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Hans-Rudolf Niederberger Vordergut 8772 Nidfurn Ausgabe 21. Februar 2006 Allgemeines Widerstand Dielektrikum Werkstoffe der Elektrotechnik 23. Isoliermaterialien.

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1 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut 8772 Nidfurn Ausgabe 21. Februar 2006 Allgemeines Widerstand Dielektrikum Werkstoffe der Elektrotechnik 23. Isoliermaterialien Grundlagen Durchschlag Krichstrom Wärme Beispiele Allgemeines Zweck der Isolierstoffe Isolierstoffe dienen vornehmlich folgenden Zwecken 1. Isolation spannungsführender Teile gegenüber der Umgebung. 2. Isolation zwischen spannungsführenden Teilen. 3. Isolierte Befestigung und Durchführung spannungsführender Teile. 4. Unterbrechen des Stromflusses beim Öffnen von Stromkreisen. Seite 1 von 13

2 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut 8772 Nidfurn Ausgabe 21. Februar 2006 Allgemeines Widerstand Dielektrikum Werkstoffe der Elektrotechnik 23. Isoliermaterialien Grundlagen Durchschlag Krichstrom Wärme Beispiele Allgemeines Unterscheidung der Isolierstoffe Der Stromfluss zwischen Teilen mit ungleicher Spannung soll möglichst klein sein. Man unterscheidet bei den isolierstoffen zwischen: 1. Festen Isolierstoffen 2. Flüssigen Isolierstoffen 3. Gasförmigen Isolierstoffen Seite 2 von 13 Bei den festen Isolierstoffen ist die mechanische Eigenschaft wichtig, da diese bei den Konstruktionen berücksichtigt werden müssen.

3 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut 8772 Nidfurn Ausgabe 21. Februar 2006 Allgemeines Widerstand Dielektrikum Werkstoffe der Elektrotechnik 23. Isoliermaterialien Grundlagen Durchschlag Krichstrom Wärme Beispiele Allgemeines Kenngrössen der Isolierstoffe Der Stromfluss zwischen Teilen mit ungleicher Spannung soll möglichst klein sein. Man unterscheidet bei den Isolierstoffen zwischen: 1. Isolationswiderstand 2. Durchschlagspannung 3. Durchschlagfestigkeit Seite 3 von Dielektrizitätskonstante 5. Wärmebeständigkeit

4 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut 8772 Nidfurn Ausgabe 21. Februar 2006 Allgemeines Widerstand Dielektrikum Werkstoffe der Elektrotechnik 23. Isoliermaterialien Grundlagen Durchschlag Krichstrom Wärme Beispiele Widerstand Isolationswiderstand Der Isolationswiderstand wird an einem Würfel von 1cm Kantenlänge gemessen. Der daraus resultierende spezifische Widerstand wird in Ohm *cm angegeben. Seite 4 von 13

5 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut 8772 Nidfurn Ausgabe 21. Februar 2006 Allgemeines Widerstand Dielektrikum Werkstoffe der Elektrotechnik 23. Isoliermaterialien Grundlagen Durchschlag Krichstrom Wärme Beispiele Durchschlag Durchschlagfestigkeit (IEC 243) Die Durchschlagfestigkeit ist die Festigkeit von Isolierwerkstoffen gegen Hochspannung. Der Kennwert ist der Quotient aus der Spannung und der Probenkörperdicke (Maßeinheit kV/mm). Linkliste Datenblattsammlung Seite 5 von 13

6 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut 8772 Nidfurn Ausgabe 21. Februar 2006 Allgemeines Widerstand Dielektrikum Werkstoffe der Elektrotechnik 23. Isoliermaterialien Grundlagen Durchschlag Krichstrom Wärme Beispiele Krichstrom Ein Kriechstrom kann entstehen, wenn sich auf einer Oberfläche Schmutz ansammelt oder das Material Feuchtigkeit aufnimmt.Abhilfe schafft ein Lackieren oder Vergiessen mit Silikon oder Epoxyharz. Seite 6 von 13

7 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut 8772 Nidfurn Ausgabe 21. Februar 2006 Allgemeines Widerstand Dielektrikum Werkstoffe der Elektrotechnik 23. Isoliermaterialien Grundlagen Durchschlag Krichstrom Wärme Beispiele Dielektrikum Jeder Isolator ist ein Dielektrikum. Da in einem Isolator die Ladungsträger nicht frei beweglich sind, werden sie durch ein äußeres elektrisches Feld polarisiert. Dabei wird zwischen zwei Arten der Polarisation unterschieden: Verschiebungspolarisation Elektrische Dipole werden induziert, d. h. Dipole entstehen durch geringe Ladungsverschiebung in den Atomen oder Molekülen. Der Effekt kann mit Hilfe der Clausius-Mossotti- Gleichung beschrieben werden. Orientierungspolarisation Ausrichtung der ungeordneten, permanenten Dipole eines Isolators im elektrischen Feld gegen ihre thermische Bewegung. Der Effekt kann mit der Debye-Gleichung beschrieben werden. Seite 7 von 13

8 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut 8772 Nidfurn Ausgabe 21. Februar 2006 Allgemeines Widerstand Dielektrikum Werkstoffe der Elektrotechnik 23. Isoliermaterialien Grundlagen Durchschlag Krichstrom Wärme Beispiele Dielektrikum Je höher die Dielektrizitätszahl ist, desto mehr Energie kann in dem elektrischem Feld zwischen den Platten eines Kondensators gespeichert werden. Eine weitere charakteristische Größe eines Dielektrikums ist dessen Durchschlagsfestigkeit, d. h. ab welcher Spannung das Dielektrikum seine Isolationseigenschaften verliert und es zu Überschlägen zwischen den Kondensatorplatten kommt. Der Isolator zwischen den Leitern eines Koaxialkabels wird ebenfalls als Dielektrikum bezeichnet und bestimmt wesentlich die Eigenschaften der Leitung. Außerdem wird ein Dielektrikum bei Funkenerosionsmaschinen verwendet. In diesem Fall ist es eine Flüssigkeit, die verhindert, dass die Funken der Elektrode zu weit überspringen. Die Kapazität (C in [F], Farad) eines Kondensators hängt im wesentlichen vom verwendeten Dielektrikum , der Plattenfläche A und dem Abstand d der Platten zueinander ab, für einen Plattenkondensator gilt: Animationen Kondensator mit und ohne Dielektrikum Einfluss der Polarisation Seite 8 von 13

9 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut 8772 Nidfurn Ausgabe 21. Februar 2006 Allgemeines Widerstand Dielektrikum Werkstoffe der Elektrotechnik 23. Isoliermaterialien Grundlagen Durchschlag Krichstrom Wärme Beispiele Wärme Wärmebeständig bis zu einer bestimmten Temperatur ist ein Stoff, wenn sich dabei seine elektrischen und mechanischen Eigenschaften nicht in einer dem Vewendungszweck nachteiligen Weise ändert. Für die höchstzulässige Erwärmung sind nach IEC sieben Klassen vorgesehen. Diese sind: Klasse nach VKF Klasse nach IEC Höchszulässige Temperatur  °C  Beispiele Y90Baumwolle, Papier ungetränkt A105Baumwolle, Papier imprägniert E120Hartpapier mit Phenolharz B130Pressmassen, Melamin, Phenol F155Glimmer mit organischen Trägern H180Glimmer mit anorganischen Trägern C>180Glimmer, Quarz, Porzellan Seite 9 von 13

10 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut 8772 Nidfurn Ausgabe 21. Februar 2006 Allgemeines Widerstand Dielektrikum Werkstoffe der Elektrotechnik 23. Isoliermaterialien Grundlagen Durchschlag Krichstrom Wärme Beispiele Wärme MaterialZulässige Temperatur [°C] Dichte [kg/dm 3 ] Durchschlags- festigkeit [kV/mm] Dielektrizitäts- konstante Glimmer (roh)<6002,6... 3, Gummi (weich)< , Luft (ruhend)1,292,11 Polystyrol<701002,6 PVC (Polyvinylchlorid)< Porzellan<1602,3... 2, Steatit<2002,6... 2, Seite 10 von 13

11 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut 8772 Nidfurn Ausgabe 21. Februar 2006 Allgemeines Widerstand Dielektrikum Werkstoffe der Elektrotechnik 23. Isoliermaterialien Grundlagen Durchschlag Krichstrom Wärme Beispiele Lusterklemmen Material Polyamid Seite 11 von 13

12 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut 8772 Nidfurn Ausgabe 21. Februar 2006 Allgemeines Widerstand Dielektrikum Werkstoffe der Elektrotechnik 23. Isoliermaterialien Grundlagen Durchschlag Krichstrom Wärme Beispiele Kabel Seite 12 von 13

13 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut 8772 Nidfurn Ausgabe 21. Februar 2006 Allgemeines Widerstand Dielektrikum Werkstoffe der Elektrotechnik 23. Isoliermaterialien Grundlagen Durchschlag Krichstrom Wärme Beispiele Transformatoren Seite 13 von 13


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