Тема 3.10 Слюда и слюдопласты.

Тема 3.10 Слюда и слюдопласты.
Слюда является основой большой группы электроизоляционных изделий. Главное
достоинство слюды - высокая термостойкость наряду с достаточно высокими
электроизоляционными характеристиками. Слюда является природным минералом
сложного состава. В электротехнике используют два вида слюд: мусковит
КАl2(АlSi3О10)(ОН)2 и флогопит КMg3(АlSi3О10(ОН)2.
Высокие электроизоляционные характеристики слюды обязаны ее необычному
строению, а именно - слоистости. Слюдяные пластинки можно расщеплять на плоские
пластинки вплоть до субмикронных размеров. Разрушающие напряжения при отрыве
одного слоя от другого слоя составляют примерно 0.1 МПа, тогда как при растяжении
вдоль слоя - 200-300 МПа.
Из других свойств слюды отметим невысокий tg, менее чем 10-2; высокое удельное
сопротивление, более 1012 Омм; достаточно высокую электрическую прочность, более
100 кВ/мм; термостойкость, температура плавления более 1200С, влагостойкость,
достаточную механическую прочность и гибкость.
Слюду применяют чаще всего в электрических машинах высокого напряжения и
большой мощности, в том числе в крупных турбо- и гидрогенераторах, тяговых
электродвигателях, а также в качестве диэлектрика в некоторых конденсаторах. Она
представляет собой кристаллический материал в виде тонких пластинок, которые легко
расщепляются. По химическому составу это водный алюмосиликат.
Мусковиты бывают бесцветными или имеют преимущественно красноватый или
зеленоватый оттенок. Топкие пленки этой слюды прозрачны. Флогопиты (от греч.
phlogopos— огнеподобный) окрашены в янтарный, золотистый, коричневый до почти
черного цвета. По электрическим свойствам мусковит лучше флогопита, кроме того, он
имеет более высокие механическую прочность, твердость, гибкость и упругость, а
также более стоек к истиранию.
Теплопроводность флогопита немного выше, чем мусковита. Плотность слюд
2700—2900 KГ/MJ. Большинство применяемых в электротехнике слюд сохраняет
достаточно высокие электрические и механические свойства при нагреве до
нескольких сотен градусов Цельсия.
Склеивая листочки слюды с помощью природных и синтетических смол или лаков,
на их основе получают твердые или гибкие листовые материалы, называемые
миканитами. Различают несколько видов миканитов — коллекторный, прокладочный,
формовочный и гибкий (микаленты).
Изготовление щепаной слюды и миканитовой изоляции — очень трудоемкий
процесс, поэтому из слюдяных отходов были получены новые материалы, называемые
слюдяными бумагами. Основными видами слюдяных бумаг являются слюдиниты и
слюдопласты. Миканиты обладают лучшими механическими характеристиками и
влагостойкостью, но они более дороги и менее технологичны. Применение - пазовая и
витковая изоляция электрических машин.
Слюдиниты - листовые материалы, изготовленные из слюдяной бумаги на основе
мусковита. Иногда их комбинируют с подложкой из стеклоткани (стеклослюдинит), или
полимерной пленки (пленкослюдинит). Бумаги, пропитанные лаком, или другим
связующим,
обладают
лучшими
механическими
и
электрофизическими
характеристиками, чем непропитанные бумаги, но их термостойкость обычно ниже, т.к.
она определяется свойствами пропитывающего связующего.
Слюдопласты - листовые материалы, изготовленные из слюдяной бумаги на
основе флогопита и пропитанные связующими. Как и слюдиниты, они также
комбинируются с другими материалами. По сравнению со слюдинитами они обладают
несколько худшими электрофизическими характеристиками, но обладают меньшей
стоимостью. Применение слюдинитов и слюдопластов - изоляция электрических машин,
нагревостойкая изоляция электрических приборов.
В электровакуумной и радиотехнике иногда применяется еще один материал на
основе слюды — микалекс. Этот твердый материал получают смешиванием порошков
молотой слюды мусковита и стекла, горячим (~600°С) прессованием и последующей
термообработкой. Он обладает высокой нагревостойкостью, дугостойкостью, большой
механической прочностью, допускает механическую обработку и шлифовку. Основные
характеристики микалекса: плотность 2600—3000 кг/м3; ТКЛР=.8-10~в 1/°С; a = 2-j-5
кДж/м2, Ор^ЗО^/0 МПа; стс= 100-г 400 МПа; р= 1010^-1012 Ом-м; ег = = 64-8,5; tg6 =
(3-HO)-10-3; £,ф = 10-г 20 МВ/м. Материал не получил широкого распространения из-за
дороговизны и сложности технологии изготовления.