08, 2024
חומרי בידוד מוצקים הם חומרים מוצקים המשמשים לבידוד מוליכים בעלי פוטנציאל שונה. חומרי בידוד מוצקים נדרשים בדרך כלל גם למלא תפקיד תומך. בהשוואה לחומרי בידוד גז וחומרי בידוד נוזליים, לחומרי בידוד מוצקים יש חוזק פירוק גבוה בהרבה בשל הצפיפות הגבוהה שלהם, שיש לו משמעות רבה בהפחתת עובי הבידוד.
סקירה חומרי בידוד מוצקים הם חומרים מוצקים המשמשים לבידוד מוליכים בעלי פוטנציאל שונה. בדרך כלל, חומרי בידוד מוצקים נדרשים להיות בעלי תפקיד תומך.
ניתן לחלק חומרי בידוד מוצקים לשתי קטגוריות: אנאורגניים ואורגניים.
בהשוואה לחומרי בידוד גז וחומרי בידוד נוזליים, לחומרי בידוד מוצקים יש חוזק פירוק גבוה בהרבה בשל הצפיפות הגבוהה שלהם, שיש לו משמעות רבה להפחתת עובי הבידוד. התנגדות הבידוד, הקבוע הדיאלקטרי והאובדן הדיאלקטרי של חומרי בידוד מוצקים משתנים בטווח רחב.
לדוגמה, התנגדות הבידוד של פולי-טטרה-פלואורואתילן יכולה להגיע עד 1020Ω·m, מה שיכול למנוע זרם דליפה מוגזם, והקבוע הדיאלקטרי היחסי שלו נמוך מאוד (רק 2.0), מה שהופך את הקיבול של הבידוד מאוד. קָטָן; בהתאם, לקרמיקה דיאלקטרית גבוהה יש קבועים דיאלקטריים יחסית גבוהים (עד כמה אלפים). לכן, ניתן לבחור חומרי בידוד מוצקים על פי דרישות שונות.
מוצקים אנאורגניים כוללים בעיקר נציץ, אבקת נציץ ומוצרי נציץ, זכוכית, סיבי זכוכית ומוצריהם וכן חרסינה חשמלית, סרט אלומינה וכו'. הם עמידים לטמפרטורות גבוהות, לא קל ליישון, ובעלי חוזק מכני ניכר. לחלקם, כמו חרסינה חשמלית, יש עלות נמוכה ותופסים מקום מסוים ביישומים. החיסרון של חומרי בידוד מוצקים אנאורגניים הוא שהם בעלי ביצועי עיבוד גרועים ואינם מותאמים בקלות לדרישות הדפוס של ציוד חשמלי לחומרי בידוד.
מוצרי נציץ ואבקת נציץ הם בעלי עמידות קורונה ארוכת טווח והם מרכיב חשוב במבנה הבידוד של ציוד במתח גבוה. הם יכולים לשמש גם במצבים של טמפרטורה גבוהה.
זכוכית
התהליך של זכוכית הוא פשוט יותר מזה של קרמיקה וניתן להשתמש בו לייצור מבודדים. ניתן להפוך מסיבי זכוכית למשי, בד וסרט. יש לו עמידות בחום גבוהה בהרבה מסיבים אורגניים והוא ממלא תפקיד חשוב בפיתוח מבני בידוד בטמפרטורות גבוהות.
למוצרי חרסינה חשמליים יש עמידות מצוינת לפריקה וחוזק מכני מסוים, ולכן הם מתאימים במיוחד ליישומי העברת כוח והפצה במתח גבוה. לאחר שנים של מחקר, פותחו זנים בעלי חוזק מכני גבוה, עמידות בטמפרטורה גבוהה וקבוע דיאלקטרי גבוה.
במאה ה-19, מוצקים אורגניים היו בעיקר טבעיים, כמו נייר, כותנה, משי, גומי ושמנים צמחיים ניתנים לריפוי. חומרים אלו גמישים, יכולים לעמוד בדרישות תהליך הבקשה וקל להשגה. מאז המאה ה-20, הופעתם של חומרים פולימרים סינתטיים שינתה מהותית את המראה של חומרי בידוד מוצקים.
בקליט שימש לראשונה כחומר מבודד. מאוחר יותר הופיעו פוליאתילן ופוליסטירן. בשל הקבוע הדיאלקטרי והאובדן הדיאלקטרי הקטן ביותר שלהם, הם עמדו בדרישות של תדרים גבוהים והתאימו לפיתוח טכנולוגיות חדשות כמו מכ"ם. שרף סיליקון בשילוב בד זכוכית דל אלקלי משפר מאוד את רמת עמידות החום של מנועים ומכשירי חשמל. חוט אמייל העשוי מפורמלי פוליוויניל כבסיס צבע פתח אפשרויות רחבות לחוטי אמייל, המחליף תיל מצופה משי וחוט מכוסה חוט. העובי של סרט פוליאסטר הוא רק כמה עשרות מיקרונים.
השימוש בו כדי להחליף את הנייר והבד המקוריים משפר מאוד את האינדיקטורים הטכניים והכלכליים של מנועים ומכשירי חשמל. השימוש בנייר סיבי פוליארמיד, סרט פוליאסטר וסרט פוליאמיד גורם לדרגות העמידות בחום של בידוד חריצי המנוע להפוך ל-F ו-H בהתאמה (ראה דרגת עמידות בחום בידוד ובדיקת הזדקנות תרמית). היו התפתחויות דומות בחומרי אלסטומר, כגון גומי סיליקון עמיד בחום, גומי ניטריל עמיד בשמן, ולאחר מכן גומי פלואור, גומי אתילן-פרופילן וכו'.
