Materiał izolacyjny jest jednym z najważniejszych materiałów w transformatorach, a jego wydajność i jakość bezpośrednio wpływają na niezawodność działania transformatora i żywotność transformatorów. W ostatnich latach nowe materiały izolacyjne są stale stosowane w produktach transformatorowych. Wraz z szybkim rozwojem nauki i technologii, zastosowanie urządzeń elektrycznych, takich jak silniki i transformatory, staje się coraz bardziej powszechne. Niezawodność i żywotność transformatora w dużej mierze zależą od użytych materiałów izolacyjnych. Materiały izolacyjne są coraz bardziej cenione przez personel zajmujący się projektowaniem i produkcją transformatorów. W ciągu ostatnich dwóch dekad nowe produkty, technologie i teorie w dziedzinie materiałów izolacyjnych transformatorów nieustannie pojawiały się i rozwijały, co sprawia, że materiały izolacyjne transformatorów i ich zastosowania są bardzo ważną dyscypliną.
Materiały izolacyjne, znane również jako dielektryki, to materiały o wysokiej rezystywności elektrycznej i niskiej przewodności. Materiały izolacyjne mogą być stosowane do izolowania przewodników z ładunkiem lub różnymi potencjałami, umożliwiając przepływ prądu w określonym kierunku. W produktach transformatorowych materiały izolacyjne odgrywają również rolę w rozpraszaniu ciepła, chłodzeniu, podtrzymywaniu, mocowaniu, gaszeniu łuku, poprawianiu gradientu potencjału, odporności na wilgoć, odporności na pleśń i ochronie przewodników. Materiały izolacyjne są klasyfikowane według poziomu napięcia: ogólnie podzielone na Y (90 stopni), A (105), E (120 stopni), B (130 stopni), F (155 stopni), H (180 stopni) i C (powyżej 180 stopni). Poziom odporności cieplnej materiału izolacyjnego transformatora odnosi się do maksymalnej temperatury, jaką materiał izolacyjny może wytrzymać w transformatorze. Jeśli materiały izolacyjne są używane prawidłowo, można zagwarantować żywotność 20 lat. W przeciwnym wypadku żywotność ulegnie skróceniu zgodnie z prawem 8 stopni (na każde 8 stopni wzrostu temperatury izolacji klasy A żywotność ulegnie skróceniu o połowę, dla izolacji klasy B wynosi ona 10 stopni, a dla klasy H wynosi 12 stopni. Prawo to jest znane jako prawo 8 stopni starzenia cieplnego). Odporność cieplna materiałów izolacyjnych składających się z polimerów jest o połowę niższa niż w przypadku mediów nieelektromechanicznych.
Wydajność materiałów izolacyjnych jest ściśle związana z ich składem molekularnym i strukturą. Istnieje wiele rodzajów materiałów izolacyjnych do transformatorów, które można ogólnie podzielić na materiały izolacyjne gazowe, materiały izolacyjne ciekłe i materiały izolacyjne stałe według ich form.
Materiały izolacyjne stałe: Materiały izolacyjne stałe stosowane w transformatorach odnoszą się do materiałów izolacyjnych, które są albo stałe w swojej własnej formie, albo przeszły reakcje chemiczne lub zmiany fizyczne, aby stać się stałymi. Istnieją różne rodzaje materiałów izolacyjnych stałych do transformatorów, takie jak papier izolacyjny, tektura izolacyjna, papier Nomex, papier samoprzylepny, drewno laminowane elektrycznie, płyta z włókna szklanego epoksydowego, płyta laminowana o niskiej stracie dielektrycznej, farba izolacyjna, klej izolacyjny, taśma z tkaniny bawełnianej, taśma kompresyjna, siatkowa taśma poliestrowa włókninowa i tak dalej.
1. Papier izolacyjny: Papier izolacyjny, o którym mowa w tym przypadku, to czysty papier z pulpy drzewnej siarczanowej, podczas gdy inne papiery izolacyjne obejmują papier z włókien syntetycznych (taki jak papier NOMEX), papier izolacyjny z dodatkiem nitrylu (taki jak papier Denison) i tak dalej.
2. Izolowany papier marszczony: wytwarzany przez marszczenie papieru izolacyjnego używanego przez elektryków. Wzdłuż jego kierunku poprzecznego występują zmarszczki, które są rozrywane podczas rozciągania. Ze względu na różne procedury przetwarzania marszczenia, można wytwarzać papier marszczony o różnym wydłużeniu. Grubość papieru izolacyjnego wynosi zazwyczaj 0.05 mm~0,12 mm, przy zakresie wydłużenia 5%~200%. Izolowany papier marszczony jest powszechnie stosowany do izolacji uzwojeń transformatorów zanurzonych w oleju, takich jak wyjścia uzwojeń,
3. Papier Denisona: Papier izolacyjny jest zmieniany na papier nitrylowy, a podczas procesu produkcyjnego do masy papierniczej dodawane są nitryloamina, cyjanek etylenu itp. Wyprodukowany przez Denison Company w Stanach Zjednoczonych, papier ten charakteryzuje się tym, że po zmarszczeniu jest kalandrowany i ma dobrą zawartość cyjanku mechanicznego oraz odpowiednie wydłużenie. Jest to idealny materiał do izolacji dużych zwojów uzwojenia transformatora. Użycie go do owijania transponowanych przewodów może zapewnić szczelność bez pęcznienia.
4 Papier Nomex to odporny na ciepło papier z włókien syntetycznych produkowany przez DuPont w Stanach Zjednoczonych. Nomex to nazwa handlowa tego papieru włóknistego. Głównym składnikiem Nomexu jest aromatyczny poliamid, który ma dobre właściwości starzenia termicznego. Może być używany przez długi czas w temperaturze 220 stopni i należy do materiałów izolacyjnych klasy C.
5. Taśma klejąca: Można ją podzielić na trzy typy: taśma klejąca jednostronna, taśma klejąca dwustronna i taśma klejąca z siatką diamentową. Papier klejący powstaje przez powlekanie papieru nawojowego 0.07 mm żywicą fenolową lub żywicą epoksydową, a następnie pieczenie i suszenie.
6 Papier metalizowany: stosowany do ekranów uziemiających i elektrostatycznych. Papier bazowy to papier izolacyjny o grubości 0.2mm, a grubość folii aluminiowej wynosi 0.02mm do izolacyjnego owijania przewodów i ekranu izolacyjnego.
7. Tektura izolacyjna: wykonana z papieru z masy papierowej z drewna kraft. Stosowana do podkładek szczelinowych, przegród, rur tekturowych, papieru falistego, izolacji jarzm żelaznych, izolacji zacisków i płyt dociskowych uzwojeń izolacyjnych na końcu uzwojeń naleśnikowych.
8 Bębny izolacyjne: Bębny izolacyjne stosowane w transformatorach obejmują bębny z papieru fenolowego, bębny z tkaniny szklanej epoksydowej, bębny z włókna szklanego i bębny tekturowe.
9. Tektura falista: W strukturze szczeliny płyty olejowej składającej się z wielowarstwowych rurek papierowych w transformatorach wysokiego napięcia, tektura falista może być używana zamiast prętów wsporczych do tworzenia szczelin olejowych. Ta struktura izolacyjna może oszczędzać materiały izolacyjne, zapewniając jednocześnie wydajność izolacji.
10. Wyroby laminowane elektrotechniczne: Materiały izolacyjne o strukturze warstwowej wykonane z papieru, tkaniny i fornirów drewnianych jako podłoża, powlekane różnymi klejami i prasowane na gorąco lub walcowane.
11 Tektura Nomex: rodzaj tektury wykonanej z materiałów syntetycznych na bazie włókien amidów aromatycznych.
12 prętów naciągowych: Pręty naciągowe z drutu szklanego są często stosowane do prętów międzystopniowych, rozpórek szczelin powietrznych, śrub i śrub w kolumnach rdzenia żelaznego transformatorów suchych.
13 Cienkie formy elektryczne i materiały kompozytowe elektryczne: Mają doskonałe właściwości dielektryczne i należą do kategorii cienkich materiałów izolacyjnych. Folie elektryczne obejmują folie polipropylenowe, folie poliestrowe i folie poliimidowe. Materiały kompozytowe to produkty kompozytowe wytwarzane przez łączenie jednej lub obu stron cienkiej folii z materiałami włóknistymi.
14 Tkanina powlekana szkłem: Tkanina powlekana szkłem powstaje przez zanurzenie w farbie izolacyjnej tkaniny szklanej bez zawartości alkaliów, używanej przez elektryków, i wypiekanie jej. Stosowana w transformatorach typu suchego.
Materiały izolacyjne do łączenia transformatorów: Materiały izolacyjne używane do łączenia transformatorów obejmują taśmę bawełnianą, taśmę kompresyjną, półsuchą cienką taśmę drucianą, półsuchą taśmę siatkową bez wątku, taśmę z włókna szklanego i linę poliestrową.