1-1绝缘材料的概念、功用及分类
绝缘材料的基本概念
绝缘材料的基本概念绝缘材料是一种用于隔离电流、阻止电子传导的材料。
它在电气、电子和电力工程中起着重要作用，用于保护人们免受电击和设备免受损坏。
以下是绝缘材料的基本概念：1.绝缘性能：绝缘材料的主要功能是具有良好的绝缘性能，即能够有效地抵抗电流的通过。
绝缘材料应该具有高电阻性能，以减少电流流动，阻止电子的传导。
2.绝缘材料的种类：绝缘材料有多种类型，包括固体绝缘材料（如塑料、橡胶、玻璃、陶瓷）、液体绝缘材料（如变压器油）、气体绝缘材料（如气体绝缘开关中使用的硫化氢气体）。
3.绝缘材料的特性：绝缘材料具有许多特性，包括绝缘强度、介电常数、介电损耗、击穿电压等。
这些特性决定了材料的适用性和性能。
4.用途：绝缘材料广泛应用于电缆、变压器、绝缘子、电机、开关设备、电路板等电力和电子设备中。
它们还用于绝缘管道、绝缘杯子、绝缘工具等。
5.绝缘测试：为了确保绝缘材料的质量和性能，通常需要进行绝缘测试，如绝缘电阻测试、绝缘强度测试、介电常数测试等。
这些测试有助于检测材料是否符合规定的标准和要求。
6.选择绝缘材料：在选择绝缘材料时，需要考虑工作环境、电压等级、温度、湿度和化学性质等因素。
不同的应用需要不同类型和特性的绝缘材料。
7.绝缘升级和维护：绝缘材料会随着时间而老化，因此需要定期检查和维护。
在某些情况下，需要升级绝缘系统以满足更高的电压或电流要求。
绝缘材料的选择和应用对于电力和电子系统的可靠性和安全性至关重要。
了解绝缘材料的基本概念有助于正确选择和使用这些材料，以满足特定应用的要求。
绝缘材料是一种允许电压下不导电的材料，但并非绝对不导电。
在强大的外加电场作用下，绝缘材料也会发生导电、极化、损耗、击穿等过程。
长时间使用后，绝缘材料会发生老化。
其电阻率极高，通常在1010～1022Ω·m范围内。
例如，在电机中，绝缘材料用于匝间隔离，并与接地定子铁芯隔离开来，以确保电机的安全运行。
此外，绝缘材料也被称为介质材料。
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。
绝缘材料分类
绝缘材料分类绝缘材料是一种能够阻止电流流动的材料，它在电气设备和电子产品中起着至关重要的作用。
根据其性能和用途的不同，绝缘材料可以分为多种不同的分类。
在本文中，我们将对绝缘材料进行分类，并对每种分类进行简要的介绍。
1. 有机绝缘材料。
有机绝缘材料是指以天然或合成的有机高分子化合物为基础的绝缘材料。
常见的有机绝缘材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
这些材料具有良好的绝缘性能和机械性能，广泛应用于电力设备、电子产品和通信设备等领域。
2. 无机绝缘材料。
无机绝缘材料是指以无机物质为主要成分的绝缘材料。
常见的无机绝缘材料包括玻璃、陶瓷、石英等。
这些材料具有优异的耐高温性能和化学稳定性，被广泛应用于高温电力设备、炉窑和化工设备等领域。
3. 复合绝缘材料。
复合绝缘材料是指由两种或两种以上的不同材料组合而成的绝缘材料。
常见的复合绝缘材料包括绝缘纸板、绝缘胶带、绝缘涂料等。
这些材料综合了不同材料的优点，具有良好的绝缘性能和机械性能，被广泛应用于电力设备、变压器和电缆等领域。
4. 液体绝缘材料。
液体绝缘材料是指在液态状态下具有良好绝缘性能的材料。
常见的液体绝缘材料包括变压器油、硅油等。
这些材料具有优异的冷却和绝缘性能，被广泛应用于高压电力设备和变压器中。
5. 气体绝缘材料。
气体绝缘材料是指在气态状态下具有良好绝缘性能的材料。
常见的气体绝缘材料包括硫化氢气体、氮气等。
这些材料具有优异的绝缘性能和热稳定性，被广泛应用于高压开关设备和绝缘子中。
总结。
绝缘材料根据其性能和用途的不同可以分为有机绝缘材料、无机绝缘材料、复合绝缘材料、液体绝缘材料和气体绝缘材料。
每种分类都具有其独特的特点和应用领域，为电力设备和电子产品的安全运行提供了重要保障。
在实际应用中，我们需要根据具体的要求选择合适的绝缘材料，以确保设备的安全可靠运行。
电工材料 第4章—绝缘材料
本章内容
4.1 绝缘材料的基础知识 4.2 气体绝缘材料 4.3 液体绝缘材料 4.4 浸渍绝缘材料 4.5 绝缘纤维制品 4.6 浸渍纤维制品 4.7 电工层压制品 4.8 电工用橡胶、塑料、绝缘薄膜及其制品 4.9 电工用玻璃、陶瓷、云母、石棉及其制品
4.1 绝缘材料的基础知识
一、绝缘材料的概念及分类
4.1 绝缘材料的基础知识
四、绝缘材料的基本性能
1、电气性能
4）电介质的击穿和击穿强度
➢ 当外加电压超过某一临界值时，通过电介质的电流会剧增，并完 全失去绝缘能力，这种现象称为电介质的击穿。
➢ 使电介质发生击穿时的最低电压称为击穿电压，此时的电场强度 为电介质的击穿强度，也称为绝缘强度。 Eb Ub / h (kV/cm或kV/mm)
➢ 电介质的老化主要有环境老化、热老化和电老化三种类型。 ➢ 环境老化又称大气老化，是由紫外线、臭氧、盐雾、酸碱等因素
引起的污染性化学老化。其中，紫外线是主要影响因素。 ➢ 热老化多见于低压电器，电老化多见于高压电器。
4.1 绝缘材料的基础知识
四、绝缘材料的基本性能
2、理化性能 1）物理性能——黏度
➢ 但电介质并不是绝对不导电的，它们在外加电压的作用下均有微小的 电流通过，这一物理现象称为电导，这一微小电流称为泄漏电流，又 称漏导电流。电介质的电导主要是由自身或外来杂质的少量带电离子 移动形成的，电阻大，导电能力很弱。
4.1 绝缘材料的基础知识
一、绝缘材料的概念及分类
2、绝缘材料的分类 ➢ 绝缘材料种类繁多，涉及面广，为了更好地掌握和使用绝
冷却散热和保护等作用。
4.2 气体绝缘材料
一、气体绝缘材料的作用及其性能要求
2、气体绝缘材料的性能要求 ➢ 在电气工程中，特别是工作于高压状态下的气体绝缘材料
材料科学中的绝缘材料和导电材料
材料科学中的绝缘材料和导电材料在材料科学中，绝缘材料和导电材料是两种常见的材料类型。
它们在电子学、电力工业、光电子学、通信工程、计算机科学等领域中都有着广泛的应用。
下面，我们将从材料的定义、种类、性质、应用等方面介绍绝缘材料和导电材料。
一、什么是绝缘材料和导电材料绝缘材料是一种能在电场中承受电压但不能传递电流的材料。
在电子器件中，绝缘材料经常用作介质，以阻隔电子器件中的电流和信号。
绝缘材料种类繁多，主要有电气绝缘材料、建筑绝缘材料和电子绝缘材料等。
导电材料是一种能够传递电流的材料，它地位重要，而且应用广泛。
导电材料包括金属、合金、半导体、水溶液、超导体等。
它们在电子器件中的电路中起着重要的作用，能够将电信号、能量等信息传输到各个部分。
二、不同种类的绝缘材料和导电材料绝缘材料和导电材料的种类繁多。
它们的性质和特点各不相同，我们可以从以下几个方面进行介绍。
1. 绝缘材料(1) 有机类: 树脂、橡胶、塑料等。
(2) 无机类: 陶瓷、玻璃等。
(3) 金属氧化物类：二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钇等。
(4) 硅氧烷类: 含有Si-O-Si键的材料，如硅橡胶、硅油等。
(5) 磁介质材料 :钕铁硼、铁氧体等。
(6) 其他: 天然绝缘材料，如木材、植物油、树脂等。
2. 导电材料(1) 金属类: 银、铜、铝、金、锌、镍等。
(2) 合金类: 合金是由两个或多个金属或非金属元素组成的一种材料，如铜锡合金、镍钛合金等。
(3) 半导体材料: 硅、锗、碳、砷化镓等。
(4) 水溶液: 各种电解质、盐酸水等。
(5) 超导材料: 铜氧化物等。
3. 绝缘材料和导电材料的应用绝缘材料和导电材料在电子学、电力工业、光电子学、通信工程、电源、半导体、物理、化学、材料学、机械学等领域都有着广泛的应用。
(1) 电子产品中：绝缘材料用于减少电路之间的干扰，而导电材料则用于连接电路之间。
(2) 电力工业中：绝缘材料用于绝缘电线电缆等，以减少电流漏电，而导电材料用于电路和发电机等。
1-CTI概念、原理及应用
SYTECHCTI概念、原理及应用温东华 技术服务经理SHENGYI TECHNOLOGY CO,. LTD. 20111一、CTI概念v 随着科技的发展人类生活的安全性越来越广受社会的关注为提高电子 产品的 安全可靠性，特别对于在潮湿环境条件下使用的绝缘材料(如 电机电器等)安2全可靠性，高CTI(comparative tracking index)电子产品的生产工艺研究已成为科技发展的趋势FR-4覆铜箔 板作为电子产品的基板在电子产品中起着重要作用 ，故高CTI产品 FR-4将成为未来覆铜箔板研究的一个重要发展方向。
SHENGYI TECHNOLOGY CO,. LTD. 20112一、CTI概念v 漏电起痕 Tracking 固体绝缘材料表面在电场和电解液的联合作用下逐渐形成导电通路 的过程。
v 相比漏电起痕指数 Comparative Tracking Index ( CTI ) 材料表面能经受住50滴电解液（0.1%氯化铵水溶液）而没有形成 漏电痕迹的最高电压值，单位为V。
v 耐漏电起痕指数 Proof Tracking Index( PTI ) 材料表面能经受住50滴电解液而没有形成漏电痕迹的耐电压值，以 V表示。
SHENGYI TECHNOLOGY CO,. LTD. 20113二.漏电起痕的原理v 漏电起痕，系指在绝缘表面有电位差的部位形成碳化导电通路使之失 去绝缘性能的现象，并且可以导致电痕破坏。
它是高分子绝缘材料当 其表面受到带正负离子溶液污染物的污染时当外加一定电压作用下其 表面的泄漏电流比干净的表面要大得多。
根据产生的热量Q=电流I的 平方X电阻R当泄漏的电流增大时，该泄漏电流所产生的热量增加蒸 发潮湿污染物的速度加快使高分子材料表面形成不均匀的干燥状态， 导致绝缘表面形成局部干燥点或干燥带。
SHENGYI TECHNOLOGY CO,. LTD. 20114二.漏电起痕的原理v 干区使表面电阻增大这样电场就变得不均匀进而产生闪络放电、在电 场和热的共同作用下促使绝缘材料表面碳化碳化物电阻小促使施加电 压的电极尖端形成的电场强度增大因而更容易产生闪络放电二如此恶 性循环直到引起施加电压的电极间表面绝缘破坏形成导电通道产生漏 电起痕.SHENGYI TECHNOLOGY CO,. LTD. 20115三、漏电起痕模型SHENGYI TECHNOLOGY CO,. LTD. 20116三、漏电起痕模型SHENGYI TECHNOLOGY CO,. LTD. 20117四、CTI在电气产品中的应用v 爬电距离和电气间隙是考核电气产品安全的重要指标。
常用电工材料
2. 电热材料
品 种
工作温度/℃
性能和用途
常用 最高
镍铬 合金
Cr20Ni80 Cr15Ni60
1000-1050 900-950
1150 1050
电阻率较高，加工性能好，高温时力学性能较好，用后不变脆，适用于移动设备上。
镍铬铝合金
1Cr13A14 0Cr13A16Mo2 0Cr25A15 0C高压支柱绝缘子
b)高压穿墙绝缘子
d)高压盘形悬式绝缘子
e)高压针式绝缘子
图3-2 电瓷材料
第三章 常用电工材料
3.2 导电材料
3.2 导电材料
导电材料主要用来传输电流,一般分为良导体材料和高电阻材料两类。 常用的良导体材料有铜、铝、铁、钨、锡等。其中铜、铝、铁主要用于制作各种导线和母线；钨的熔点较高，主要用于制作灯丝；锡的熔点低，主要用于制作导线的接头焊料和熔丝。 常用的高电阻材料有康铜、锰铜、镍铜和铁铬铝等，主要用作电阻器和热工仪表的电阻元件。
4. 触点材料
表3-3 常用触点材料
类 别
品 种
强电
纯金属 复合材料 合金 铂族合金
铜 银钨Ag-W50、铜钨Cu-W50、Cu-W60、Cu-W70、Cu-W80、银-碳化钨Ag-Wc60 黄铜(硬)铜铋CuB10.7 铂铱、钯银、钯铜、钯铱
弱电
金基合金 银及其合金 钨及其合金
3.1.2 常用绝缘材料的性能和用途
2. 覆盖漆和瓷漆 主要用来涂覆经浸渍处理后的绕组和绝缘零部件，在其表面形成连续而均匀的漆膜，以防止机械损伤及大气、润滑油和化学药品的浸蚀。常用的覆盖漆有1231醇酸凉干漆，其干燥快、漆膜硬度高并有弹性、电气性能好。常用的瓷漆有1320（烘干漆）、1321（凉干漆）醇酸灰瓷漆，它们的漆膜坚硬、光滑。
1-1绝缘材料-概述
§1-1 概述
5、电介质的击穿和击穿强度 当施加于电介质的电场强度高于临界值时，会使通过 电介质的电流急剧增加，使电介质完全失去绝缘性能，这 种现象称为电介质的击穿。 如何提高固体介质的击穿强度 1） 通过精选材料、改善工艺、真空干燥、强化浸渍等方 法，清除固体介质中的杂质、气泡、水分，并使电介质尽 量均匀密实。 2） 改进绝缘设计，采用合理的绝缘结构，改善电极形状 及表面粗糙度，尽量使电场分布均匀。 3） 用液体电介质浸渍固体绝缘材料，这样既能改善电场 分布，又可以改善散热条件。 4） 改善运行条件，注意防潮、防污、加强散热冷却等。
§1-1 概述
三、绝缘材料的耐热性能与老化问题 1、绝缘材料的耐热性 绝缘材料的耐热性是指绝缘材料及其制品承受高温而 不致损坏的能力。 2、绝缘材料的老化 电气设备中的绝缘材料在运行过程中，由于各种因素 的长期作用，会发生一系列不可逆转的物理、化学变化， 从而导致其电气性能和机械性能的下降，通称为老化。 绝缘材料主要的老化形式主要有：环境老化、热老化 与电老化三种。
§1-1 概述
3、电介质的极化与相对介电系数 ①电介质在无外电场作用时，不呈现电的极性，而在外电 场作用下，电介质沿场强方向在两端出现了不等量的不能 自由移动的束缚电荷，我们把这种现象称之为电介质的极 化。 ②外电场场强越大，表面束缚电荷就越多，极化就越显著， 外电场撤除，极化即消失。 ③电介系数εr 设电容器极板间为真空时的电容为C0,极板 间填充某种电介质时,其电容为C,则电容C与C0的比值叫 做电介质的相对介电系数εr 。即εr=C/ C0
§1-1 概述
六、绝缘材料的产品分类和型号编制方法 1、电气绝缘材料的产品分类 电气绝缘材料产品按大类、小类、温度指数及品种的差异 进行分类。 (1) 大类 电气绝缘材料产品按形态结构、组成或生产 工艺特征划分为八类 （2）小类 各大类电气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。 （3）温度指数 是指绝缘材料所能承受的最高温度。 （4）品种 电气绝缘材料的基本分类单元为品种，同一 品种产品的组成基本相同
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这节课我们对绝缘材料有了初步了解，希望同学们能够掌握绝缘材料的概念、作用以及分类。
四、课后作业练习册相关习题
2、举例说明绝缘材料在现实生活中的应用
一、导入新课
在我们电工专业中经常用到两种材料，一种是导电材料，一种是绝缘材料，那么同学们能说一下哪些地方会用到导电材料，哪些地方又会用到绝缘材料？
绝缘材料是绝对不导电吗？
二、讲授新课
1、绝缘材料的概念
绝缘材料又称电介质，它是电阻率很大、导电能力很差的物质的总称。
2、绝缘材料的作用
主要作用：隔离带电体或不同点位的导体，以保证用电安全。
其他作用：支撑、固定、灭弧、储能、改善点位梯度、防潮、防霉、防虫、防辐射、耐化学腐蚀等作用。
3、绝缘材料的分类
一般按照材料的物理形态可分为：
气体绝缘材料：空气、氮气、二氧化碳、六氟化硫等
液体绝缘材料：变压器油、断路器油、、电容器油、电缆油
固体绝缘材料：绝缘漆、胶、纸、纸板等绝缘制品，以及漆布、漆管等绝缘浸渍纤维制品，还有云母制品、电工塑料、陶瓷及橡胶等。
课时计划教案
授课人：胡春林
课题
绝缘材料的念、材分析
重点
培养对本课程的学习兴趣
难点
掌握绝缘材料的基本知识
教学目标
1、缘材料的概念、作用及分类有初步了解。
2、通过本课程的学习让学生获得必要的电工材料的基本理论和使用方面的知识。
教法
讲练结合
课时
1
课程
新授
教具
多媒体
教学过程
备注