Novos materiais isolantes para máquinas elétricas

Novos materiais isolantes para máquinas elétricas

Materiais isolantes para máquinas elétricas

No campo dinâmico das máquinas elétricas, a busca por melhor desempenho e eficiência é um esforço incansável. Um aspecto crucial que é a chave para desbloquear todo o seu potencial são os materiais isolantes. O isolamento tradicional tem sido a espinha dorsal das máquinas elétricas, protegendo contra quedas de energia e garantindo uma operação confiável. Mas agora surgiu uma nova era, marcada pela introdução de materiais de isolamento de última geração que têm o potencial de revolucionar a indústria. Este parágrafo introdutório prepara o terreno para uma exploração convincente de materiais isolantes à medida que exploramos os avanços mais recentes que prometem desbloquear o potencial sem precedentes das máquinas elétricas. Desde tecnologias inovadoras até abordagens inovadoras, junte-se a nós nesta jornada enquanto descobrimos o poder transformador destes materiais notáveis ​​e o seu profundo impacto no mundo das máquinas elétricas.

Características

O isolamento é usado para evitar interações elétricas entre componentes com potenciais diferentes. Um material de isolamento perfeito deve ter as seguintes propriedades.

  • Alta rigidez dielétrica.
  • Deve suportar altas temperaturas.
  • Boa condutividade térmica.
  • Não deve ser submetido à oxidação térmica.
  • Temperaturas mais altas e ciclos térmicos repetidos não devem afetar as propriedades do material.
  • A resistência específica deve ser alta (em torno de 1018 Ωcm).
  • Menor consumo de energia.
  • Baixo ângulo de perda dielétrica.
  • Deve suportar tensões causadas por forças centrífugas, forças eletrodinâmicas ou mecânicas.
  • Deve resistir a vibrações, abrasão e flexão.
  • Não absorva umidade.
  • Tem que ser flexível e barato.
  • Os agentes isolantes líquidos não devem evaporar ou evaporar.
Em geral, os materiais de isolamento podem ser classificados em sólidos, líquidos, gasosos e a vácuo. O termo material isolante às vezes é usado genericamente para se referir a líquidos, gases e vácuos isolantes.

Propriedades e tipos de isoladores

Propriedades e tipos de isoladores

Sólido

O material isolante é usado em enrolamentos de campo, enrolamentos de armadura, núcleos de transformadores, etc.
Os exemplos são:
  • Fibrosos ou inorgânicos de origem animal ou vegetal, papel natural ou sintético, madeira, papelão, algodão, juta, seda, viscose, náilon, amianto, fibra de vidro, etc.
  • Plástico ou resinas. Resinas naturais – verniz, âmbar, goma-laca, etc.,
  • Resinas sintéticas – fenol-formaldeído, melamina, poliéster, epóxi, resinas de silicone, baquelite, teflon, PVC, etc.
  • Borracha: Borracha natural, borracha sintética butadieno, borracha de silicone, Hypalon, etc.
  • Mineral: mica, mármore, ardósia, cloreto de talco, etc.
  • Cerâmica: porcelana, pedra-sabão, alumina, etc.

Vidro:

Cal sodada, sílica, chumbo e vidro borossilicato são usados ​​como materiais isolantes.
  • Não resinosos: ceras minerais, asfalto, betume, naftaleno clorado, esmalte, etc.

Fluido:

Materiais isolantes em líquidos são utilizados em transformadores, disjuntores, reatores, reostatos, cabos, capacitores, etc. e para impermeabilização.
Os exemplos são:
  • Óleo mineral (subproduto do petróleo).
  • Óleo sintético Askaris, Pirazol etc.,
  • Vernizes, polidores de goma-laca, vernizes de resina epóxi, etc.

Gasoso:

Os exemplos são:
  • Ar utilizado em interruptores, condensadores de ar, linhas de transmissão e distribuição, etc.,
  • Embora o hidrogênio não seja usado como dielétrico, ele geralmente serve como refrigerante.
  • Uso de nitrogênio em capacitores, cabos de pressão de gás HV, etc.
  • Os gases nobres néon, argônio, mercúrio e vapor de sódio são geralmente usados ​​para lâmpadas de néon.
  • Os halogênios, assim como o flúor, são usados ​​em cabos sob alta pressão.
  • Na prática, nenhum material isolante cumpre todas as propriedades desejadas. Portanto, deve-se selecionar um material que atenda à maioria das propriedades desejadas.

O sistema de isolamento (também chamado de grau de isolamento) para fios usados ​​em geradores, motores, transformadores e outros componentes elétricos enrolados é dividido em várias categorias, dependendo da temperatura que podem suportar com segurança. A temperatura máxima de operação é a temperatura que o isolamento atingirá durante a operação. É a soma da temperatura ambiente padronizada, ou seja, 40 graus Celsius, do aumento de temperatura permitido e da tolerância para pontos quentes no enrolamento. Por exemplo, a temperatura máxima do isolamento Classe B é (temperatura ambiente 40 + aumento de temperatura permitido 80 + tolerância a pontos quentes 10) = 130°C.

Características e tipos de escadas

Características e tipos de escadas

O isolamento é a parte mais fraca contra o calor e pode ser crucial para a vida útil dos dispositivos elétricos. As temperaturas máximas de operação especificadas para diversas categorias de isolamento aplicam-se a uma vida útil normal de 20.000 horas. A temperatura máxima permitida para os elementos da máquina é, por vezes, um máximo de 2000 °C. A temperatura máxima de operação pode afetar a vida útil do isolamento. Como regra geral, a vida útil do isolamento do enrolamento diminui em 0,5 para cada aumento de 10°C na temperatura. A tendência atual é projetar a máquina com isolamento de Categoria F para aumentos de temperatura de Categoria B.

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  • Material magnético para máquinas elétricas

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