电气绝缘材料
电气绝缘材料
电气绝缘材料
电气绝缘材料是一种用于阻止电流流动的材料，它可以在电气设备和电路中起
到关键的作用。
在电气工程中，绝缘材料的选择和使用对于保证设备的安全性和可靠性至关重要。
本文将对电气绝缘材料的种类、特性和应用进行介绍。
首先，电气绝缘材料可以分为固体绝缘材料和液体绝缘材料两大类。
固体绝缘
材料包括树脂、橡胶、塑料等，它们具有良好的机械性能和化学稳定性，能够有效地阻止电流的流动。
而液体绝缘材料主要包括油类和气体类，它们通常用于高压设备中，能够在高温和高压下保持稳定的绝缘性能。
其次，不同的电气绝缘材料具有不同的特性和应用场景。
例如，树脂绝缘材料
具有优异的耐热性和耐化学腐蚀性，适用于高温高压的电气设备中；橡胶绝缘材料具有良好的弹性和耐磨性，适用于移动设备和电缆的绝缘；而油类绝缘材料则具有良好的冷却性能和介电性能，适用于变压器和电力设备中。
另外，电气绝缘材料在电气工程中具有广泛的应用。
它们不仅用于绝缘电气设
备和电缆，还广泛应用于变压器、开关设备、绝缘子等电气元件中。
在电路设计中，正确选择和使用绝缘材料能够有效地提高设备的安全性和可靠性，减少故障和事故的发生。
综上所述，电气绝缘材料是电气工程中不可或缺的重要组成部分。
正确选择和
使用绝缘材料能够保证设备的安全性和可靠性，减少故障和事故的发生。
因此，在电气工程中，对于电气绝缘材料的研究和应用具有重要的意义。
希望本文能够对读者对电气绝缘材料有所了解，并在实际工程中加以应用。
绝缘材料有哪几种
绝缘材料有哪几种绝缘材料是一种能够阻止电流通过的材料，它在电气设备和电子器件中起着至关重要的作用。
在不同的应用场景下，需要选择不同种类的绝缘材料来满足特定的要求。
目前，市面上常见的绝缘材料主要包括以下几种：1. 塑料绝缘材料。
塑料绝缘材料是一种常见的绝缘材料，它具有良好的绝缘性能、机械性能和耐热性能。
常见的塑料绝缘材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
这些材料通常用于电线电缆、绝缘套管、绝缘板等电气设备中。
2. 橡胶绝缘材料。
橡胶绝缘材料具有良好的弹性和耐磨性，能够在不同温度下保持良好的绝缘性能。
常见的橡胶绝缘材料包括丁腈橡胶、丙烯橡胶、硅橡胶等。
这些材料通常用于电缆绝缘、电机绝缘、密封件等领域。
3. 玻璃绝缘材料。
玻璃绝缘材料具有优异的耐高温性能和耐化学腐蚀性能，能够在恶劣环境下保持稳定的绝缘性能。
常见的玻璃绝缘材料包括玻璃纤维布、玻璃绝缘纸、玻璃绝缘带等。
这些材料通常用于电机绝缘、变压器绝缘、电力设备绝缘等领域。
4. 陶瓷绝缘材料。
陶瓷绝缘材料具有优异的耐高温性能和耐电弧性能，能够在高压、高温环境下保持稳定的绝缘性能。
常见的陶瓷绝缘材料包括氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化硼陶瓷等。
这些材料通常用于高压开关、避雷器、绝缘子等领域。
5. 复合绝缘材料。
复合绝缘材料是将不同种类的绝缘材料通过复合工艺进行组合而成，能够充分发挥各种材料的优点，提高绝缘性能和机械性能。
常见的复合绝缘材料包括聚酯玻璃纤维带、聚四氟乙烯玻璃纤维布、聚酰亚胺玻璃纤维布等。
这些材料通常用于特殊电气设备、航空航天领域、高速列车等领域。
综上所述，绝缘材料的种类繁多，每种材料都具有特定的优点和适用场景。
在实际应用中，需要根据具体的要求和环境条件选择合适的绝缘材料，以确保电气设备和电子器件的安全可靠运行。
常用绝缘材料
一、常用绝缘材料电阻系数大于10的9次方Ω 的材料在电工技术上叫做绝缘材料。
他的作用是在电气设备中把电位不同的带点局部隔离开来。
因此绝缘材料应具有良好的介电性能，即具有较高的绝缘电阻和耐压强度，并能防止发生漏电、爬电或击穿等事故；其次耐热性能要好，其中尤其以不因长期受热作用〔热老化〕而产生性能变化最为重要；此外还有良好的导热性、耐潮和有较高的机械强度以及工艺加工方便等。
二、绝缘材料的分类和性能指标1、分类电工常用的绝缘材料按其化学性质不同，可分为无机绝缘材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料。
〔1〕、无机绝缘材料：有云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃、硫磺等，主要做电机、电气的绕组绝缘、开关的底板和绝缘子等。
〔2〕、有机绝缘材料：有虫胶、树脂、橡胶、棉纱、纸、麻、蚕丝、人造丝，大多用于制造绝缘漆、绕组导线的被覆绝缘物等。
〔3〕、混合绝缘材料：由以上两种材料加工制成的各种成型绝缘材料，用做电器的底座、外壳等。
2、性能指标电工常用的绝缘材料的性能指标如绝缘强度、抗张强度、比重、膨胀系数等。
〔1〕耐压强度：绝缘物质在电场中，当电场强度增大到某一极限时，就会击穿。
这个绝缘击穿的电场强度称为绝缘耐压强度〔又称介电强度或绝缘强度〕，通常以1mm厚的绝缘材料所能承受的电压KV值表示。
〔2〕抗张强度：绝缘材料每单位截面积能承受的拉力，例如玻璃每平方厘米截面积能承受140 千克。
〔3〕密度：绝缘材料每立方米体积的质量，例如硫磺每立方米体积有2克。
〔4〕膨胀系数：绝缘体受热以后体积增大的程度。
3、绝缘材料的耐热等级〔1〕Y级绝缘材料：木材、棉花、纤维等天然的纺织品，以醋酸纤维和聚酰胺为根底的纺织品，以及易于分解和熔化点较低的朔料。
极限工作温度：90度。
〔2〕A级绝缘材料：工作于矿物油中的和用油或油树脂复合胶浸过的Y级材料，漆包线、漆布、漆丝的绝缘及油性漆。
沥青漆等。
极限工作温度：105度。
〔3〕E级绝缘材料：聚脂薄膜和A级材料复合、玻璃布、油性树脂漆、聚乙烯醇缩醛高强度漆包线、乙酸乙烯耐热漆包线。
绝缘材料的类型及应用
1、绝缘漆：主要是以合成树脂或天然树脂等为漆基与某些辅助材料组成。
按用途分为浸渍漆、漆包线漆、覆盖漆、硅钢片漆和防电晕漆等。
主要作为绝缘材料用于电机和电气设备中。
例如，浸渍漆主要用于浸渍电机、电器的线圈和绝缘零部件，以填充其间隙和微孔，其固化后能在浸渍物体表面形成连续平整的漆膜，并使线圈粘结成一个结实的整体，以提高绝缘结构的耐潮、导热、击穿强度和机械强度等性能。
2、绝缘胶：主要有灌注胶、浇注胶、包封胶等几类。
例如，主要用在浇注电缆接头和套管、20Kv以下电流互感器、10Kv及以下电压互感器、干式变压器、户内户外绝缘子、六氟化硫断路器灭弧室绝缘子、电缆接线盒、密封电子元件等。
3、气体介质绝缘材料：在电气设备中除可作为绝缘材料外，还具有灭弧、冷却和保护等作用，常用的气体绝缘材料有空气、氮气、二氧化硫和六氟化硫等。
例如，六氟化硫一般由硫和氟直接燃烧合成，经净化干燥处理后使用。
常态下，六氟化硫是一种无色、无味、不然不爆、无毒且化学性质稳定的气体，其分子量大，分子中含有电负性很强的氟原子，具有良好的绝缘性能和灭弧性能。
在均匀电场中，其击穿强度约为空气的3倍，在0.3-0.4MPa，其击穿强度等于或优于变压器油。
目前广泛用于六氟化硫全封闭组合电器、六氟化硫断路器、气体绝缘变压器、充气管路电缆等。
4、液体绝缘材料：在电气设备中，通过绝缘液体的浸渍和填充，消除了空气和间隙，提高了绝缘介质的击穿强度，并改善了设备的散热条件。
常用的有变压器油、断路器油、电容器油、电缆油等。
例如，在变压器、油断路器、电容器和电力电缆等电气设备中广泛使用液体绝缘材料。
5、云母制品：主要由云母或粉云母、粘结剂和补强材料组成，根据不同的材料组成，可制成不同特效的云母绝缘材料。
云母制品主要有云母带、云母板、云母箔和云母玻璃四类。
例如，云母带是由粘结剂粘合云母片或粉云母纸与补强材料，经烘干而成。
环氧玻璃粉云母带含胶量大，厚度均匀，固化后电气、力学性能较好，适用于模压或液压成型的高压电机线圈绝缘。
七种常见绝缘材料
七种常见绝缘材料绝缘材料是一种在电气设备中起着非常重要作用的材料，它能够阻止电流的流动，从而保护设备和人员的安全。
在实际应用中，我们常见的绝缘材料有很多种类，每种材料都有其独特的特性和适用场景。
在本文中，我们将介绍七种常见的绝缘材料，分别是橡胶、塑料、玻璃、陶瓷、云母、绝缘漆和绝缘纸。
首先，我们来介绍橡胶。
橡胶是一种常见的绝缘材料，具有良好的柔韧性和耐磨性。
它通常用于电线电缆的绝缘层，能够有效地阻止电流的泄漏，保护电线电缆不受外界环境的影响。
此外，橡胶还常用于制作绝缘手套和绝缘垫片，用于维修和安装电气设备。
其次，塑料也是一种常见的绝缘材料。
塑料具有轻质、耐腐蚀、绝缘性能好等特点，因此被广泛应用于电气设备的绝缘部件制造中。
常见的塑料材料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等，它们不仅可以用于制作绝缘件，还可以制作电气设备的外壳和支架。
接下来是玻璃。
玻璃是一种优良的绝缘材料，具有优异的耐高温性能和化学稳定性。
在电气设备中，玻璃常用于制作绝缘子、绝缘管和绝缘垫片等部件，能够有效地隔离电流，保护设备的安全运行。
除了上述材料，陶瓷也是一种常见的绝缘材料。
陶瓷具有优异的耐高温性能和机械强度，因此在高压、高温的环境下表现出色。
在电气设备中，陶瓷常用于制作绝缘子、绝缘套管等部件，能够有效地阻止电流的泄漏，保护设备的安全运行。
另外，云母也是一种常见的绝缘材料。
云母具有优良的绝缘性能和耐高温性能，因此被广泛应用于电气设备的绝缘部件制造中。
常见的云母制品有云母片、云母管等，能够有效地隔离电流，保护设备的安全运行。
此外，绝缘漆也是一种重要的绝缘材料。
绝缘漆具有优异的绝缘性能和耐腐蚀性能，常用于电机、变压器等设备的绝缘处理。
它能够形成均匀的绝缘膜，有效地隔离电流，提高设备的绝缘性能。
最后，我们来介绍绝缘纸。
绝缘纸是一种常见的绝缘材料，具有优异的绝缘性能和机械强度。
它常用于电气设备的绝缘层和绝缘垫片等部件制造中，能够有效地隔离电流，保护设备的安全运行。
电气绝缘基本知识
• • • • •
为了全面表示固体电工绝缘材料的类别、 品种 和耐热等级, 用四位数字表示绝缘材料的型号: 第一位数字为分类代号, 以表 1-8中的分类代号 表示; 第二位数字表示同一分类中的不同品种; 第三位数字为耐热等级代号; 第四位数字为同一种产品的顺序号， 用以表示 配方、 成分或性能上的差别。
• 固体绝缘材料按其其化学性质不同，可分为无机 绝缘材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料。常用 的无机绝缘材料有：云母、石棉、大理石、瓷器、 玻璃、硫黄等，主要用作电机、电器的绕组绝缘、 开关的底板和绝缘子等。有机绝缘材料有：虫胶、 树脂、橡胶、棉纱、纸、麻、人造丝等，大多用 以制造绝缘漆，绕组导线的被覆绝缘物等。混合 绝缘材料为由以上两种材料经过加工制成的各种 成型绝缘材料，用作电器的底座、外壳等。
• 绝缘耐压强度：绝缘体两端所加的电压越高，材 料内电荷受到的电场力就越大，越容易发生电离 碰撞，造成绝缘体击穿。使绝缘体击穿的最低电 压叫做这个绝缘体的击穿电压。使1毫米厚的绝缘 材料击穿时，需要加上的电压千伏数叫做绝缘材 料的绝缘耐压强度，简称绝缘强度。由于绝缘材 料都有一定的绝缘强度，各种电气设备，各种安 全用具（电工钳、验电笔、绝缘手套、绝缘棒 等），各种电工材料，制造厂都规定一定的允许 使用电压，称为额定电压。使用时承受的电压不 得超过它的额定电压值，以免发生事故。
• 电气设备绝缘可分为自恢复绝缘和非自恢 复绝缘两大类。自恢复绝缘的绝缘性能破 坏后可以自行恢复，一般是指空气间隙和 与空气接触的外绝缘。非自恢复绝缘放电 后其绝缘性能不能自行恢复，通常是由固 体介质、液体介质构成的设备内绝缘。
• 绝缘材料的作用是在电气设备中把电势不 同的带电部分隔离开来。因此绝缘材料首 先应具有较高的绝缘电阻和耐压强度，并 能避免发生漏电、击穿等事故。其次耐热 性能要好，避免因长期过热而老化变质； 此外，还应有良好的导热性、耐潮防雷性 和较高的机械强度以及工艺加工方便等特 点。根据上述要求，常用绝缘材料的性能 指标有绝缘强度、抗张强度、比重、膨胀 系数等。
绝缘板是什么材料
绝缘板是什么材料
绝缘板是一种用于电气绝缘的材料，主要由绝缘树脂和纤维增强材料组成。
它是一种常见的绝缘材料，广泛应用于电力、电子、通信、航空航天等领域。
绝缘板的主要材料包括环氧树脂、苯醌树脂、酚醛树脂、聚酯树脂等。
这些树脂具有良好的绝缘性能、耐热性能和机械强度，能有效地防止电流泄漏和电弧发生，确保电气设备的安全运行。
为了增强绝缘板的机械强度和稳定性，常常在树脂中加入纤维增强材料，如玻璃纤维、碳纤维、纸张、木质纤维等。
这些纤维材料能够增加绝缘板的抗压和抗弯强度，同时还能提高其耐热性和耐腐蚀性。
绝缘板的制作过程一般包括树脂和纤维的混合、挤出成型、加压固化等步骤。
制作出的绝缘板具有均匀的密度和较高的密实性，能够确保电气设备的可靠绝缘性能。
绝缘板具有许多优点。
首先，它具有良好的绝缘性能，能够有效地阻挡电流的传导和泄漏，确保电气设备的安全工作。
其次，绝缘板的机械强度较高，能够承受较大的压力和弯曲力，保证设备的稳定性和耐用性。
此外，绝缘板还具有耐热、耐腐蚀、防水、防潮等特性，适用于各种恶劣的环境条件下的使用。
绝缘板的应用范围非常广泛。
它常被用于电气设备的绝缘隔离板、绝缘挡板、绝缘座、绝缘管道、绝缘插板等部件的制作。
此外，它也常用于电路板、电线电缆、电子元器件的绝缘封装
和保护，以及电力系统、通信设备、航空航天装备等领域的绝缘结构件制造。
总的来说，绝缘板是一种重要的绝缘材料，具有良好的绝缘性能、机械强度和耐热性能，广泛应用于电力、电子、通信、航空航天等领域。
常用绝缘材料
常用绝缘材料绝缘材料是用于隔离电流和保护电路免受电击和电气故障的材料。
它们在电力系统、电子设备、通信系统和其他电气设备中广泛应用。
以下是一些常用的绝缘材料：1. PVC（聚氯乙烯）：PVC是一种常见的绝缘材料，具有良好的绝缘性能和机械强度。
它的优点包括低成本、易加工、耐化学品和耐磨损。
2. PE（聚乙烯）：PE是一种高度可塑性的绝缘材料，用于制造电线和电缆的绝缘层。
它具有良好的绝缘性能、耐冲击性和耐化学性。
3. XLPE（交联聚乙烯）：XLPE是一种具有良好电气性能和机械强度的高压绝缘材料。
它经过特殊处理，使其分子链之间交联，提高了其耐热性和耐老化性能。
4. EPR（乙丙橡胶）：EPR是一种耐热、耐臭氧和耐老化的绝缘材料，常用于高温和高电压应用中。
它具有良好的柔韧性和弯曲性能。
5. 硅胶：硅胶是一种绝缘性能优秀的高温绝缘材料。
它在高温环境下仍能保持良好的绝缘性能，具有很好的耐热性和耐电弧性能。
6. 纸板：纸板是一种低成本、易加工的绝缘材料，广泛应用于电力设备的绝缘装置。
它可以通过浸渍油或涂覆绝缘漆来提高其绝缘性能。
7. 云母：云母是一种具有优良绝缘性能和高耐温性的天然矿物材料。
它通常用于绝缘垫片、绝缘管和绝缘板等电气设备中。
8. 玻璃纤维：玻璃纤维是一种具有良好电气性能和机械强度的绝缘材料。
它通常用于制造绝缘导线、绝缘管和电机绝缘材料等。
总之，绝缘材料的选择取决于应用的具体条件和要求。
不同的绝缘材料具有不同的优点和适用范围，因此在选用绝缘材料时需要考虑到电压等级、环境温度、化学性质和机械性能等因素。
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子云）
分子结构（化学键形式） 聚集态结构（结晶、无定形） 显微结构组织 复合结构组织
对材料进行改性和开发新型高性能材 料，就 要找到决定材料特性的关键结构层次。 加工工艺与材料的结构的关系：不同
的加工工艺，得到的材料结构一般不同。
9
2012-7-2
5. 物质的结构
1) 原子结构
10
m质子＝m中子＝1.67×10-27 kg， m电子＝9.1×10-31 kg
共价键和离子键形成分子的过程
20
2012-7-2
共价键和离子键形成的分子
21
2012-7-2
配位键——共价型离子键
形成配位键的条件： 孤对电子 空轨道
NH 4 NH 3 +H
+ +
孤对电子
空轨道
22
2012-7-2
c. 金属键（100～350kJ/mol）
金属原子的外层价
电子受原子核的束缚作
16
原子间作用力和势能 （平衡位置的原子距离r0晶 格常数，对应结合能最小）
2012-7-2
（3）化学键
定义：
分子（或晶体）中相邻两个或多个原子（离子）
之间的强烈的相互作用，叫做化学键。
化学键的强度为键能（离解1mol化学所需的能
量，单位为kJ/mol），键能越强，分子越稳定。
键长：成键原子的平均核间距，键长↓键能↑ 键角：两个相邻化学键的夹角 键长和键角决定分子的空间构型
负电荷密 度大 正电荷 密度大
2012-7-2
分子内氢键、分子间氢键
26
诱导力——极性分子与非极性分子之间 色散力——非极性分子之间
25
2012-7-2
b. 氢键（比范德华力大的
多） H原子与非金属性强的原 子（O、Ｓ、F等）形成共价 键分子时，共用电子对强烈 偏向O、F，使H＋成为几乎裸 露的质子，对另一个分子中 负电荷密度很大的O、Ｓ、Ｆ 产生明显的吸引力。
H 2 O… … H 2 O
上；电压等级每提高一个台阶，绝缘系统就会暴
露出一系列问题；要不断提高运行电压等级，就
要不断发展提高绝缘材料的电气、机械、耐热等
性能。
5
2012-7-2
3.
电工材料的分类与发展
绝缘材料 导电材料 半导体材料 磁性材料 电气功能材料： 纳米电介质 功能陶瓷 传感材料 超导材料 ……
电工材料的分类 研究技术：
《电气功能材料学》
课程特点：
化学、材料、物理、电气等多学科交叉 知识点多而散，逻辑性不强
课程要求：
完成一篇大作业 完成实验——《电气绝缘实验》化学部分
参考资料：
书籍：《电气绝缘材料科学与工程》，巫松桢主编 《电工电子功能材料》，一濑升[日]编著 期刊：《绝缘材料》,《电机工程学报》等
2 2012-7-2
用小，因而容易丢失形
成自由电子和金属阳离
子。
自由电子与阳离子
之间的相互作用就构成
了金属键。
23 2012-7-2
金属的特点：Leabharlann 导电性—— 自由电子可在外电场作用下 定向运动形成电流。 延展性——
金属晶体内两层原子间产
生相对滑动，但仍在一定
范围内被自由电子联系在
一起。
（4）分子间作用力
a. 范德华力 比化学键的键能小一～二个数量级 取向力——极性分子之间
a）促进电力设备的革新与发展
绝缘材料：提高耐热等级、提高绝缘性能
导电材料：高稳定性高电导率的导体
开发新材料 b）使电力设备适应更复杂的运行环境 例如：高温、低温、潮湿、辐射、酸、 碱、臭氧、生物霉变等环境，分析各种因素
4
对材料的影响。
2012-7-2
c）保证电力系统安全、稳定、可靠的运行
高压电力设备的事故中，绝缘故障占一半以
电子发生偏移，电子云重合，以共用电子对形成 化学键。 化合价：共用电子对的数目 极性： 化学键的极性，由共用电子对是否发生偏移决定 H－F，H－Cl，C＝O 分子的极性，由分子结构对称性决定 H2，CH4，CO2 HCl，PVC 方向性 饱和性 由共价键可形成原子型物质和分子型物质。
19 2012-7-2
电子的运动轨迹
电子云——电子在各区域出现的概率
氢原子H的电子云分布图
11
玻尔半径r0=0.53×10-10m
四个量子数：
原子中每个电子的能量不同，能量低的电子离核
近，能量高的离核远；不同轨道对应不同的能级，能
级分布是不连续的——量子化。
主量子数n：表示电子所处的层，离核越远能量越高
角量子数l：同能级中的电子亚层，电子云的形状
17 2012-7-2
a. 离子键（600～1000 kJ/mol）
电子发生转移形成正负离子，正负离子的静电
作用使离子间引力与斥力达到平衡，形成离子键。
特点：无方向性
无饱和性
有极性
离子键型化合物特点：密度大、硬度高、难压 缩、不易挥发、熔点高
18 2012-7-2
b. 共价键（60～750kJ/mol）
磁量子数ml：电子云的不同空间伸展方式，轨道数
自旋量子数ms：同轨道中电子的不同自旋方向，±1/2
12 2012-7-2
电子云轨道（p，d）
苯的电子云形状
13
2012-7-2
多电子原子中的电子排列规则
i）泡利不相容原理 同一个原子里不可能有两个运动状态完全相同 的电子，一个轨道上最多容纳两个自旋方向相反的 电子。 ii）能量最低原理 电子总是先占据能量最低的轨道，依次由低到 高填入各能级。 iii）最多轨道原则 相同能量轨道上，电子排布尽可能分别占据不 同的轨道，并且自旋方向相同。
1. “材料”的概念
“材料”和“物质”的区别
可用的
材料的概念在不断的发展、完善 电工材料学： 材料科学的 材料学： 一个分枝， 研究物质结 以电力系统和设备中涉及 构、性能和用途 的材料为对象，研究其结 的科学。 构（或成分）－性能－工 艺－应用间的关系。
3 2012-7-2
2. 电工材料对电气工程发展的重要性
14 2012-7-2
核外多电子的排布顺序
15
2012-7-2
2） 分子结构
（1）分子的形成 原子间同时存在吸引力和 排斥力，在某一距离下两作 用力互相抵消，形成稳定结 合的分子。 （2）原子间作用力 玻恩斥力：原子间距小于 r0，两原子内层电子产生很强 的斥力，电子轨道重合时， 多余电子被推到更高能级。
分子模拟技术，信息技术，生物工程，纳米技术等
材料的发展历程和趋势：
天然材料——物理加工——化学合成——生物法
6 2012-7-2
4. 本课程的内容
研究材料的结构层次，以及不同层次的结构对 材料性能、加工工艺和应用的影响。 物质的结构决定性质
物质结构的多层次性
7
2012-7-2
原子结构（原子核、电