Materiais Isolantes.

Transcrição

Materiais Elétricos
Isolantes
Prof. Msc. Getúlio Teruo Tateoki
Isolantes
Definições
Dielétricos
-Dielétricos ou materiais isolantes caracterizam-se por
oferecerem considerável resistência à passagem da
corrente, comparativamente aos materiais condutores.
Polarização do Dielétrico
-É uma propriedade fundamental de todos os isolantes
e define o comportamento de suas partículas
elementares quando sujeitas à ação de campos
elétricos.
Prof. Msc. Getúlio Tateoki
Isolantes
-A polarização consiste no deslocamento reversível de
centro de cargas positivas e negativas na direção do
campo elétrico aplicado.
-Sendo reversível, esta direção acompanha, ou tende a
acompanhar, a própria orientação do campo elétrico.
-A partir da grandeza constante dielétrica ξ (pronunciase “Csi” ou “Xi”) “qualquer pedaço de um isolador ou
material isolante submetido à uma diferença de
potencial pode ser estudado como um capacitor, podese prever o comportamento de um material quanto a
sua polarização.
Isolantes
-Analogamente, o fator de perdas dielétricas ou
fator de perdas do dielétrico tg δ (tangente de
delta), a corrente que flui por um material isolante
estará defasada de um ângulo ϕ em relação à
tensão e, se o dielétrico for puramente capacitivo,
esse ângulo valerá 90°.
-Como tal condição não é encontrada na prática,
pois sempre haverá resistência elétrica, δ é o
ângulo resultante da diferença entre 90° e a
defasagem real ϕ entre a tensão e corrente no
dielétrico.
Isolantes
90°
Corrente
δ = 90° - ϕ
δ
ϕ
Isolantes
-Pode-se concluir que quanto maior for o ϕ, menores
serão as perdas.
-Estas perdas está relacionado com a elevação da
temperatura do material, resultante de um consumo de
energia, quando o mesmo é polarizado.
Isolação dos condutores elétricos
Histórico
-Os primeiros cabos isolados de que se tem notícia
datam de 1795, utilizados em uma linha telegráfica na
Espanha e eram isolados em papel.
Isolantes
Histórico
-Seguiram os condutores cobertos por guta percha (uma
planta nativa da Índia), os cabos de papel impregnado
em óleo, os cabos em borracha natural (início do século
XX), em borracha sintética (EPR) e PVC (ambos logo
após a segunda guerra mundial).
-Embora
possuíssem
excelentes
características
isolantes, os cabos isolados em papel foram perdendo
aplicações ao longo do tempo, principalmente devido à
dificuldade de manuseio durante a sua instalação,
sobretudo na realização de emendas e terminações.
Isolantes
Histórico
-Isso propiciou a popularização dos cabos com
isolações sólidas, tais como o PVC.
Para que serve a isolação?
-A função básica da isolação é confinar o campo
elétrico gerado pela tensão aplicada a condutor no
seu interior.
-Com isso, é reduzido ou eliminado o risco de
choques elétricos e curtos-circuitos.
Isolantes
-Pode-se comparar a camada isolante de um cabo com a
parede de um tubo de água.
-No caso do tubo, a parede impede que a água saia do
seu interior e molhe a área ao seu redor.
-Da mesma forma, a camada isolante mantém as linhas
de campo elétrico (geradas pela tensão aplicada)
“presas” sob ela, impedindo que as mesmas estejam
presentes no ambiente ao redor do cabo.
Isolantes
-No caso do tubo, não pode haver nenhum dano à
sua parede, tais como furos e trincas, sob pena de
haver vazamento de água.
-Da mesma forma, não podem haver furos, trincas,
rachaduras ou qualquer outro dano à isolação,
uma vez que isso poderia significar um
“vazamento” de linhas de campo elétrico, com
subsequente aumento na corrente de fuga do
cabo, o que provocaria aumento no risco de
choques e curtos-circuitos e até incêndios.
Isolantes
Principais características das isolações sólidas
-De um modo geral, as isolações possuem uma
boa resistência ao envelhecimento em serviço,
uma reduzida sensibilidade à umidade e, desde
que que necessário, podem apresentar um
bom comportamento em relação ao fogo.
-A seguir, as principais características
específicas do composto isolante mais
utilizados atualmente : o PVC
Isolantes
Cloreto de polivinila (PVC)
• É na realidade, uma mistura de cloreto de polivinila puro
(resina sintética), plastificante, cargas e estabilizantes;
•
Sua rigidez dielétrica é relativamente elevada, sendo
possível utilizar cabos isolados em PVC até a tensão de
6kV;
•
Sua resistência a agentes químicos em geral e a água é
consideravelmente boa;
•
Possui boa característica de não propagação de chama.
Isolantes
-Todos os materiais isolantes de uso industrial
apresentam uma certa quantidade de cargas livres
e portanto, deve-se levar em conta a circulação de
correntes de uma certa intensidade através de
seção transversal do isolante quando o dielétrico é
submetido a uma determinada tensão.
-A maior ou menor dificuldade que os materiais
isolantes oferecem à passagem de corrente é a
grandeza rigidez dielétrica (Ed) [kV/cm]
Isolantes
-Os dielétricos apresentam alguma condutividade que,
geralmente, poderá ser desprezada quando o material é
utilizados dentro dos limites a que se destina.
-Em algumas utilizações, no entanto, é necessário conhecer o
valor dessa condutividade que depende não apenas do
deslocamento de elétrons como também de íons.
-Portanto, um material que apresenta condutividade iônica,
não pode ser submetido continuamente a uma corrente
contínua, pois a sua característica de condutividade iônica o
levará a decomposição eletrolítica.
Isolantes
-A corrente que circula através do material isolante é
conhecida como corrente transversal.
-Uma outra corrente, reversível, resultante do
deslocamento retardado de cargas sob a ação de uma
tensão aplicada, é chamada de corrente de polarização.
-Esta última corrente pode ser particularmente intensa
quando o processo de polarização é lento; seu valor vai
decrescendo com a duração da tensão contínua
aplicada e depende do “tempo de acomodação” das
propriedades físicas e químicas do material.
Isolantes
-Este processo é idêntico aparecimento de cargas no
dielétrico de um capacitor quando uma tensão é
aplicada;
-Terminado o processo de polarização, a corrente de
polarização se torna nula, permanecendo apenas a
corrente transversal.
-Por tais fenômenos, as características dos materiais
isolantes são estabelecidas pela condutividade
transversal e pela grandeza de tensão contínua aplicada.
Isolantes
-Resumindo, a condutividade elétrica de um isolante depende
de forma acentuada da estrutura do material, do seu estado
físico, da umidade, da temperatura e da natureza da tensão
aplicada.
-Todos os dielétricos possuem um valor limite de solicitação
elétrica, característico de cada material sob condições
normalizadas pré-especificadas.
-Quando esses valores são ultrapassados ocorrem
modificações, geralmente irreversíveis, como: ruptura,
deformação permanente, modificação estrutural e,
frequentemente, perda das propriedades isolantes iniciais.
Isolantes
Isolantes gasosos
Ar atmosférico
-O mais utilizado é sem dúvida é o ar, por exemplo,
em linhas aéreas de transmissão e distribuição de
energia elétrica.
-De forma prática e simplificada a rigidez dielétrica
do ar seco e limpo a 20°C é de 45kV/cm,
decrescendo rapidamente para 3kV/cm, sob a
ação da umidade, poluição e da elevação de
temperatura, fatores estes normais em ambientes
externos e que, portanto, devem ser considerados
nos projetos.
Isolantes
Isolantes gasosos
SF6
-O outro gás muito utilizado atualmente
como meio dielétrico de extinção do arcoelétrico em disjuntores é o Hexafluoreto de
Enxofre (SF6).
-Sua Tensão de Ruptura é de 125kV a 2 atm
para um afastamento de 10 mm.
Isolantes
Isolantes líquidos
-Os isolantes líquidos têm, geralmente na prática,
funções de isolamento e de refrigeração.
-Como refrigerante, retira o calor gerado internamente
ao elemento condutor, transferindo-o a radiadores,
mantendo dentro de níveis admissíveis a temperatura
de trabalho do equipamento.
-Entre os isolantes líquidos destacam-se:
• Óleo Mineral
• Askarel
• Óleos de silicone
Isolantes
Isolantes líquidos
Óleo Mineral
-Obtido a partir da decomposição (cracking)
do petróleo por destilação e é composto
basicamente por:
• Metano ou óleos parafinados do qual se
extrai de 3% a 8% de parafina sólida;
• Nafta;
• Mistura dos dois anteriores.
Isolantes
Isolantes líquidos
Óleo Mineral
-A temperatura de craking define os subprodutos do
petróleo:
• 40 a 150°C – benzina;
•
150 a 300°C – óleos leves e combustíveis;
•
300 a 350°C – óleos diesel;
•
Acima de 350°C – óleos para aquecimento, matéria
prima para óleos lubrificantes, óleos isolantes, o
resíduo do processo de destilação é o asfalto.
Isolantes
Isolantes líquidos
Óleo Mineral
-Os óleos para fins isolantes são processados através de
rigorosa purificação e têm seu uso mais comum nos
transformadores, cabos, capacitores, disjuntores e chaves a
óleo.
-Com o desenvolvimento de novos materiais com melhores
características elétricas, o óleo vem sendo gradativamente
substituído, mas ainda é muito utilizado.
-Estes óleos devem ser altamente estáveis e ter baixa
viscosidade, pois além de isolar por impregnação, devem
transmitir bem o calor.
Isolantes
Isolantes líquidos
Óleo Mineral
-Este é um problema típico dos transformadores onde o óleo
deve transferir para as paredes do tanque o calor gerado nos
enrolamentos, caso em que óleos mais densos não se
prestariam a esta função.
-No caso de dispositivos de manobra e de comando, o óleo
deve fluir rapidamente entre os contatos para extinguir o mais
rapidamente possível o arco elétrico.
-Em cabos e capacitores, o óleo também deve fluir facilmente
de forma a impregnar adequadamente os dielétricos e
também, por deslocamento, eliminar a presença do ar e
umidade, comum em dielétricos fibrosos.
Isolantes
Isolantes líquidos
Óleo Mineral
-A viscosidade correspondente a cada aplicação é fixada por
normas e está sempre relacionada à temperatura, sobretudo a
temperatura máxima admissível.
-O fator de perdas de óleos isolantes de qualidade a 20°C, deve
ser de aproximadamente 0,001 e depende acentuadamente da
temperatura.
-Por exemplo, óleos para capacitores devem ter um fator de
perdas inferir a 0,005 a 100°C, com um ρ = 25x1012 Ω.mm2/m
em estado novo admitindo-se uma redução para 1/5 desse
valor após um ensaio de envelhecimento de 40 horas.
Isolantes
Isolantes líquidos
Óleo Mineral
-A rigidez dielétrica, ou tensão de ruptura, para óleos
novos e sem umidade, deve ser de 200kV/cm para
temperaturas de -40°C a +50°C, no caso de
transformadores e de 120kV/cm para disjuntores.
-A rigidez dielétrica mínima também varia com a classe
de tensão e o tipo de equipamento.
Exemplos: de 80 a 140kV/cm para transformadores de
rede ou para instrumentos, na classe de tensão de 34,5
a 220kV; de 40 a 80kV/cm para dispositivos de
comando, na classe de tensão de 34,5 a 69kV.
Isolantes
Isolantes líquidos
Óleo Mineral
-Merece uma atenção especial o problema de
envelhecimento dos óleos isolantes, razão pela qual
deve ser providência de rotina uma sistemática de
verificação da tensão de ruptura ou rigidez dielétrica.
-Os sistemas de manutenção preveem a retirada
periódica de amostras de óleo dos equipamentos para a
verificação de suas características isolantes, pois, num
período relativamente curto (em média 2 a 3 anos),
nota-se uma sensível redução, da ordem de algumas
vezes, da sua rigidez dielétrica.
Isolantes
Isolantes líquidos
Óleo Mineral
-Dependendo dos valores encontrados, é necessário
proceder a purificação ou filtragem ou, em casos
críticos, a substituição do óleo envelhecido por óleo
novo.
-O uso de inibidores de envelhecimento é discutível,
pois pode ocorrer ataque a outros componentes do
equipamento, tendo ainda o inconveniente do alto
custo.
-A oxidação do óleo está sempre presente, pois
depende da presença do oxigênio do ar e da elevação
da temperatura.
Isolantes
Isolantes líquidos
Óleo Mineral
-Apesar do rigor dos processos de refinação, que
elimina as matérias mais facilmente modificáveis, a
oxidação via catalítica pode aparecer no equipamento à
presença do cobre.
-A luz do dia também pode ser um agente do processo
de envelhecimento do óleo, motivo pelo qual o mesmo
deve ficar protegido dos raios de luz.
-Algumas cadeias típicas de carbono que compõe o óleo
se oxidam com mais facilidade, dando origem a ácidos
orgânicos, água e materiais voláteis.
Isolantes
Isolantes líquidos
Óleo Mineral
-A ação do campo elétrico e descargas internas ao
equipamento,
pode
provocar
decomposições
moleculares progressivas, gerando produtos que irão
separar-se do óleo, dando origem às chamadas lamas.
-Como as lamas podem se formar em qualquer região
do líquido isolante contido no equipamento e são mais
densas que o óleo, tendem a se depositar no fundo do
tanque, entretanto, em seu caminho descendente, este
material pode depositar-se nos enrolamentos, núcleos e
outras partes do equipamento.
Isolantes
Isolantes líquidos
Óleo Mineral
-As características dielétricas da lama são ruins e, caso venham
a impregnar partes isolantes, irão formar pontos de possíveis
descargas, levando gradativamente a isolação e deterioração
provocando curtos-circuitos (entre espiras, no caso de
transformadores), podendo vir a ocorrer a destruição parcial
ou total do equipamento.
-O calor gerado por efeito Joule, absolvido pelo óleo e
transferido para as paredes do tanque do equipamento,
provoca a solidificação da lama, a qual assume uma forma
muito semelhante à do piche, que tem baixo coeficiente de
transferência de calor.
Isolantes
Isolantes líquidos
Óleo Mineral
-Essa formação prejudica a ação refrigerante do óleo e
provoca a elevação da temperatura do equipamento,
podendo leva-lo à destruição.
-Os óleos minerais têm o grave problema da
inflamabilidade, não por contato com chama, mas por
combustão espontânea quando é sobreaquecido, o que
pode provocar graves acidentes.
-Por tal motivo, o óleo mineral utilizado em
equipamentos elétricos deve ter sua temperatura
permanentemente controlada.
Isolantes
Isolantes líquidos
Óleo Mineral
-Para substituir o óleo mineral em algumas aplicações,
foi desenvolvido, anteriormente aos óleos a base de
silicone, o askarel.
Askarel
-É um pentaclorodifenil que se destaca por não ser
inflamável, mas apresenta uma série
de graves
problemas: enquanto os óleos minerais são neutros, os
askaréis, devido à presença do cloro, atacam o sistema
respiratório e visual das pessoas que os manuseavam, e
ainda manuseiam.
Isolantes
Isolantes líquidos
Askarel
-É extremamente agressivo ao meio ambiente
quando descartado sem os devidos e onerosos
cuidados necessários.
-os askaréis podem ainda atacar alguns produtos
dos componentes de equipamentos elétricos.
Os askaréis tem a vantagem de não formarem
subprodutos durante seu uso em serviço.
Isolantes
Isolantes líquidos
Askarel
-Sua temperatura de trabalho (110°C0 é um pouco
superior à do óleo mineral.
-O askarel, sendo um difenil associado ao cloro, pode
apresentar produtos sólidos, à temperatura ambiente, e
produtos líquidos que têm um ponto de solidificação
não muito baixo.
-Por este último motivo foi bem menos usado em países
de invernos mais rigorosos, pois a baixas temperaturas
o askarel perde a função de elemento transmissor de
calor (motivo mela qual as multinacionais direcionaram
as vendas desse óleo sintético1!).
Isolantes
Isolantes líquidos
Askarel
-O askarel também não pode ser aplicado quando
sujeito a arcos voltaicos expostos, pois, por
aquecimento externo, ocorrerá a quebra da cadeia de
hidrogênio e cloro, provocando a liberação do cloro.
-O emprego do askarel, de forma geral, restringiu-se a
cabos e capacitores isolados em papel e tem seu uso
proibido no Brasil desde 1980.
-Deve ser manuseado e descartado com devidos
cuidados, uma vez que ainda existem em operação
muitos equipamentos que utilizam como óleo isolante.
Isolantes
Isolantes líquidos
Askarel
-O custo do askarel era da ordem de 10 vezes superior
aos óleos minerais, o que, felizmente, restringiu seu
emprego à época em que foi introduzido no mercado.
-Alguns nomes comerciais que foram dados ao askarel:
Clophen, Inerteen, Aroclor.
-Todos os dielétricos líquidos são utilizados para garantir
as características isolantes de dielétricos porosos e
fibrosos, evitando a penetração de umidade, gases e
vapores.
Isolantes
Isolantes líquidos
Askarel
-O custo do askarel era da ordem de 10 vezes superior aos
óleos minerais, o que, felizmente, restringiu seu emprego à
época em que foi introduzido no mercado.
-Alguns nomes comerciais que foram dados ao askarel:
Clophen, Inerteen, Aroclor.
Óleos de Silicone
-Os óleos de silicone [Si-O-Si] associado a grupos metílicos e
fenólicos são incolores e transparentes e disponíveis em uma
ampla faixa de viscosidades e pontos de ebulição.
Isolantes
Isolantes líquidos
Óleos de Silicone
-Têm ponto de chama elevado [acima de 300°C] e baixo
ponto de solidificação [-100°C].
-A faixa de emprego situa-se entre 200°C e -60°C.
-Sua viscosidade não varia proporcionalmente com a
temperatura, comparativamente aos óleos minerais.
-São recomendados para temperaturas de trabalho
muito altas ou muito baixas.
Isolantes
Isolantes líquidos
Óleos de Silicone
-Devido às características do silício, os silicones
permanecem neutros na presença da maioria
de elementos, conferindo-lhes elevada
estabilidade
química
e
ausência
de
envelhecimento.
-São repelentes à água e, portanto, evitam a
perda das suas características isolantes em
serviço.
Isolantes
Isolantes líquidos
Óleos de Silicone
-São solúveis em benzol, toluol, éter e álcoois de grau
superior, sendo insolúveis em óleos minerais e álcoois
de grau inferior.
-O preço do óleo de silicone é bastante elevado em
comparação ao óleo mineral.
-Todos os dielétricos são utilizados para garantir as
características isolantes de dielétricos porosos e
fibrosos, evitando a penetração de umidade, gases e
vapores.
Isolantes
Isolantes Pastosos e Ceras
-As pastas ou ceras usadas eletricamente se
caracterizam por um baixo ponto de fusão, baixa
resistência mecânica, podendo ter uma estrutura
cristalina e baixa higroscopia.
Parafina
-É o material pastoso mais usado e mais barato.
-É obtido do petróleo e, uma parafina de
qualidade, tem aparência clara, livre de bolhas, de
ácidos e outras impurezas.
Isolantes
Parafina
-A constante dielétrica ξ (kse) se reduz com o aumento
de temperatura, tendo seu valor bruscamente alterado
quando se liquefaz.
-É repelente à água, mantendo elevada a sua rigidez
elétrica e a resistividade superficial e transversal, o que
o recomenda como material de recobrimento de outros
isolantes.
-A baixa estabilidade térmica – baixo ponto de fusão – é
uma vantagem e desvantagem:
Isolantes
Parafina
-Há necessidade de pouco calor para a liquefação em
processos de impregnação ou recobrimento, facilitando
sua aplicação;
-Essa mesma propriedade limita seu uso aos casos em
que o aquecimento do componente se mantém a níveis
baixos.
-Esta última condição só é encontrada, praticamente,
em componentes de baixas perdas Joule onde as
correntes circulantes são muito baixas, ou seja, em
componentes eletrônicos.
Isolantes
Parafina
-A característica de repelência à água, muito importante
para componentes elétricos usados ao tempo, não pode
ser resolvida com a parafina.
-A parafina é solúvel em óleos minerais, gasolina e
benzol, sendo insensível à água e álcoois.
Pasta de Silicone
-Tem a estrutura molecular semelhante à dos óleos de
silicone e, basicamente, as mesmas propriedades.
Isolantes
Pasta de Silicone
-As pastas são mais empregadas com finalidades
lubrificantes do que elétricas, quando recebem pó
de grafite para melhorar suas características
antifricção.
-São usadas eletricamente em peças de contato,
em articulações condutoras e como recobrimento
de partes isolantes expostas, que devem manter
elevada resistividade superficial, prevalecendo
neste caso sua característica de ser repelente à
água.
Isolantes
Resinas
-Um verniz aplicado na forma líquida se solidifica
durante o processo de aplicação, ficando no estado
sólido em sua forma final.
-Portanto, o verniz não é propriamente um isolante
líquido, apesar de ser comercializado neste estado
físico.
-Um verniz é composto de um solvente e uma matéria
prima capaz de formar uma película, ou um filme,
geralmente na forma de uma resina.
Isolantes
Resinas
-Quando um solvente é aplicado a uma resina, ocorre a
dissolução da resina, ficando as moléculas do solvente
retidas pela resina.
-Este processo faz com que a resina torne-se mais
maleável, devido ao “afofamento molecular”.
-Define-se resina como uma família muito grande de
matérias primas que, apesar de origens e características
diferentes, possuem composição química ou
propriedades físicas muito semelhantes.
Isolantes
Resinas
-São de estrutura molecular complexa e elevado grau de
polimerização.
-A baixas temperaturas as resinas são massas
vitrificadas, amorfas.
-As resinas podem ser classificadas como naturais e
sintéticas.
-Resinas naturais são de origem animal ou vegetal e são
obtidas através de processos simples de purificação.
Isolantes
Resinas
-Resinas sintéticas, existentes em número maior e
sempre crescente, são obtidas através de complexos
processos químicos, reunindo diversas matérias primas.
-Neste grupo destacam-se as resinas polimerizadas
(formadas por matérias de baixo peso molecular), as
condensadas (resultantes de policondensação, que é
um processo de crescimento das moléculas com
eliminação das matérias elementares) e as à base de
celulose ( a celulose é industrialmente ligada a ésteres e
éteres, formando cadeias de elevado peso molecular).
Isolantes
Resinas
-No grupo das resinas polimerizadas destacam-se os
etilenos e seus derivados, como polietileno, o polistirol
e o cloreto de polivinila.
-No grupo das condensadas, bastante numerosas,
temos o grupo dos fenolformaldeidos, a resina gliptal, o
poiamido, e outros.
-Da resinas à base de celulose destacam-se
nitrocelulose, a acetilcelulose, e etilcelulose e outras.
Isolantes
Resinas
-As resinas são classificadas como
(termoestáveis) ou termo plásticas.
termofixas
-Esta classificação vem da produção fundamental dos
plásticos:
-Uma resina, juntamente com outras matérias primas, é
aquecida até sua plastificação, estado em que é
colocada em moldes que darão a forma desejada ao
produto, sendo posteriormente esfriada até a
temperatura ambiente, apresentando-se sólida.
Isolantes
Resinas
-Ambos os tipos, termofixos e termoplásticos, têm
comportamento parecido até este ponto.
-Se, após a solidificação, aplicarmos novamente a
temperatura de plastificação a ambas as resinas,
notaremos que a resina termoplástica novamente se
amolece, enquanto a termofixa se mantém sólida.
-Continuando a aquecer a termofixa, atingiremos uma
mudança do seu estado apenas a temperaturas bem
mais elevadas, na qual se carboniza sem amolecer.
Isolantes
Resinas
-De forma geral, as resinas polimerizadas pertencem ao
grupo das termoplásticas, sendo que as condensadas
podem ser termofixas ou termoplásticas.
-As resinas originadas da celulose são termoplásticas.
-A moderna tecnologia tem criado, e vêm criando
continuamente, uma quantidade muito grande de novas
resinas, particularmente as sintéticas.
Isolantes
Resinas
-Por tal motivo serão apresentadas a seguir algumas das
resinas mais conhecidas.
Resinas naturais
-Foram empregadas durante muitos anos, com bom
resultados, mas vêm sendo substituídas pelas sintéticas
que apresentam melhores características.
-Entre as naturais destacaremos apenas duas: Gomalaca e Copal.
Isolantes
Resinas naturais: Goma -Laca
-É uma resina de origem natural presente nos resíduos
de insetos tropicais sobre os galhos de árvores de onde
é recolhida e purificada por fusão e filtragem.
-No estado sólido apresenta-se em forma de pequenas
lâminas (lamelas, sendo bastante quebradiça e de
coloração amarelada, avermelhada ou marrom.
-É uma resina facilmente solúvel em álcool, caracterizase por sua alta aderência a outros isolamentos, como a
mica, o vidro, a madeira e certos metais.
Isolantes
Resinas naturais: Goma -Laca
-Amolece a 50-60°C e se liquefaz a
temperaturas mais elevadas, as quais se
aplicadas por muito tempo, tornam a gomalaca rígida e insolúvel, sendo quanto maior a
temperatura, menor será o tempo de
endurecimento.
-A goma-laca, portanto, pertence ao grupo dos
termofixos.
Isolantes
Resinas naturais: Copal
-É uma resina de origem vegetal, obtida de
certas árvores e possui elevado ponto de fusão,
tem elevada dureza e se dissolve com
dificuldade.
-Os copais são empregados como aditivos de
outras resinas para torná-las mais rígidas,
principalmente quando estas são de cobertura.
Isolantes
Resinas Sintéticas Polimerizadas
-O radical químico básico das resinas sintéticas é o
etileno, formando polímeros de cadeias lineares.
-Possuem derivados com comportamento polar e
não-polar.
-Entre os polares destaca-se o cloreto de polivinila
(PVC), usado em grande escala como isolamento
de condutores elétricos.
Isolantes
Resinas Sintéticas Polimerizadas
-Alguns exemplos dos não polares são o
polietileno, o poliisobutileno, o polistirol e
o politetrafluoretileno.
-Têm um uso em equipamentos e materiais
de baixa, média e alta tensão.
Isolantes
Histórico
-Os primeiros cabos isolados que se tem notícia
datam de 1795, utilizados em uma linha
telegráfica na Espanha e eram isolados em papel.
-Seguiram-se os condutores cobertos por guta
percha (uma planta nativa da Índia), os cabos em
papel impregnado em óleo, os cabos em borracha
natural (início do século XX), em borracha sintética
(EPR) e PVC (ambos logo após Segunda Guerra
Mundial).
Isolantes
Histórico
-Embora possuíssem excelentes características
isolantes, os cabos isolados em papel foram
perdendo aplicações ao longo do tempo,
principalmente devido à dificuldade de
manuseio durante a sua instalação, sobretudo
instalação de emendas e terminações.
-Isso propiciou a população dos cabos com
isolações sólidas, tais como o PVC.
Isolantes
PVC- cloreto de polivinila
-É o resultado de polimerização de cloreto de vinila, cuja
molécula de um átomo de hidrogênio foi substituído
por um de cloro, o que faz com que o comportamento
dessa resina seja polar.
-A umidade influi apenas sobre os valores de
resistividade superficial não afetando sua rigidez
dielétrica e os valores de tg δ variam com a
temperatura.
-O PVC é resistente a ácidos diluídos, álcool, gasolina e
óleos.
Isolantes
Poliestireno
-É uma das resinas não polares mais usadas.
-Sua higroscopia é muito pequena, é resistente
à ação de um grande número de produtos
químicos e tem elasticidade acima da média
dos demais produtos deste grupo, o que é
muito importante para a isolação de cabos
(polietireno reticulado: XLPE e etilenopropileno:EPR), por exemplo.
Isolantes
Polistirol
-É um polímero do estirol obtido mediante
destilação do carvão mineral ou por via sintética.
-É um líquido leve e incolor, de fácil polimerização,
que se transforma lentamente em massa sólida
transparente,
mesmo
na
ausência
de
catalisadores, luz ou calor.
-Seus valores de tg δ variam muito pouco com a
temperatura.
Isolantes
Polistirol
-O polistirol não é higroscópico e é
recomendado para uso na área de altas
frequências.
-Esta resina é encontrada na forma de vernizes
e filmes, como principal desvantagem à baixa
temperatura de serviço que está entre 50 e
80°C, dependendo do seu peso molecular.
Isolantes
Resinas sintéticas condensadas
-Neste grupo destaca-se a baquelite, que é termofixo de
alta estabilidade mecânica, dura, pouco elástica e
apresenta elevada resistência contra a ação da água.
-Apresenta
entretanto
resistência
superficial
relativamente baixa, podendo permitir a formação de
descargas superficiais.
-É utilizada como matéria prima de acessórios e peças
isolantes de baixa tensão.
Isolantes
Resinas epóxi
-São produtos obtidos da condensação, em solução alcalina, do
fenol, benzol e epicloridina, e pode ter diversas formas e
aparências: líquida ou sólida, transparente ou opaca; tem
ponto de fusão entre 50° e 160°C.
-Através da adição de aditivos endurecedores podem ser
endurecidas a quente ou frio.
-A resina epóxi apresenta elevada aderência a outros materiais
sólidos, é inodora, não tem suas características alteradas até
130°C , tem pouquíssima higroscopia e bom comportamento
contra ataques químicos.
Isolantes
Resinas epóxi
-É encontrada na forma de vernizes para
impregnação e colagem ou como massa
isolante.
-O epóxi tem consistência dura e inflexível.
Isolantes
Ésteres ou éteres de celulose
-São resinas termoplásticas com um ponto
de fusão entre 50 e 70°C, são solúveis em
solvente orgânicos, apresentam menor
higroscopia que a celulose pura e são muito
usadas em vernizes, massas plásticas de
injeção, filmes e fibras.
Isolantes
Vernizes
-São produtos resultantes da dissolução de
resinas por um solvente, sendo este último
eliminado na fase final do processo de
aplicação do verniz.
-Os vernizes, na sua forma final, mantêm as
propriedades da resina e são classificados em
três grupos: vernizes de impregnação, vernizes
de colagem e vernizes de recobrimento.
Isolantes
Vernizes
-Os vernizes de impregnação são geralmente
aplicados em papeis, tecidos, cerâmicas
porosas e materiais assemelhados.
-Têm a função de preencher os vazios deixados
internamente a um material, com um isolante
de qualidade e características adequadas,
evitando a umidade.
Isolantes
Vernizes
-Estes vernizes ainda têm a propriedade de elevar a
condutividade térmica e a rigidez dielétrica do isolante
impregnado, melhorando também suas características
mecânicas (a complementação dos vazios por um
material sólido, faz com que haja uma transferência das
tensões mecânicas para toda a seção onde o verniz foi
aplicado, reduzindo a concentração dos esforços).
-Os vernizes de recobrimento destinam-se a formar
sobre o material sólido de base, uma camada de
elevada resistência mecânica, lisa e à prova de umidade.
Isolantes
Vernizes
-Uma de suas principais aplicações está na cobertura
de seu uso em isolantes porosos ou fibrosos, estes
vernizes conferem ao isolante uma maior resistência
superficial de descarga e por consequência eleva a
tensão de descarga externa.
-A elevação da resistência à penetração de umidade,
não estará garantida se o isolante não sofreu
anteriormente o processo de impregnação, pois,
qualquer fissura ou recomendação da camada de verniz
de recobrimento pode comprometer o isolamento.
Isolantes
Vernizes
-Isolantes recobertos de verniz dificultam a deposição de
poeiras e facilitam a limpeza da peça.
-Os vernizes de colagem são utilizados quando há necessidade
de colar entre as porções de isolantes sólidos, que
normalmente não são encontrados ou fabricados na forma
compacta.
-Dois materiais que requerem o uso de vernizes de colagem
podem aqui ser citados: a mica, que quando purificada
desmancha-se em pequenas lâminas, sem possibilidade de se
formar um corpo com dimensões fixas e definidas;
Isolantes
Vernizes
-Outro exemplo é a fibras de vidro que são lisas, não sendo
industrialmente possível atingir, sem o uso de vernizes, a
necessária consistência para que possam ser usadas
tecnicamente como isolantes na área elétrica.
-Os vernizes de colagem também têm baixa higroscopia e boas
características isolantes e são bastante empregados para a
fixação de isolantes sobre metais.
Massas Compostas
-O uso de massas compostas se justifica quando é necessário
criar um volume de material isolante maior do que uma
película ou para uma impregnação.
Fim

Materiais Isolantes.

Transcrição

Documentos relacionados

Principais produtos que contém Resina Epoxi

potencialidades do uso e critérios para a - Jornadas

XL3 160 - Legrand

Ficha técnica - Simpson Strong-Tie

CONTEÚDO A SER EXPLORADO NA PROVA ESCRITA DO

99620-3 – Analisador de Rigidez Dielétrica de Óleos

Codificadores eDecodificadores (Apresentação em

Imprimir os dados deste veículo

Escola superior Politécnica do Namibe

TÍTULO: Correio Popular CIDADE: Campinas TIPO DE MATERIAL