Содержание

Для чего нужны изоляторы на опорах линий электропередач?

Содержание статьи:

Устройство сети энергоснабжения является сложной и опасной технической задачей. Передача электроэнергии на большие расстояния требует больших финансовых затрат и соблюдения особых мер безопасности.  А Вы знаете, что для уменьшения потерь энергии ток передаётся под очень большим напряжением от 10 до 700 кВ. Такое напряжение требует надёжной изоляции от пробоя.

Для безопасной передачи электроэнергии по проводам применяют изоляторы. Безопасная работа ЛЭП и сохранение жизни и здоровья людей во многом зависит от качества материалов опор, проводов и особенно изоляционных материалов.

Классификация изоляторов

Изоляторы разделяются по нескольким техническим характеристикам:

  • Из каких материалов они изготовлены.
  • По конструкционным особенностям.

Промышленность выпускает изоляторы из стекла, фарфора и из полимерного материала. До недавнего времени изоляторы в большинстве случаев устанавливались из фарфора. Однако в последнее время их вытесняют изоляторы из закалённого стекла, которые имеют лучшие технические характеристики и дешевле в производстве.

Изоляторы из закалённого стекла

Важно то, что стеклянные изоляторы не нуждаются в плановых испытаниях под большим напряжением. Любое повреждение тела изолятора можно обнаружить визуально. При этом разрушение одного изолятора в гирлянде не приводит к пробою электроэнергии. Технология производства стеклянных изоляторов полностью автоматизирована.

Если дефект проявляется в механической части и гирлянда обрывается, то требуется немедленный ремонт подвески. Всё это относится и к изоляторам из фарфора, но гораздо трудней увидеть дефект и пробой. Как недостаток применения изоляторов из стекла, отмечается их большой вес и хрупкость.

К преимуществам относится:

  • Не сложная визуальная дефектовка.
  • Дешевизна автоматизированного производства изоляторов.
  • Изоляторы elektropostavka.ru во время эксплуатации не меняют своих технических характеристик.
  • Они не подвержены деформации.
  • Стекло хорошо противостоит ультрафиолетовым лучам.
  • Не воспламеняются и не гигроскопичны.
  • Обладают высокими диэлектрическими характеристиками.

Фарфоровые изоляторы

Изоляторы из фарфора не меняют своих химических и физических свойств за весь период эксплуатации. Тук же, как и стеклянные они обладают отличными диэлектрическими свойствами. Они не хуже стеклянных, но дороги в производстве и обслуживании. Недостатками являются большой вес и хрупкость.

Изоляторы из полимерных материалов

Полимерные изоляторы обладают более низкими характеристиками и применяются только в электросетях с напряжением до 220 кВ. Даже при локальных повреждениях тел полимерных изоляторов значительно снижает их диэлектрические характеристики. Полимерные материалы имеют свойство старения, а при больших температурах снижается их механическая прочность.

У любых изоляторов, применяемых на ЛЭП, проявляются свои положительные и отрицательные свойства.

Совет профессионалов, - применяйте изоляторы из стекла. В рейтинге по эксплуатации изоляторов их можно поставить на первое место по эффективности, безопасности и дешевизне в производстве.

Керамические изоляторы как элемент дизайна.

сегодня: %d %M %h~:~%m

Керамические изоляторы выполняют простую функцию - они являются несгораемым основанием для прокладки электрических проводов открытым способом. Для такого монтажа используется витой ретро провод, который своими витками закрепляется на изоляторе.  На поворотах, а также при выходе из розетки или выключателя, провод дополнительно закрепляется на изоляторе (обвязывается) хомутом или проволокой.

 

 Керамические изоляторы как элемент дизайна.

Сейчас не начало двадцатого века, когда вся электропроводка делалась исключительно на изоляторах. Сегодня это элемент стиля - винтажная электропроводка, которая вносит изюминку в интерьер помещения, делая обычные функциональные элементы настоящим украшением.  Конечно для такого решения понадобятся качественные изделия с эстетичным внешним видом, поэтому мы рекомендуем керамические изоляторы Bironi. Особенно приятно то, что ни в чем не уступая изделиям таких иностранных грандов как Fontini или Gambarelli, они стоят в 5-7 раз дешевле!

  • Открытая проводка с помощью витого провода и керамических изоляторов

Этот способ небезосновательно считается самым эстетически выразительным. Сейчас нет необходимости самостоятельно скручивать толстый многожильный медный провод и искать керамические изоляторы на антикварных рынках.

В ассортименте ведущих зарубежных компаний, осуществляющих продажу электроустановочных изделий, есть изготовленные "под старину" выключатели, керамические изоляторы, фарфоровые евроролики различного оформления и цветов, а также  двух- и трехжильный провод.

Мы рекомендуем обратить ваше внимание на продукцию компаний BIRONI (Россия). Розетки и выключатели, выполненные для наружной установки, могут быть объединены с помощью двух и трехместных рамок.

  • При креплении керамических роликов
    следует выдерживать определенные расстояния. От края электроустановочных изделий (розетки/выключателя), а также распределительной коробки отступ должен составить порядка 4-5 сантиметров.
    При горизонтальном расположении провода шаг установки изоляторов не может быть более 45 сантиметров. При  вертикальном расположении провода – не более 50 сантиметров. При повороте провода используются два изолятора, смонтированных под углом в 45 градусов.
  • Во избежание излишнего натяжения проводов, в местах расположения изоляторов, розеток, выключателей их рекомендуется перевязывать. Для перевязывания проводов можно использовать ненужную тканевую оплетку.
  • Допустима комбинация проводки витым способом и с использованием кабель-каналов. При этом горизонтальный провод прокладывается в коробах вдоль пола/потолка, а вертикальный (к электроустановочным изделиям) – с помощью витого провода.

Керамические изоляторы - это один из видов технической керамики, который зачастую используется в качестве электроизоляционных материалов в деталях и узлах промышленного оборудования.

Производство фарфоровых изоляторов, стоимость которых компенсируется достойными эксплуатационными характеристиками, подразумевает применение современных технологий и исключительно качественных материалов. Благодаря этому цена на фарфоровые изоляторы является абсолютно оправданной. Подобные изделия обладают следующими преимуществами:

  • Высокая механическая прочность и твердость.
  • Не подвергаются при разрядах разрушению и обуглению.
  • Устойчивы к воздействию грызунов и других животных.
  • Пригодны для эксплуатации в условиях экстремальных изменений температур, а также влажной, соленой и запыленной среды.
  • Высокая температурная устойчивость;
  • Высокая устойчивость к износу;
  • Высокие диэлектрические характеристики;
  • Физическая стабильность керамических изоляторов;
  • Большой срок службы.

Благодаря удачно подобранным по цвету ретро провода и изоляторов вы можете создать  неповторимый дизайн в вашем доме независимо от того современный у вас стиль или под старину. 

Занимательная электроэнергетика - trainzer108 — LiveJournal

Многие из нас, жителей крупных городов, часто сталкиваются с таким элементом городского пейзажа, как высоковольтные линии электропередач. Эти загадочные элементы индустриального мира несут в себе что-то необычное, производя впечатление своей мощью и ритмичностью геометрических переплетений.

Сегодня я попытаюсь вкратце рассказать вам о том, как работают энергосистемы высоковольтной энергетики, и для чего предназначены отдельные её элементы, которые мы можем встретить вокруг себя. Сразу скажу - это описание является кратким и упрощённым, некоторые детали опущены или упрощены для лучшего восприятия и понимания, поэтому специалисты в этой области могут заметить некоторые кажущиеся недочёты. Это - не техническое руководство, а популярное описание для тех, кому интересен мир высоковольтной энергетики и ЛЭП.

Для начала условно разделим путь электричества от источника к потребителю на условные этапы:

  1. Выработка (генерирование) электричества.
  2. Преобразование и распределение энергии.
  3. Передача энергии.
  4. Обратное преобразование для последующего потребления или распределения.
  5. Потребление электроэнергии.
Выполнение первой задачи возложено на источники электрической энергии - электростанции. Основная часть любой электростанции - электрогенератор, приводимый в движение какой-либо внешней силой - давлением пара в ТЭС и АЭС, водой в ГЭС, ветром в ВЭС и т.д. Вращаясь в магнитном поле, генератор выбаратывает электричество, в обмотках генератора возникает ток. Чаще всего это трёхфазный переменный ток. Давайте рассмотрим в качестве примера схему гидроэлектростанции (ГЭС):

Вода из водохранилища, уровень которого выше уровня реки, падает в сторону реки вниз по напорному водоводу, вращая своим потоком лопасти турбины. Вращение турбины приводит к возникновению тока в генераторе, и он выходит из электростанции.

Поскольку потребители электроэнергии находятся совсем не на территории электростанции, а на расстоянии от неё, логично было бы эту энергию до них передать. Чтобы это сделать, нам потребуется

преобразовать энергию - напряжение, снимаемое с генераторов электростанции, является недостаточно высоким для передачи электричества на дальние расстояния, а ток - наоборот, достаточно высок, и энергия будет быстро теряться в линии большой протяжённости, расходуясь просто на нагрев проводов. Нам это не нужно, поэтому необходимо будет каким-то образом снизить ток. Чтобы при одинаковой мощности ток стал ниже, нужно сделать напряжение выше, что мы и делаем при помощи силовых трансформаторов. Такой трансформатор на нашей верхней схемке с ГЭС расположен справа, серого цвета, с рожками. А выглядит он где-то так:

Чем больше расстояние, на которое нужно передать электроэнергию, тем выше нашему трансформатору потребуется сделать напряжение. Но есть и обратная сторона медали - чем выше напряжение, тем дороже, крупнее и тяжелее становится оборудование для преобразования и передачи энергии. Компромиссным решением стало введение различных классов напряжений для разных расстояний передачи - в масштабах передачи на очень большие расстояния это ВЛ (воздушные линии) сверхвысокого напряжения (750 или 500 киловольт - между странами или в разные концы страны, 330 кВ - между городами и энергосистемами), на расстояния поменьше - ВЛ высокого напряжения (220, 150, 110 кВ - между городами, иногда внутри города), между районами города или из города в ближайшие сёла - среднее напряжение (35 кВ), внутри района - 20, 10 или 6 кВ, внутри квартала или дома - 0.4 кВ (380 В), внутри квартиры - 0.2 кВ (220 В).

Преобразованием энергии из одного класса напряжения в другой занимаются электрические подстанции, а распределением и коммутацией линий занимаются распределительные устройства (РУ) этих подстанций. Если распределительное устройство расположено на открытом воздухе, оно называется открытым распределительным устройством (ОРУ), а если в здании - закрытым (ЗРУ). Задача этих устройств - распределить линии разных классов напряжения между собой, произвести измерения их характеристик, их коммутацию и защиту. Например, подстанция может сделать из одной линии 330 кВ три линии по 110 кВ, или из двух линий 154 кВ - пять линий 35 кВ. При этом нет конкретного направления передачи энергии - если (для последнего случая) энергии на линиях 35 кВ недостаточно, она туда направляется с линий 154 кВ (преобразовавшись в 35 кВ), а если энергия в линии 35 кВ в избытке, то она отправляется на линию 154 кВ (с преобразованием 35 -> 154 кВ). Направление передачи при этом может меняться вплоть до нескольких раз в секунду. Вот так выглядит подстанция с ОРУ:

Кликните по фото, чтобы рассмотреть его поближе и найти по центру слева (правее ступенек) силовой трансформатор, вы уже знаете как он выглядит 🙂

Внутри этого огромного леса проводов, опор и прочих железяк есть довольно интересные приборчики, которые помогают сделать энергосистему чётко функционирующим организмом, способным контролировать и регулировать процесс распределения энергии. Давайте посмотрим на них поближе на примере простого ОРУ подстанции ДнепроГЭС-2. Увеличьте его фотографию, открыв в соседней вкладке - она нам дальше понадобится.

В уже знакомый нам силовой трансформатор заходят линии с электричеством, пришедшим прямо с генераторов. Его напряжение - 13.8 кВ (13800 В). После 220 В в вашей розетке эта цифра кажется огромной, но этого недостаточно для передачи всей мощности наших генераторов на нужное нам расстояние. Нам нужно получить 154 кВ, а это более, чем в 10 раз выше. Вот потому наши 13.8 кВ и заходят в силовой трансформатор - он поможет нам получить на выходе так нужные нам 154 кВ. Выполнив свой нелёгкий, но очень важный труд, трансформатор выпускает наружу уже высоковольтную линию, состоящую из трёх фаз - А, В и С. Напряжение между фазами - 154 кВ. Общая точка генераторов заземлена, так бывает не всегда, но в нашем случае всё именно так. Чтобы в линию и на трансформатор не попало напряжение выше требуемого (например, при попадании разряда молнии), сразу за выводами трансформатора установлены ограничители перенапряжения (ОПН), которые защищают линии от аварий в результате появления напряжения выше номинального. Дальше, для получения значения выходной мощности энергоблока нужно измерить ещё и ток в сети. Для этого линия заходит на измерительные трансформаторы тока. Напомню, что в цепи вольтметры подключаются параллельно, а амперметры - последовательно, поэтому трансформаторы напряжения имеют один ввод (включены параллельно), а трансформаторы тока - два, т.к. подключены последовательно. Стоит также отметить, что наш большой серый силовой трансформатор защищён от пожара системой автоматического пожаротушения - это розовая труба вокруг него, из которой выходят трубочки поменьше.

Теперь идём дальше и видим это:

Справа от наших трансформаторов тока расположены выключатели. Они слегка непохожи на выключатели у вас дома, но функцию они выполняют ту же самую - позволяют быстро отключить или включить ток в цепи. Поскольку напряжение у нас высокое, здесь в процессе коммутации возникает электрическая дуга (как в электроподжиге газовой плиты, яркая и горячая "молния"), которая может сжечь выключатель вместе с электродами. Поэтому внутри него есть устройство дугогашения. Бывают воздушные, элегазовые, масляные, маломасляные выключатели, но сейчас не это важно. А важно то, что в отличие от выключателя вашего светильника, этот выключатель своим внешним видом вообще никак не говорит о том, в каком он сейчас находится состоянии - выключен или включен. Посмотрите на него - разве можно понять, идёт ли сейчас ток дальше него? Нельзя, и эту печаль нужно как-то исправить. Для этого справа установлены большие и красивые серые разъединители, позволяющие уже при отсутствии напряжения в цепи сбросить остаточное напряжение, заземлить цепь и визуально показать, что цепь разорвана. Посмотрите внимательно на разъединители - они состоят из двух половинок. Когда разъединитель соединён и цепь включена, половинки соединены, как на нашем фото, вот так: ----. А когда он разъединён и цепь разорвана, половинки разойдутся вот так: |   |. Разъединители не обладают никакими средствами дугогашения, и служат для визуального контроля над соединенем учатсков линии, коммутацию их можно осуществлять только при отсутствии напряжения! Иначе будет вот это:

После всего этого наше электричество выходит на шину - это фазные провода, к которым подключается несколько фаз с нескольких силовых трансформаторов. Это сделано для того, чтобы если один трансформатор находится в ремонте, то другой и дальше подаёт на линию электричество, и свет в окнах уютных домов города по-прежнему горит. Дальше с шины три фазы выходят на ЛЭП для передачи на расстояние. Такие три фазы далее будут называться цепью линии электропередач.

Теперь наша энергия переходит на стадию передачи. И тут мы поговорим о главном элементе этого звена - о воздушных ЛЭП и опорах для них. Опоры могут нести на себе как одну, так и сразу две трёхфазных цепи - такие опоры соответственно называются одноцепными и двухцепными. Вот одноцепная опора - несёт на себе три фазных провода:

А вот эта опора - двухцепная, несёт шесть фазных проводов:

По назначению опоры делятся на анкерные и промежуточные. Анкерные создают натяжение, позволяют делать поворот линии (угловые анкерные опоры), переводят линии через преграды (переходные анкерные опоры). Отличительная черта анкерных опор - гирлянда изоляторов параллельна земле. Промежуточные опоры просто удерживают провода над землёй, воспринимая нагрузку от веса провода и от ветровых нагрузок, не создавая натяжение проводов. Промежуточные опоры стоят между анкерными, их может быть много подряд, многие переходные опоры также являются промежуточными. На промежуточных опорах гирлянда изоляторов перпендикулярна поверхности земли. Вот анкерная опора, изоляторы параллельны земле:

А вот промежуточные опоры, изоляторы смотрят вниз:

У каждой линии есть свой уникальный номер, например, Л10, Л229, и т.д. Эти номера, а также порядковый номер опоры обычно наносятся на сами опоры (нумерация опор обычно идёт в сторону потребителя или понижающей подстанции). Изоляторы на опорах нужны для того, чтобы закрепить провода на траверсах и не допустить электрической связи фазных проводов с опорой. Чем больше изоляторов в гирлянде, тем выше напряжение, или тем сильнее загрязнён воздух в данной местности, или тем больший вес проводов приходится держать анкерной опоре. По количеству изоляторов удобно определять класс напряжения линии - если изолятор 1, то это линия 6 или 10 кВ, если их в гирлянде от 3 до 5, то это линия с напряжением 35 кВ, если более 5 изоляторов (до 10) - это 110 кВ, 8-12 изоляторов - 154 или 220 кВ. Начиная с 330 кВ провода в фазах расшепляются на два, чтобы не использовать один очень толстый и тяжёлый провод. Выглядит это так:

Так что если провод двойной, то это 330 кВ (за редким исключением - могут расщепляться и 154 кВ, если ток в линии очень большой). В линиях 500 кВ фазы расщеплены на 3 или 4 провода, а в линиях 750 кВ - на 5 проводов. Естественно, и сами опоры там массивнее и крупнее.

Теперь давайте рассмотрим строение опоры линии электропередач и сопутствующей ей электроарматуры. Вот она, опора (откройте это фото в новой вкладке чтобы дальше по нему ориентироваться):

Опоры бывают железобетонные и металлические, мы рассматриваем металлическую опору, несущую одну цепь 330 кВ. Сама опора стоит на фундаменте, зарытом в земле. Фазные провода прикреплены к траверсам опоры через гирлянды изоляторов. Изоляторы предотвращают электрический пробой с фазных проводов на опору, поэтому человек, прикоснувшийся к опоре внизу, не будет убит током от линии. Фазные провода между местами крепления к опоре на анкерных опорах (а мы рассматриваем именно такую - видите, изоляторы параллельны земле?) обходят траверсу по дуге, естественно, что эта дуга из проводов, называемая шлейфом, отдалена на безопасное расстояние от опоры и траверсы при помощи всё тех же изоляторов, в том числе вспомогательных, стоящих вертикально и удерживающих безопасный радиус провисания дуги провода - это поддерживающая гирлянда. На нижней правой траверсе нашей опоры нет такой поддерживающей гирлянды изоляторов, на остальных - есть. Сами изоляторы бывают стеклянные, фарфоровые и полимерные. Стеклянные - самые тяжёлые, на вид они прозрачные с зеленоватым оттенком:

Обратите внимание, что в некоторых местах стеклянная часть изолятора отсутствует - это свидетельство разрушения некоторых из них. Если в изоляторе появляется малейшая трещина, он сразу лопается и падает на землю, чтобы по образовавшейся пустоте в гирлянде можно было понять необходимость замены изолятора на новый. Фарфоровые изоляторы немного легче стеклянных, их цвет - тёмно-коричневый. Вот на этой опоре линии 35 кВ слева и по центру расположены фарфоровые изоляторы, а справа - стеклянные:

Полимерные изоляторы - самые лёгкие, они сделаны из материала, напоминающего мягкий пластик. В отличие от других видов изоляторов, полимерные изготавливаются в виде готовой собранной гирлянды на нужный класс напряжения, в то время как обычные изоляторы собираются в гирлянду, соединяясь друг с другом при помощи специальной системы креплений. При равном пути утечки полимерные изоляторы имеют не только меньшую массу, но и габаритные размеры - сама гирлянда существенно тоньше, а количество рёбер в гирлянде выше, чем для аналогичной сборной гирлянды из стеклянных или фарфоровых изоляторов. Вот так выглядят полимерные изоляторы на опоре линии 35 кВ:

А это - полимерные изоляторы на линии 154 кВ:

В местах крепления фазных проводов к изоляторам на некоторых опорах установлены металлические кольца, называемые защитными экранами - они способствуют равномерному распределению электрического поля для уменьшения коронного разряда, возникающего в этих местах, и снижают потери в сети на корону. Коронный разряд выглядит как слабое свечение, сопровождаемое треском - для ЛЭП это вредное явление, и его стараются подавлять как можно сильнее. Защитные экраны имеют разную форму, их много видов - бывают и в виде колец, и в виде полуколец, и в виде рогов. Вот, например, экраны-кольца:

На концах проводов недалеко от изоляторов часто расположены конструкции в виде гантелек - гасители вибрации. Это - колебательный контур, настроенный в противофазу высокочастотным колебаниям проводов, и снижающий их вибрацию, которая может разрушить крепёжную арматуру и сам провод в месте крепления. Вот как они выглядят поближе:

В самом верху любой высоковольтной опоры прикреплён тонкий провод, называемый грозотросом. Он всегда расположен выше всех фазных проводов, и если молния решит ударить в провода или в опору, она попадёт именно в грозотрос, и будет безопасно заземлена через опору в обход фазных проводов. Грозотрос может быть прикреплён к опоре через один изолятор, в некоторых случаях он сразу крепится напрямую к опоре, а точнее к стальному пруту, идущему по опоре в землю - заземлителю.

Теперь мы знаем назначение основных элементов опор ЛЭП. Некоторые из них, например, гасители вибрации или экраны, встречаются не на всех опорах, другие же, такие как траверсы, изоляторы и грозотрос - на всех без исключения, являясь неотъемлимой частью линии электропередач. Помимо обычных одно- и двухцепных опор бывают и специальные. Например, вот такие, несущие сразу три цепи, в данном случае это сделано, чтобы поменять две цепи местами:

Бывают также случаи, когда цепь необходимо отделить от основной магистрали, например, для ввода на подстанцию или для создания ещё одной линии, в то время как основная линия пойдёт дальше. Такой процесс называется отпайкой.

После того, как линия высокого напряжения прошла некоторый путь, она достигает конечной или промежуточной распределительной подстанции, из которой выходят уже другие линии, как правило, более низкого класса напряжения. Например, с электростанции вышла линия напряжением 750 кВ, и, пройдя значительную территорию страны, достигла одной из подстанций в каком-нибудь крупном городе. Из этой подстанции уже выходят несколько линий 330 кВ, и одна из них, пройдя из одного крупного города в другой, достигла подстанции, из которой вышло несколько линий напряжением, например, 154 кВ. В свою очередь, одна из линий 154 кВ, пройдя через весь город в другой его район, достигла подстанции, из которой выходят несколько линий 35 кВ. Одна из этих линий проходит по территории района города, доходит до районной подстанции и там преобразуется во множество распределительных линий напряжением 10 кВ. Каждая и этих линий идёт по кварталам района (под землёй, если это район высотных застроек, и по воздуху, если это частный сектор). В свою очередь наша линия 10 кВ уже в квартале назначения линия при помощи трансформаторной подстанции (ТП - если это квартал высотных застроек), или комплектной трансформаторной подстанции (КТП - если это частный сектор) преобразуется в линию 0.4 кВ (380 В). Эта трёхфазная сеть распределяется по этажам домов или по домам в частном секторе - по одной фазе в каждый дом, фазы чередуются последовательно. Ниже приведена схема, на которой условно поясняется, как распределяются линии разных классов напряжения на пути от электростанции к конечным потребителям. Схема увеличивается по клику.

Обратите внимание, что в реальности на подстанцию приходит не одна линия более высокого напряжения, а несколько, причём вся энергосистема зависит не от одной электростанции, а сразу от нескольких, и, таким образом, является надёжной - в случае выхода из строя одной из линий или даже целой электростанции, энергоснабжение потребителей не прекратится.

Давайте рассмотрим крайнее, низковольтное звено энергосистемы. Оно состоит из распределительных линий напряжением 10 или 6 кВ, из комплектных и блочных трансформаторных подстанций, а также из линий 0.4 кВ, идущих непосредственно к потребителям в виде трёхфазной сети напряжением 380 В или однофазной 220 В. Познакомимся поближе с опорами этих классов напряжений. Вот так выглядит одноцепная линия 6 кВ:

Обратите внимание, что на низковольтных линиях используются изоляторы другого типа, отличающиеся от тех, что применяются на линиях более высокогонапряжения. Здесь мы видим не подвесные изоляторы, из которых складывается гирлянда, а штыревые изоляторы, которые накручиваются на стальные штыри, приклеплённые к траверсам железобетонных опор. Эти изоляторы являются одинарными, и лишь на анкерных опорах используются подвесные изоляторы, по 1-2 штуки в гирлянде. Бывают и двухцепные линии, хотя и встречаются они  реже одноцепных:

Если распределительная линия идёт к жилому району с многоэтажками, она, как правило, уходит под землю вот таким образом, и из воздушной превращается в кабельную:

Кстати, на этой опоре видны разрядники (элементы в виде цилиндриков сбоку от крайних изоляторов и снизу верхних) - это устройства, позволяющие при перенапряжении, вызванном, например, попаданием молнии в фазные провода, сразу же заземлить избыточный ток, предотвращая повреждение оборудования, расположенного дальше по линии. Разрядники и ограничители перенапряжения (ОПН) устанавливаются повсеместно на участках присоединения линии к подстанции, в местах перехода из воздушной линии в кабельную или наоборот, и в других важных точках электрической сети. Итак, линия ушла под землю, и зайдёт уже возле жилых домов на трансформаторную подстанцию, где будет преобразована в одну или множество трёхфазных линий напряжением 380 В. Далее каждая из фаз будет подана по очереди в каждую квартиру дома вместе с общим проводом - нейтралью, или "нулём". Так получается однофазная сеть напряжением 220 В, повсеместно применяемая в быту.
Если же линия 10 или 6 кВ идёт в частный сектор, она обычно на всём протяжении проходит по воздуху, и заходит на комплектную трансформаторную подстанцию (КТП), которая выглядит так:

Далее, опять же по воздуху, по всем улицам квартала или посёлка, обслуживаемого данной подстанцией, проходит полученная на выходе КТП линия 0.4 кВ (380 В), состоящая из трёх фаз и одной общей точки - нейтрали. В каждый дом заходит два провода - нейтраль и одна из фаз, причём каждая фаза чередуется между домами для равномерного распределения нагрузки трёхфазной сети. В результате в каждом доме есть уже привычные нам 220 В - бытовая однофазная электрическая сеть. И уже на этом этапе наша электроэнергия наконец достигает своей цели - электроприборов в наших домах и квартирах, дающих свет, тепло и комфорт для каждого из нас.

Пройдя долгий и нелёгкий путь от электростанции до вашей розетки, электричество преодолело сотни, а то и тысячи километров, множество раз преобразовалось, прошло тысячи единиц различного оборудования, от турбогенератора электростанции до трансформаторной подстанции вашего квартала - выключатели, разъединители, силовые и измерительные трансформаторы, разрядники, шины подстанций, распределительные устройства, и тысячи разнообразных электроопор. Сложная, замкнутая и переплетённая энергосистема обеспечивает надёжное функционирование всего этого электрического организма, каждый её компонент оберегает его от повреждений и сбоев, чтобы бесперебойно доставить в каждый дом, к каждому заводу, фабрике и предприятию так необходимое в наше время электричество. Изучив основные компоненты энергосистемы и осознав важность и функциональное назначение каждого из них, теперь мы по-настоящему понимаем, насколько сложным, но увлекательным и разнообразным является мир электрических сетей.

Сегодня вы стали ближе к постоянно развивающемуся и обретающему всё большую важность миру электроэнергетики, и я надеюсь, что это путешествие было для вас интересным и полезным, и что теперь, оглядываясь по сторонам в суете повседневной жизни, вы станете узнавать вокруг много нового, в том числе того, о чём вы прочли в этом рассказе. Теперь ЛЭП для вас - это не просто железные столбы с проводами, а нечто большее, о чём вы знаете лучше многих других. Спасибо за то, что были с нами, и до скорых встреч в новых рассказах, которые будут посвящены некоторым деталям энергосистемы города Запорожья!

Продолжение серии рассказов об электроэнергетике - подробное описание переходов ЛЭП 154 кВ через Днепр в Запорожье - "Три Мачты", можно прочитать здесь.

Больше фотографий запорожских и не только ЛЭП, мои фото Запорожья и Запорожского края можно посмотреть на моём авторском сайте zphoto.zp.ua.

Блог, посвящённый моим флейтам ручной работы: http://ethnicflutes.livejournal. com/, страничка ВКонтакте: http://vk.com/ethnicflutes, группа: http://vk.com/handmadeflutes.

Публикация моих краеведческих рассказов на 061.ua (первый рассказ) - http://www.061.ua/article/211166


Изолятор земли, для чего используется и как подключить?

ПОИСК ПО САЙТУ

Содержимое сайта отображено на карте сайта.
Название каждой страницы выделено синим цветом, переход на выбранную страницу осуществляется с помощью мышки.
Вся карта сайта разбита на разделы:
1. Спутниковое телевидение и оборудование.
2. Эфирное аналоговое и цифровое телевидение и оборудование.
3. Оборудование для кабельного телевидения.
4. Другое предлагаемое оборудование.
5. Информационные страницы

 

 

 

Изолятор земли (Ground Isolator) используется для гальванической развязки различных участков коаксиальной кабельной сети.
Из-за низкого качества электрических сетей и других причин "нуль" разных домов может иметь большую разность потенциалов, в результате чего по оплетке кабелей сети могут протекать токи большой величины, которые неизбежно выведут из строя не только оборудование сети, но и сами кабели. Чтобы избежать этого, каждый отдельный дом должен подключаться к магистрали через гальваническую развязку, изолятор земли. Применение изоляторов земли позволит избежать серьезных аварий кабельной сети, при этом стоимость изоляторов не соизмерима со стоимостью восстановительных работ.

 

 

Ноль и земля в электрических сетях
Между шиной заземление и шиной "нуль" имеется существенное различие. Нулевая нейтральная фаза служит для компенсации несимметричности нагрузок трёхфазной сети и обеспечения напряжения в 220 Вольт на каждом из выводов трёхфазной сети. Обрывы или значительные потери в нулевой фазе могут привести к авариям в силовой сети дома или отдельного подъезда, вследствие чего нарушится нормальное энергоснабжение, что может привести к выходу из строя оборудования кабельной сети.
Земля - шина, которая подключается к контуру заземления дома и других сооружений. Контур заземления выполняется путем углубления в земле некоторого числа уголков или труб, которые соединяются между собой толстым проводом или арматурой. У заземления есть такой параметр, как сопротивление заземления, чем оно меньше, тем лучше заземление.
Подключение изолятора земли (ИЗ)
В случае отсутствия в доме полноценного контура заземления, "изолятор земли", при использовании в качестве защиты кабельной сети, является "изолятором нуля".
Если в доме имеется полноценная шина заземления, то изолятор земли включается в тех же местах, что и в случае подключения к шине "нуль". Таким образом, при наличии заземления, соединение участков кабельной сети происходит с шиной заземления, а в случае его отсутствия с нулевой фазой, которая всегда присутствует в электрооборудовании жилых домов. В этих двух вариантах отличаются условия работы ИЗ. В первом варианте ИЗ включается в обесточенную цепь шины заземления, а во втором варианте ИЗ включается между точками нулевой фазы, где протекает ток.
"Изолятор земли " служит для гальванической развязки токов сети частотой 50 Гц, протекающих по оплетке коаксиального кабеля, в случае, когда кабель оказывается включенным между двумя разнопотенциальными точками нулевой фазы силовой электросети. При аварии силовой сети дома или подъезда происходит "рассимметрирование" фаз и разность потенциалов на различных участках кабельной сети резко увеличивается, что приведет к протеканию тока большой величины по оплетке кабеля, так как она будет играть роль провода нулевой фазы.
Для чего соединяется оплетка коаксиального кабеля с нулевым проводом в двух разных точках кабельной сети?
Дело в том, что у большинства приборов кабельной сети, в том числе и телевизоров, нет гальванической развязки на входе, и они имеют риск оказаться под опасным для здоровья и жизни человека напряжением. Это напряжение может быть также опасно для приборов, на входе которых оно присутствует.
Подключение коаксиального кабеля в разных точках сети к нулевой фазе или шине заземления повышает надежность и устойчивую защиту кабельной сети при аварии силовой сети.
Рекомендации по установке ИЗ.
ИЗ устанавливаются в разрыв кабеля между соседними участками кабельной сети и соединяются с нулевой шиной каждого участка по отдельности в месте их расположения.
Ответвители телевизионного сигнала в подъезде дома должны быть установлены на изолирующие подкладки и соединены между собой проводом заземления, который, при установке ИЗ между соседними подъездами дома, подключается к нулевым шинам в каждом из подъездов в местах их ввода. Если ИЗ устанавливается между двумя домами, провода заземления с каждого из подъездов объединяются внутри дома и подключаются к нулевой фазы дома в одной точке. На корпусах ответвителей есть приспособление для подключения проводов заземления.

 


Конструкция и параметры изолятора земли
Обычно ИЗ представляет собой цилиндр с двумя разъёмами F. Принцип его работы основан на блокировании низкочастотных силовых токов и токов частотой несколько МГц за счет различной проводимости центрального и экранирующего проводника. Самый простой вариант - две емкости, разделяющие в цепи эти проводники. Для снятия высокочастотных помех, распространяющихся по оплетке кабеля, могут применяться специальные дроссели, выполненные на ферритовых кольцах.
Немаловажным является фактор затухания сигнала в ИЗ, обычно, затухание не превышает 0.8 дБ. Коэффициент отраженной волны, не более 12 дБ.
Особо надо отметить такой параметр, как напряжение пробоя, ИЗ должен выдерживать импульсное напряжение не менее 1-2 кВ.
Недостатки использования изоляторов земли

ИЗ полностью не устраняет помехи, вызванные высокочастотными гармониками сетевого напряжения. Для снижения уровня помех можно применять специальные индуктивные дроссели.

СВЯЗЬ

Подбираем аналоги.
Предлагаем технические решения со схемами реализации.
Комплектуем заявки оптимальным оборудованием.
Принимаем заявки, отправляем счета, коммерческие предложения через электронную почту.
E-mail: [email protected]
тел. 8 (831) 278-59-10

ДОСТАВКА

Осуществляем доставку купленного у нас оборудования по России

 

ВНИМАНИЕ!

Цены и другая информация на сайте не являются публичной офертой, определяемой положениями ст. 437 (2) ГКРФ.

 

Высоковольтные изоляторы - фарфоровые, керамические и стеклянные изоляторы

Высоковольтные изоляторы представляют собой конструкцию, состоящую из металлического колпака со средствами крепления провода и изоляционную деталь, которая состоит из головки и тарелки, изготовленных из закаленного стекла с разной степенью закалки.

Фарфоровые и керамические изоляторы

Фарфоровые (керамические) изоляторы используются для изоляции и крепления проводов на воздушных линиях электропередач (ЛЭП), а также в распределительных устройствах электростанций и подстанций.

Фарфоровые изоляторы и керамические изоляторы являются наиболее распространенными.

Основная функция фарфоровых изоляторов обеспечивать бесперебойную поставку электрической энергии.

Современные высоковольтные изоляторы обладают повышенной надежностью.

Для изготовления фарфоровых изоляторов используется специальный силикатный фарфор.

Изоляторы стеклянные

Изоляторы стеклянные производят из специального закаленного стекла, они отличаются высокой механической прочностью и обладают небольшими размерами по сравнению с фарфоровыми изоляторами.

Стекло, используемое в производстве этого типа изоляторов, отличается большей однородностью в отличие от фарфора.

Стеклянные изоляторы представляют собой надежную конструкцию, которую целесообразно использовать для изоляции высоковольтных объектов.

Тем более, что существует более дешевый, но лучший по техническим характеристикам аналог – полимерный изолятор. Использование полимеров в производстве электротехнического оборудования позволило значительно сократить расходы на их производство, а также повысить эксплуатационный срок изделий.

В последнее время на смену фарфоровым, керамическим и стеклянным изоляторам приходят более современные полимерные изоляторы, которые все чаще применяются в электроустановках высокого напряжения, поскольку во многом превосходят своих предшественников — фарфоровые, керамические и стеклянные изоляторы.

Кейс: "Очистка изоляторов высоковольтной ЛЭП"

Решаем по АРИЗ, или Два часа вместо двух десятилетий

АРИЗ не оставляет право мыслить не смело.
Генрих Альтшуллер

 

Главный энергетик отвел взгляд от высоковольтных изоляторов и задумался. Ситуация складывалась неважная: каждую минуту на высоковольтной воздушной линии электропередачи могло произойти короткое замыкание. Вначале робкой, незаметной змейкой электрический разряд пробежит по загрязненной поверхности изолятора, затем, через мгновение, он превратится в бушующую молнию, и охваченная пламенем гирлянда изоляторов рухнет на землю.

Энергетик перебирал в памяти все, что было связано с проблемой очистки изоляторов. Почти все способы требовали отключения линии. Но без электроэнергии завод нельзя было оставлять даже на час! Спешно строилась дублирующая высоковольтная линия, которая должна была заменить основную на период ее чистки.

Это было дорого, крайне неудобно, но десятидолларовый изолятор неумолимо диктовал свои условия.

Можно было бы мыть его мощной струёй обыкновенной воды, но она проводит ток, и не избежать короткого замыкания на землю.

Пробовали посылать струю воды вверх короткими импульсами с разрывами между ними. Такая струя не дает связи с землей, но, ударив о корпус изолятора и распыляясь, она замыкала провода уже между собой. Снова короткое замыкание!

Безопасно мыть изоляторы можно было только дистиллированной водой, но ее нужны десятки тонн. Чтобы получить такое количество, придется построить установку, которая будет дороже многих сотен новых изоляторов. Память подсказывала еще несколько способов очистки изоляторов, разработанных проектными и исследовательскими институтами. Однако за 20 лет своей практики главный энергетик так и не видел их в действии. Вероятно, это были тоже неудачные попытки.

Главный энергетик открыл книгу "Эксплуатация изоляторов высокого напряжения" В. Д. Абрамова, пытаясь найти в ней хоть какую-нибудь подсказку. На стр. 111 он узнал, что на настоящее время самый надежный способ очистки изоляторов состоит... в его ручной протирке тряпочкой, смоченной в растворителе. Энергетик раздраженно захлопнул книгу, предназначенную для инженерно-технических работников монтажных и проектных организаций, и зашагал в сторону, где, натужено поскрипывая, работал автокран, устанавливая опоры для новой дублирующей линии электропередачи. Все оставалось по-старому. Надежды чистить изоляторы, не отключая линию, не было.

Вот такая сложилась ситуация. Возьметесь вы за решение этой проблемы? Не смущайтесь ее "вековечной" неразрешимостью. У нас есть великолепное оружие - алгоритм решения изобретательских задач - АРИЗ 85В. Мы будем точно следовать его указаниям и остановимся там, где получится более или менее приемлемое решение. Итак, начнем.

Но прежде несколько пояснений.

С основными понятиями, входящими в алгоритм, можно познакомиться здесь, поэтому, решая задачу, не будем их расшифровывать.

Алгоритм - сложный инструмент и предназначен для решения сложных задач, которые не поддаются стандартам на решение изобретательских задач.

Следует также помнить, что алгоритм нужен для управления нашим мышлением, а не для замены его. Нужно предельно точно и обдуманно отвечать на вопросы. Рекомендую вначале ознакомиться с общим текстом алгоритма в приложении, а лишь затем приступить к разбору этой частной задачи.

Итак, ход рассуждений следующий:

1.1. Уточнение и выявление мини-задачи

Техническая система в месте возникновения задачи включает в себя: провода, опоры, изоляторы. Первое техническое противоречие - ТП-1: Если изоляторы промывать водой, они очищаются от пыли, но при этом требуется отключать электролинию.

Второе техническое противоречие - ТП-2: Если изоляторы не промывать водой, тогда не требуется отключение линии, но на изоляторах накапливается пыль и возможен их пробой.

1.2. Выявление конфликтующей пары

Таковой являются запыленный изолятор и вода.

При этом изолятор будем считать изделием, а воду инструментом.

1.3. Составление схемы технических противоречий

ТП-1 и ТП-2

ТП-1 Вода есть:

 

Вода хорошо воздействует на изолятор, но плохо на линию.

ТП-2 Воды нет:

"Отсутствующая" вода хорошо воздействует на линию, но плохо на изолятор.

1.4. Выбор технического противоречия

Главная цель системы - передача электроэнергии. Выбираем ТП-2 (не надо отключать линию).

1.5. Усиление технического противоречия

Поверхность изоляторов не промывается водой и вообще не чистится десятилетиями. Это максимально упрощает эксплуатацию линии и не требует никакого за ней ухода. Но пыль крупными хлопьями оседает на изолятор и приводит его к ежеминутному замыканию.

1.6. Составление модели задачи

Воды нет, изоляторы не промываются, пыль беспрепятственно оседает на их поверхность, но замыкания не происходит.

Какой-то икс-элемент дает возможность, не отключая линию, предотвращать скопление пыли на изоляторах. Нужно найти этот икс-элемент.

2.1. Выбор оперативной зоны - О3.

Поверхность изоляторов и примыкающий к нему слой воздуха.

2.2. Выбор оперативного времени - ОВ

Оседание пыли на изоляторы идет практически круглосуточно.

Итак, пока неизвестный нам икс-элемент должен круглосуточно очищать поверхность изолятора, а точнее, не допускать оседания на него пыли из прилегающего слоя воздуха.

2.3. Анализ вещественно-полевых ресурсов - ВПР

В системе и окружающей среде имеются: изолятор, воздух, пыль, опоры, провода, электрический ток, переменное электромагнитное поле, ветер, солнце, гравитация.

3.1. Составление идеального конечного результата - ИКР-1

Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, предотвращает в течение всего времени работы оседание пыли на изоляторы, сохраняя возможность не отключать линию.

Проверяем, который из элементов, выявленный при анализе ВПР, сможет выполнить роль икс-элемента. Попробуем поставить на его место воздух. Вот он старательно крутится вокруг изолятора и не подпускает к нему пылинки.

В принципе это возможно, если мы подведем к изоляторам чистый сжатый воздух и будем постоянно дуть на него. Такое решение уже есть, и на него выдано авторское свидетельство. Однако, это решение значительно усложняет линию электропередачи и требует специальных компрессорных установок для получения сжатого воздуха, устройств для его очистки, манометры, распределители, трубопроводы, краны и многое другое.

Как видим, мы далеко ушли от идеала. Продолжим анализ задачи.

3.2. Усиленный ИКР

Изолятор сам, используя энергию окружающей среды, не дает пылинкам оседать на его поверхность или, по крайней мере, сбрасывает их с себя.

Как это может быть? Ведь для того, чтобы сбросить пылинку или не дать ей осесть, нужно в оперативной зоне - поверхность изолятора и прилегающий слой воздуха - затратить какую-то энергию. Какую?

Из окружающей среды есть - ветер, ток в проводах, переменное электромагнитное поле, пронизывающие пространство вокруг изолятора, и гравитация. Попробуем по порядку использовать эти виды энергии, чтобы изолятор "сам" не давал пылинкам оседать на его поверхность.

Рассмотрим вначале возможности ветра.

Итак, ветер, несущий пылинки, воздействует на изолятор и превращает его поверхность в "неудобную" для оседания на нее пылинок. Мы получили новую мини-задачу. Возникает несколько решений.

Можно придать изолятору такую аэродинамическую форму, при которой происходили бы его периодические колебания. В одном из авторских свидетельств №411523 так и сделано. Изолятор выполнен в виде гибкой эластичной шайбы, края которой полощутся как полотнища на ветру и сбрасывают с себя пыль.

Можно также придать изолятору винтовую форму и обеспечить возможность его вращения. Тогда под действием ветра изолятор будет вращаться, и центробежные силы отбросят пылинки. Есть еще несколько вариантов использования ветра, но пусть читатель сам подумает над ними. Но любые из них, в том числе и приведенные, потребуют от нас значительных конструктивных усложнений изолятора. Это еще уводит от идеала, который требует, чтобы изолятор не изменялся или изменялся незначительно. Кроме того, в некоторых районах нашей страны, в частности в Сибири, морозный воздух может неделями стоять неподвижно, создавая идеальные условия для оседания пыли на изоляторах и ее закрепления. Решение явно не подходит к массовому внедрению. Как быть?

Меняем энергетическое поле. Следующим на очереди стоит электрический ток в проводах линии. Задача теперь звучит так: как сделать, чтобы электрический ток, воздействуя на оперативную зону - поверхность изолятора и слой воздуха - не допускал оседания на нее пылинок? Можно попытаться придать поверхности изолятора электрический заряд, одинаковый с электрическим зарядом пылинок. Кулоновские силы будут отталкивать пылинки, и изолятор останется чистым. Но, как правило, в воздухе имеются и отрицательно, и положительно заряженные пылинки. Путь явно не подходит. Кроме того, если на поверхности изолятора появится какой-то потенциал, это значительно снизит его электрическую прочность.

В практике была предпринята попытка использовать электрический ток обходным путем: под изолятором располагали электрическую спираль. Потоки горячего воздуха, поднимаясь вверх, осушали поверхность изолятора и сдували с него пылинки.

Увы, мы еще более удалились от идеала, недопустимо усложнив сам изолятор.

Из имеющихся энергетических полей остались нерассмотренными электромагнитные колебания в воздухе, порождаемые проводами линий.

В отличие от ветра, они присутствуют всегда, пока течет в проводах переменный ток. Для их подвода в оперативную зону не требуются какие-либо провода или спирали. Еще раз уточняем задачу: электромагнитные колебания в воздухе, попадая в оперативную зону, исключают оседание пылинок на поверхность изолятора. Но изолятор не чувствует электромагнитные колебания! Как быть?

С надеждой на алгоритм делаем следующий шаг.

3.3. Формулирование физического противоречия на макроуровне

Корпус изолятора должен чувствовать электромагнитное поле, но не может, т. к. электрически нейтрален.

Найденное физическое противоречие попытаемся преодолеть, используя основные принципы их разрешения. Например, по одному из них мы должны разнести противоречивые требования в пространстве. Это значит, что изолятор должен состоять из двух частей: нечувствительной части, которая удерживает провода, изолируя их от опоры и земли, и чувствительной части, которая принимает электромагнитные волны и преобразует их, например, в механическую энергию для удаления пыли. Здесь возможны также несколько решений.

Одно из них следующее: из провода линии образуем несколько витков спирали, получая своеобразный соленоид. Внутри соленоида расположим стержень, который опирается на корпус изолятора. При прохождении переменного тока стержень будет вибрировать, и сотрясать весь изолятор, не допуская возможности осесть пылинке и укрепиться на его поверхности. Это решение уже ближе к идеальному - изолятор изменился мало. Но все же решение, выполненное на макроуровне, предлагает сотрясение всего корпуса изолятора. Это может иметь вредные последствия. При достаточно длительной работе внутри корпуса появятся усталостные трещины, и изолятор выйдет из строя. Нужно повысить надежность устройства. Пойдем дальше по алгоритму, углубляясь в микроструктуру оперативной зоны.

3.4. Формулирование физического противоречия на микроуровне

В оперативной зоне (поверхность изолятора) должны быть частицы вещества, которые чувствуют переменное электромагнитное поле и, "сотрясаясь", должны удалять с себя пыль, и не должны быть такие частицы, чтобы не нарушить электрическую и механическую прочность корпуса изолятора.

Как видим, противоречие очень жесткое, и кажется, что задача вообще стала неразрешимой. Но это темнота перед рассветом. В принципе, перед нами уже не изобретательская, а чисто физическая задача,

3.5. Формулирование идеального конечного результата ИКР-2

Частицы вещества в тонком слое по поверхности изолятора сами сотрясаются под действием внешнего электромагнитного поля, но не изменяют электрических и прочностных характеристик изолятора.

Итак, смысл новой задачи состоит в том, чтобы найти такое электронепроводящее вещество, которое бы под действием электромагнитного поля меняло свои размеры, создавая микровибрацию на поверхности изолятора. Что это за вещество? Давайте потратим несколько минут, чтобы полистать справочник по физическим свойствам материалов.

Есть! Есть такой материал - это магнитострикционная керамика, которая не проводит электрический ток, но, помещенная в переменное магнитное поле, меняет свои размеры. Эти изменения минимальны, но они достаточны, чтобы изолятор имел "колеблющуюся" поверхность и не давал пылинкам осесть на нее.

Находясь в зоне переменного магнитного поля линии, изолятор будет мелко-мелко дрожать, сжимаясь и разжимаясь 50 раз в секунду, не позволяя прикасаться к себе и оставаясь всегда чистым. Чтобы эти колебания, хотя и минимальные, не передавались корпусу изолятора, под магннтострикционным слоем нужно расположить слой резины или пластмассы.

Мы почти вплотную приблизились к идеалу. Нужно всего-навсего-то покрыть существующий изолятор магнитострикционной краской на мягкой основе, и проблема его очистки исчезнет. Пока работает линия электропередачи, изолятор будет чистить сам себя (Заявка на изобретение 4149613/07. 1986 г.).

Теперь остается конструктивная и технологическая проработка найденного решения. Это тоже большая и сложная работа, но она уже видится реально выполнимой, т.к. для нее требуются лишь знания специалиста.

Остается добавить, что это решение найдено мной после случайного знакомства с проблемой очистки изоляторов. Потребовалось два часа управляемого по алгоритму мышления, запись которого воспроизведена почти документально, чтобы найти несколько вариантов оригинальных решений, включая и изложенный. Алгоритм действительно сильное оружие изобретателя. Вероятно, вы заметили - пройден не весь алгоритм. Остались неиспользованными еще многие его шаги. Попытайтесь пройти их сами. Это принесет вам много приятных минут.

Например, 8-я часть алгоритма, шаг 8.3 рекомендует использовать полученный ответ при решении других технических задач. Где можно применить вибрирующее покрытие?

Представьте, вы купили автомобиль, который никогда не нужно мыть. Верхний слой его краски, подключенный к переменному магнитному полю, вибрирует несколько сот раз в секунду, не давая возможности удержаться на ней ни пыли, ни грязи. Кроме того, снизится сопротивление воздушному потоку воздуха, а значит, уменьшится и расход бензина.

Вы знаете, насколько легче входит в землю вибрирующий наконечник отбойного молотка в сравнении с обычным ломом. Этой же краской можно покрывать и корпуса кораблей, тогда они не будут обрастать водорослями и ракушками, которые значительно увеличивают гидросопротивление корпуса. Но это пока предположение, окончательный ответ даст практика. И вот в газете "Социалистическая индустрия" от 20 ноября 1986 г. появилось сообщение о том, что французские специалисты провели подобный опыт. Они покрыли днище судна краской, которая вибрирует под действием слабого переменного тока. Наблюдения показывают, что уже в течение длительного времени к днищу судна не прилипла ни одна ракушка.

Если покрыть такой краской высокочастотный провод, навсегда исчезнет опасность обледенения. Увеличив прочность магнитострикционной керамики, можно сделать из него новый резец, который будет иметь лучшие характеристики, чем все известные. Открывается целая область новых технических идей.

Изолятор - это... Что такое Изолятор?

  • ИЗОЛЯТОР — в электротехнике непроводник электр. тока (см. Диэлектрик), в более узком смысле конструкция для электр. изоляции проводов, шин и других частей электр. устройств, находящихся под напряжением. Материалом для И. обычно служит фарфор. В зависимости… …   Технический железнодорожный словарь

  • изолятор — Изделие, служащее для электрической изоляции и механического крепления частей электрических устройств, находящихся под разными потенциалами [ГОСТ 21962 76] изолятор Электротехническое устройство, предназначенное для электрической изоляции и… …   Справочник технического переводчика

  • ИЗОЛЯТОР — всякое тело, не проводящее электричества; употребляется дли разобщения проводников, для изоляции. В частности: фарфоровые колпачки, стеклянные ролики, вокруг котор. обматываются и через котор. проходят проволоки телеграфа, телефона и проч. Полный …   Словарь иностранных слов русского языка

  • ИЗОЛЯТОР — ИЗОЛЯТОР, изолятора, муж. 1. Изолирующий предмет, изолирующее вещество (см. изолировать в 3 знач.; физ., тех.). Каучук, фарфор и стекло являются хорошими изоляторами. 2. Стеклянный или фарфоровый ролик для электрических проводов (тех.). 3.… …   Толковый словарь Ушакова

  • изолятор — непроводник, бокс, ролик Словарь русских синонимов. изолятор сущ., кол во синонимов: 21 • аквариум (6) • берри …   Словарь синонимов

  • ИЗОЛЯТОР — в медицине см. Бокс …   Большой Энциклопедический словарь

  • ИЗОЛЯТОР — (от франц. isoler разобщать) 1) вещество с очень большим удельным электрическим сопротивлением (диэлектрик)2)] Устройство, предотвращающее образование электрического контакта и во многих случаях обеспечивающее также механическую связь между… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ИЗОЛЯТОР — ИЗОЛЯТОР, а, муж. 1. То же, что диэлектрик, а также вещество, плохо проводящее тепло (спец.). 2. Электротехническое устройство для изоляции частей электрооборудования. Подвесной и. Аппаратный и. 3. Особое помещение для больных или других лиц,… …   Толковый словарь Ожегова

  • ИЗОЛЯТОР — (Insulator) 1. Тело, плохо проводящее электричество (см. Диэлектрики). 2. Колоколообразные или иной более сложной формы приборы, изготовляемые из фарфора, стекла, бакелита и др. изоляционных материалов, предназначенные для воздушного подвешивания …   Морской словарь

  • ИЗОЛЯТОР — (от франц. isolation разобщенность), понятие, говорящее о полной разобщенности с остальным миром. В мед. практике слово И. нашло себе разнообразное при менениев различных формах преимущественно стационарного содержания б ных и здоровых людей,… …   Большая медицинская энциклопедия

  • ИЗОЛЯТОР — (1) вещество с очень высоким удельным электрическим сопротивлением (см. () устройство или материалы, предотвращающие возможность электрического контакта и во многих случаях обеспечивающие также механическую связь между частями электрооборудования …   Большая политехническая энциклопедия

  • Что такое изолятор? | Science Trends

    Изолятор - это материал или устройство, ограничивающее прохождение электрического тока. Тот факт, что изоляторы могут прерывать ток, означает, что они полезны как устройства, защищающие людей от электричества. Другой тип изолятора - это теплоизолятор, который ограничивает поток тепла через площадь, а не поток электричества.

    «Электричество - это просто организованное освещение». - Джордж Карлин

    Изоляция - низкая проводимость и высокое сопротивление

    Вы, наверное, слышали раньше, что определенные предметы или химические вещества, такие как металлы и вода, проводят электричество.Это означает, что они усиливают или позволяют электрическим частицам свободно перемещаться по веществу или определенной области. Следовательно, проводник противоположен изолятору. Изоляторы способны прерывать прохождение электрического тока благодаря двум характеристикам: низкой проводимости и высокому удельному сопротивлению.

    Атомы, находящиеся в изоляционном материале, имеют электроны, которые тесно связаны друг с другом, и из-за этого они не сильно перемещаются в материале. Поскольку электроны внутри атома находятся в довольно статичных положениях, электрический ток (который представляет собой просто движение частиц с электрическим зарядом, таких как протоны с положительным зарядом и электроны с отрицательным зарядом) может легко проходить через атомы. изолятора.

    Считается, что материал имеет высокое сопротивление, если он может эффективно уменьшить количество тока, проходящего через него. Свойство электрического сопротивления измеряется в единицах, названных Ом. Один ом сопротивления равен условиям, когда один вольт производит один ампер тока. Ом - это очень маленькие единицы, и они могут расти экспоненциально по мере перехода от более проводящих материалов к более стойким. У проводника часто сопротивление всего несколько Ом, а у изоляторов - миллиарды Ом.Материал без сопротивления называется сверхпроводником.

    «Неоновые вывески не потребляют много энергии, но выглядят так, как есть. Двоюродный брат люминесцентного освещения, неон на самом деле довольно энергоэффективен. Неоновая трубка холодно светится, когда электрическая энергия высокого напряжения с низким током возбуждает в ней газ ». - Вирджиния Пострел

    Проводники, являясь противоположностью изолятора, также обладают противоположными свойствами: высокой проводимостью к теплу или электрическим токам и низким сопротивлением.Если связанные электроны в атомах изолятора придают ему сопротивление электрическим токам, электроны, находящиеся в таких проводниках, как металлы, не связаны прочно и движутся довольно свободно. Это означает, что тепло и электричество могут легко проникать в проводники. Из всех различных металлов медь является одним из наиболее широко используемых проводников, особенно в проводах. Вода также является отличным проводником электричества, как и большинство жидкостей.

    Обратите внимание, что хотя изоляторы затрудняют прохождение электрического тока из одной области в другую, каждый изолятор в конечном итоге будет проводить электричество и тепло, если они подвергаются достаточно высокому напряжению.Чрезвычайно высокое напряжение приведет к ухудшению изоляции, и точка, в которой это происходит, известна как электрическая прочность - напряжение, при котором изолятор теряет изолирующую способность. Одна из лучших иллюстраций этого - воздух, который обычно является хорошим изолятором. Тем не менее, несмотря на огромное количество воздуха в атмосфере, молния может проходить прямо через нее из-за высокого напряжения, связанного с молнией, которое ухудшает изоляционную способность воздуха.

    Напряжения пробоя

    Различные изоляторы имеют различное напряжение пробоя или диэлектрическую прочность.Например, пластик не подходит для использования в промышленности, потому что напряжение пробоя не очень высокое. Тем не менее, пластик хорош для использования в домах, потому что напряжение там довольно низкое. Для промышленного применения часто используется керамика, поскольку она имеет чрезвычайно высокую температуру пробоя.

    Фото: HOerwin56 через Pixabay, CC0

    Различные типы изоляторов включают стекло, пластик, дерево и резину. Изоляция из фарфора и стекла часто используется в случаях передачи высокого напряжения, и стекло было одним из первых изоляторов, которые широко использовались для передачи электрических токов, хотя с тех пор обычно предпочитаются более дешевые альтернативы.Пластик не обладает такой же стойкостью, как стекло, хотя он по-прежнему довольно устойчив и поэтому чаще используется для массового применения. Пластмассы часто используются для изоляции кабелей и проводов.

    Древесина также является широко используемым теплоизолятором благодаря тому, насколько она плотная. Дерево часто используется для изоляции предметов, которые могут нагреваться, например, посуды. Резина как в синтетической, так и в натуральной форме часто использовалась в качестве изолятора с конца 1800-х до середины 1950-х годов, когда доступность пластика в значительной степени заменила использование резины.Тем не менее, каучук по-прежнему используется в некоторых промышленных применениях и сегодня, часто в сочетании с пластиковыми изоляторами.

    Фото: Wokandapix через Pixabay, CC0

    Первой крупной электрической системой, в которой использовался изолятор, были телеграфные линии. Когда телеграфные линии были прикреплены к деревянным столбам, производительность сильно ухудшалась, особенно во время дождя или в дни с высокой влажностью. Для решения этой проблемы к телеграфным столбам иногда прикрепляли стеклянные изоляторы. Керамические изоляторы производились в середине 1800-х годов и использовались по всей Великобритании.Когда были созданы изоляторы подвесного типа, стала возможна передача энергии высокого напряжения. Чем крупнее и тяжелее становились линии электропередач, тем лучше должны были быть их изоляторы. Когда линейное напряжение превысило 60 000 В, были созданы изоляторы с рейтингом безопасности 80 000 В.

    Типы изоляторов

    Типы изоляторов, которые вы видите на линиях электропередач, известны как подвесные изоляторы, провода которых подвешены через группу соединенных дисков. -образные изоляционные блоки.Такая конструкция помогает создавать изоляционные блоки с различным пробивным напряжением (в зависимости от напряжения линии электропередачи), поскольку различные модульные блоки можно просто соединить вместе, чтобы удовлетворить требованиям по изоляции.

    «Съел стеклопластиковую изоляцию. Это была не сладкая вата, как сказал парень ... животик чешется. - Stave Carell

    В отличие от электрической изоляции, изоляция внутри стен здания используется для предотвращения передачи тепла.Правильная изоляция может помочь зданиям сохранять прохладу летом и тепло зимой. Хорошая изоляция также помогает дому быть энергоэффективным, так как ему не нужно так часто подключать электричество или отопление, что экономит деньги жителей. Изоляция здания может быть сделана из различных материалов, например из синтетического волокна или бетонного блока. Стекловолоконная изоляция часто вставляется на чердак или в стены дома, в то время как изоляционные пластиковые пленки часто используются для покрытия окон и оконных рам.

    Важным фактором при выборе типа изолятора является воздухопроницаемость. Воздухопроницаемость означает, насколько легко воздух проходит через поры в материале. Это важное решение, если речь идет о теплоизоляторах. Эффективные изоляторы часто обладают высокой воздухопроницаемостью, потому что воздух сам по себе действует как изолятор. Примеры проницаемых веществ, которые являются хорошими изоляторами, включают стекловолокно и рукавицы для духовки.

    Была ли эта статья полезной?

    😊 ☹️ Приятно слышать! Хотите больше научных тенденций? Подпишитесь на нашу рассылку новостей науки! Нам очень жаль это слышать! Мы любим отзывы 🙂 и хотим, чтобы вы внесли свой вклад в то, как сделать Science Trends еще лучше.

    Какой изолятор лучше: воздух, пенополистирол, фольга или хлопок? - Мероприятие

    (1 Рейтинг)

    Быстрый просмотр

    Уровень оценки: 4 (3-5)

    Требуемое время: 5 часов 15 минут

    (20-минутная установка, 150 минут для замораживания, 90 минут для плавления, 40-минутная оценка)

    Расходные материалы на группу: 1 доллар США.00

    Размер группы: 3

    Зависимость действий: Нет

    Тематические области: Физические науки

    Ожидаемые характеристики NGSS:


    Резюме

    То, что тепло перетекает от горячего к холодному, - неизбежная правда жизни.Люди приложили много усилий, чтобы остановить это естественное физическое поведение, однако все, что они смогли сделать, - это замедлить этот процесс. Студенческие команды исследуют свойства изоляторов, пытаясь защитить чашки с водой от замерзания, а после замораживания - от таяния. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

    Инженерное соединение

    Регулирование температуры важно во многих аспектах техники.Инженеры по упаковке разрабатывают контейнеры и системы, позволяющие надежно отправлять товары при определенных температурах. Инженеры-механики следят за тем, чтобы работающие двигатели не перегревались, а инженеры-электрики и компьютерщики проектируют электронику так, чтобы они не перегревались. Инженеры-строители определяют наиболее подходящие изоляционные материалы для климата, в котором расположены их конструкции. Регулирование температуры подразумевает понимание принципов теплопередачи, которое актуально практически во всех инженерных дисциплинах.

    Цели обучения

    После этого занятия студенты должны уметь:

    • Объясните, что означает слово «изолировать» и его значение для сохранения тепла или холода.
    • Проведение основных экспериментальных процессов.
    • Опишите, чем природные материалы отличаются от материалов, созданных руками человека, с точки зрения теплоизоляции.

    Образовательные стандарты

    Каждый урок или действие TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

    Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

    В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

    NGSS: научные стандарты нового поколения - наука
    Ожидаемые характеристики NGSS

    4-ПС3-2. Проведите наблюдения, чтобы доказать, что энергия может передаваться с места на место с помощью звука, света, тепла и электрического тока.(4 класс)

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.
    В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
    Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Пересекающиеся концепции
    Проведите наблюдения, чтобы получить данные, которые послужат основой для доказательства для объяснения явления или проверки проектного решения.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Энергия может передаваться с места на место с помощью движущихся объектов, звука, света или электрического тока.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Энергия присутствует всякий раз, когда есть движущиеся объекты, звук, свет или тепло. Когда объекты сталкиваются, энергия может передаваться от одного объекта к другому, тем самым изменяя их движение.При таких столкновениях некоторая энергия обычно также передается окружающему воздуху; в результате воздух нагревается и раздается звук.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Свет также передает энергию с места на место.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Энергия также может передаваться с места на место с помощью электрического тока, который затем может использоваться локально для создания движения, звука, тепла или света.С самого начала токи могли быть созданы путем преобразования энергии движения в электрическую.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Энергия может передаваться различными способами и между объектами.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Ожидаемые характеристики NGSS

    5-ПС1-3.Выполняйте наблюдения и измерения для идентификации материалов на основе их свойств. (5 класс)

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.
    В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
    Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Пересекающиеся концепции
    Проводите наблюдения и измерения, чтобы получить данные, которые послужат основой для доказательства объяснения явления.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Для идентификации материалов можно использовать измерения различных свойств. (Граница: на этом уровне не различаются масса и вес, и не предпринимается никаких попыток определить невидимые частицы или объяснить атомный механизм испарения и конденсации.)

    Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

    Стандартные единицы используются для измерения и описания физических величин, таких как вес, время, температура и объем.

    Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

    Общие основные государственные стандарты - математика
    • Назовите и запишите время с точностью до минуты и измерьте интервалы времени в минутах. Решение задач со словами, включающих сложение и вычитание временных интервалов в минутах, e.g., представив проблему на числовой линейной диаграмме. (Оценка 3) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Нарисуйте масштабированный графический график и масштабированную гистограмму, чтобы представить набор данных с несколькими категориями.Решайте одно- и двухэтапные задачи «на сколько больше» и «на сколько меньше», используя информацию, представленную в виде масштабированных гистограмм. (Оценка 3) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии - Технология
    • Материалы обладают множеством разных свойств.(Оценки 3 - 5) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Требования к конструкции включают такие факторы, как желаемые элементы и особенности продукта или системы или ограничения, налагаемые на конструкцию.(Оценки 3 - 5) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Выявляйте и собирайте информацию о повседневных проблемах, которые можно решить с помощью технологий, и генерируйте идеи и требования для решения проблемы.(Оценки 3 - 5) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Сравните, сопоставьте и классифицируйте собранную информацию, чтобы выявить закономерности.(Оценки 3 - 5) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    ГОСТ
    Массачусетс - Математика
    • Назовите и запишите время с точностью до минуты и измерьте интервалы времени в минутах.Решайте задачи со словами, включая сложение и вычитание временных интервалов в минутах, например, представляя задачу на числовой диаграмме. (Оценка 3) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Нарисуйте масштабированный графический график и масштабированную гистограмму, чтобы представить набор данных с несколькими категориями.Решайте одно- и двухэтапные задачи «на сколько больше» и «на сколько меньше», используя информацию, представленную в виде масштабированных гистограмм. (Оценка 3) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    Массачусетс - Наука
    • Определить материалы, используемые для выполнения проектной задачи, на основе определенного свойства, e.г., прочность, твердость и гибкость. (Оценки 3 - 5) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Приведите примеры того, как энергия может передаваться из одной формы в другую.(Оценки 3 - 5) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Опишите, как воду можно переводить из одного состояния в другое, добавляя или отводя тепло.(Оценки 3 - 5) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    Предложите выравнивание, не указанное выше

    Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

    Список материалов

    Каждой группе необходимо:

    • 4 3 унции.пластиковые стаканчики
    • 4 больших прозрачных пластиковых стакана
    • 3 чашки из пенополистирола
    • алюминиевая фольга, кусок 8½ дюйма x 11 дюймов
    • 20 ватных шариков
    • ложка размером с чайную ложку
    • 4 резинки
    • Таблица данных, по одной на каждого учащегося, заполняемая во время эксперимента
    • Таблица результатов, по одному на каждого учащегося, заполняется после эксперимента

    Поделиться со всем классом:

    • кувшин теплой воды
    • пластиковая пленка
    • противень
    • большая книга или журнал
    • морозильная камера

    Рабочие листы и приложения

    Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/the_best_insulator], чтобы распечатать или загрузить.

    Больше подобной программы

    Насколько жарко?

    Студенты узнают о природе тепловой энергии, температуре и о том, как материалы хранят тепловую энергию. Они обсуждают разницу между проводимостью, конвекцией и излучением тепловой энергии, а также полные действия, в которых они исследуют разницу между температурой, тепловой энергией и...

    Что такое тепло?

    Учащиеся узнают об определении тепла как формы энергии и о том, как оно существует в повседневной жизни. Они узнают о трех типах теплопередачи - теплопроводности, конвекции и излучения, а также о связи между теплом и изоляцией.

    Введение / Мотивация

    , авторское право

    Авторское право © Департамент по делам ветеранов США http://www.milwaukee.va.gov/articles/dietician1.asp

    Когда вы собираетесь на летний пикник на пляже, в горах или на озере, почему вы кладете холодные напитки и лед в холодильник? Что произойдет, если вы положите их в рюкзак? (Слушайте идеи студентов.) Да, да, получится мокрый рюкзак и теплые напитки. Охладитель помогает сохранять напитки холодными, поскольку он действует как изолятор и замедляет передачу энергии от одного источника к другому, что означает, что он помогает сохранять холод внутри кулера, а тепло наружу.

    Противоположность изолятору - это проводник. Как вы думаете, чем занимается дирижер? (Слушайте идеи студентов.) Да, верно, проводник ускоряет передачу энергии от одного источника к другому. Возможно, вы испытали это, если когда-нибудь снимали крышку с кастрюли, готовящейся на плите.Металлический котелок является проводником и быстро нагревается на плите, поэтому быстрее готовит пищу или кипятит воду. Только будьте осторожны, прежде чем прикасаться к металлическому горшку, потому что вы можете получить ожог.

    Что произойдет, если вы сконструируете кулер из материала, который играет роль проводника? Или кастрюлю с материалом, который действует как изолятор? (Слушайте идеи студентов.)

    Процедура

    Фон

    Изоляция предотвращает нагревание холодных вещей и предотвращает остывание теплых вещей.Изоляторы делают это, замедляя потерю тепла от теплых предметов и получение тепла от холодных предметов. Пластик и резина обычно являются хорошими изоляторами. По этой причине электрические провода покрыты покрытием, чтобы сделать их более безопасными в обращении. С другой стороны, из металлов обычно получаются хорошие проводники. Фактически, по этой причине медь используется в большинстве электрических проводов и печатных плат.

    Перед мероприятием

    • Соберите материалы и сделайте копии таблицы данных и таблицы результатов, по одной на каждого учащегося.
    • Чтобы свести к минимуму время, проводимое в классе, подготовьте изоляционные материалы (хотя студенты МОГУТ это сделать !!).
    • Разбейте чашки из пеноматериала на мелкие кусочки.
    • Разорвите алюминиевую фольгу на кусочки и слегка раздавите.
    • Немного раздвиньте ватные шарики и расплющите их, чтобы они напоминали блины.

    Со студентами

    1. Представьте вводное / мотивационное содержание. Обсудите в классе, какие устройства видели или использовали учащиеся для сохранения тепла или холода.Поговорите о материалах, из которых, по их мнению, сделаны эти устройства.
    2. Разделите класс на группы по два-четыре ученика в каждой.
    3. Попросите учащихся изучить изоляционные материалы, которые им собираются дать, и попросите группы сделать прогнозы, которые, по их мнению, будут наиболее эффективными.
    4. Раздайте каждой группе материалы и пустые таблицы.
    5. Раздайте каждой команде три разных изоляционных материала: пенополистирол, алюминиевую фольгу и ватные шарики. Воздух - четвертый изоляционный материал.Попросите учащихся поместить достаточное количество каждого изоляционного материала в каждую большую пластиковую чашку, чтобы она закрывала дно чашки. Ничего не кладите в четвертую большую чашу, потому что воздух будет служить изоляцией для этой чашки.
    6. Поместите небольшую 3 унцию. чашку в центре каждой большой чашки.
    7. Попросите учащихся заполнить пространство между чашками тем же изоляционным материалом, который они использовали для дна.
    8. Налейте 3 чайные ложки теплой водопроводной воды в каждую маленькую чашку.
    9. Попросите каждую группу накрыть каждую из своих больших чашек полиэтиленовой пленкой, удерживаемой резинкой.
    10. Поместите чашки в морозильную камеру. Проверяйте чашки каждые 15 минут, чтобы узнать, в какой чашке в первую очередь образуется лед. Запишите наблюдения в диаграмму данных. Продолжайте проверять, пока не увидите форму льда во всех четырех чашках.
    11. Дайте чашкам постоять в морозильной камере, пока лед во всех чашках не замерзнет.
    12. Выньте чашки из морозильной камеры и поместите их в форму для выпечки.
    13. Поместите книгу или журнал на чашки, чтобы они не опрокинулись или не всплыли.
    14. Налейте в кастрюлю очень теплую воду из-под крана.
    15. Попросите команды проверять свои чашки каждые несколько минут, чтобы увидеть, какая из них тает первая, вторая, третья и четвертая. Запишите наблюдения в диаграмму данных.
    16. Завершите обсуждение в классе, чтобы поделиться и сравнить результаты и выводы. Задайте исследовательские вопросы. Используйте прикрепленную рубрику для оценки достижений учащихся.

    Словарь / Определения

    проводник: вещество или тело, которое может пропускать электричество, тепло или звук.

    сохранение энергии: физический принцип, который гласит, что энергия не может быть ни создана, ни разрушена, и что полная энергия системы сама по себе остается постоянной.

    энергия: способность выполнять работу; может быть во многих формах, таких как электрическая, механическая, химическая, звуковая, световая и тепловая.

    замораживание: процесс превращения жидкости в твердое тело (например, лед) за счет потери тепла.

    тепло: форма энергии, которая вызывает повышение температуры веществ или соответствующие изменения (плавление, испарение или расширение).

    изолировать: предотвратить или замедлить передачу электричества, тепла или звука из одной среды в другую.

    изолятор: вещество, которое препятствует прохождению через него тепла, электричества или звука.

    расплав: процесс перехода из твердого состояния в жидкое за счет притока тепла.

    Оценка

    Прогноз перед занятием : Предложите учащимся почувствовать и изучить тестовые изоляционные материалы (пенополистирол, алюминиевая фольга, хлопок, воздух), а также попросите группы сделать прогнозы, которые, по их мнению, будут наиболее эффективными.Их прогнозы дают некоторое представление об их понимании концепций теплопередачи и изоляции.

    Embedded Assessment : понаблюдайте за учащимися во время эксперимента. Оцените их понимание предмета и мероприятия, используя критерии, приведенные в Рубрике оценки эффективности, которая учитывает их понимание изоляционных материалов и совместной работы.

    Домашнее задание : попросите учащихся написать ответы, состоящие из абзацев, на два следующих вопроса, чтобы ответить на следующий день или обсудить их в классе.Просмотрите их ответы, чтобы оценить их понимание содержания задания.

    • Вы бы предпочли перчатки из ткани или алюминиевой фольги? Объясните свой выбор, используя то, что вы знаете о свойствах теплопередачи. (Пример ответа: тканевые перчатки сохранят мои руки теплее, чем перчатки из фольги, потому что ткань изолирует наши тела, замедляя время, необходимое для того, чтобы наши руки стали холодными. С другой стороны, металлы ускоряют передачу тепла, поэтому любое тепло в мои руки до того, как надеть «алюминиевые перчатки», быстро выскользнули из фольги, оставляя меня с очень холодными руками.)
    • Перечислите как минимум три различных продукта, устройства или конструкции, для которых инженеры применили свое понимание принципов теплопередачи при проектировании систем или выборе материалов для регулирования температуры. (Совет: подумайте, что может быть спроектировано инженерами-механиками, электриками, компьютерами и строителями, может быть, предметы, которые вы используете каждый день для комфорта, жизненно важной необходимости и развлечений.) (Примеры ответов: контейнеры для напитков-термосов, холодильники для тележек для мороженого. , грузовики-рефрижераторы для перевозки продуктов при определенных температурах, холодильники, используемые для хранения и транспортировки донорской крови и частей тела пациентам, изоляционные материалы в стенах и крышах домов, чтобы внутри было прохладно или тепло, специальные материалы и переплетения тканей, используемые для изготовления одежды, предназначенной для особые погодные условия, металлические провода с пластиковым покрытием, вентиляторы и жидкости в радиаторах для предотвращения перегрева электроники и двигателей.Конкретный пример: если корпус, который окружает планшетный компьютер или карманный компьютер, был сделан из резины, устройство очень быстро нагревается, и его будет неудобно держать в руке.)

    График: Попросите каждого учащегося создать гистограмму времени, затраченного на замораживание / таяние воды для каждого используемого изолятора. Используйте данные, полученные из диаграммы данных для гистограммы.

    Вопросы для расследования

    • Что означает «изолировать»?
    • Какие материалы используются для утепления?
    • Какой изолятор лучше всего замедлял потерю тепла из теплой воды? Что было худшим?
    • Имеют ли смысл результаты второй половины упражнения по сравнению с результатами первой половины? Объяснять.
    • Что лучше всего подходит для изоляции стакана со льдом: пенополистирол, фольга или хлопок?

    Расширения деятельности

    Чтобы учащиеся могли на собственном опыте убедиться, что фольга не является хорошим изолятором, расширьте возможности этой быстрой практической демонстрации:

    • Попросите каждого ученика обернуть стакан алюминиевой фольгой, а другой стакан бумагой.
    • Налейте в чашки ледяную воду.
    • Попросите учащихся подержать чашки в руках, чтобы определить, какой материал является лучшим изолятором.

    использованная литература

    Кесслер, Джеймс Х. и Андреа Беннетт. Лучшее из чудесной науки: элементарная научная деятельность . Бостон, Массачусетс: Издательство Delmar, 1997. стр. 207, 210-211. ISBN: 0827380941

    авторское право

    © 2013 Регенты Университета Колорадо; оригинал © 2004 Вустерский политехнический институт

    Программа поддержки

    Центр инженерного образования, Университет Тафтса

    Благодарности

    Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано в рамках гранта GK-12 Национального научного фонда.Однако это содержание не обязательно отражает политику Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

    Последнее изменение: 25 августа 2021 г.

    Определение изолятора Merriam-Webster

    в · су · ля · тор | \ ˈIn (t) -sə-ˌlā-tər \ а : материал с плохой проводимостью (например, с точки зрения электричества или тепла) - сравните полупроводник. б : Устройство из электроизоляционного материала, используемое для разделения или поддержки проводников.

    Электроизоляционные материалы | Custom Materials Inc.

    Электричество неразрывно связано с нашей жизнью во всех сферах, от приготовления еды до развлечений. Электричество, питающее и контролирующее почти все аспекты нашей жизни, может использоваться как средство добра или зла. Что делает электричество интересным явлением, так это его невидимая, но мощная сила. Простая искра провода может шокировать кого-нибудь до смерти или осветить дом. Именно эта универсальность делает его такой востребованной силой.

    Но если наши смартфоны и автомобили питаются от электричества, то именно изоляторы позволяют безопасно использовать его.В этой вселенной тепла, давления и движения определенные вещества обладают способностью отталкивать заряженные частицы, что делает их потенциальными электрическими изоляторами.

    Что такое изолятор?

    Изолятор - это материал, который предотвращает прохождение электрического тока по его поверхности. Изоляторы, состоящие из разных материалов, обладают разными свойствами, которые определяют их уникальные свойства. Если вы посмотрите на стандартную конструкцию многих электрических устройств, вы заметите, что большинству из них требуется нейтральная поверхность, на которой располагается их проводящий элемент (обычно металл).Это связано с тем, что изолирующие свойства этих неметаллических материалов позволяют контролировать электрический поток.

    Изоляторы

    в инженерном контексте обычно относятся к материалам, которые можно разделить на две категории - твердые и жидкие. Эти два материала могут быть дополнительно разделены на различные типы изоляционных материалов в зависимости от их состава.

    Твердые изоляторы

    Из материалов или веществ с твердой конструкцией образуются твердые изоляторы двух видов - диэлектрики и стекло / керамика.Хотя материя, которая попадает под эти две главы, состоит из разных видов веществ, они оба обладают одинаковой способностью терять электрическую проводимость под действием электрического заряда. Эти материалы обычно представлены в виде тонких слоев, на которых располагается проводящий слой. Таким образом, они создают барьер, который позволяет току течь только в одном направлении.

    Некоторые из наиболее распространенных материалов твердых изоляторов:

    • Стекло / керамика, например, диоксид кремния (кварцевое стекло) и каменная соль или хлорид натрия (используется для поваренной соли).
    • Пластмассы, изготовленные из органических материалов со сложной жидкой или газообразной структурой. Графитовые электроды и тонкая углеродная фольга также используются в качестве отличных изоляторов.
    • Медь - наиболее широко используемый проводник электричества в проводах, но почти любой металл в той или иной степени проводит электричество. Есть несколько вариантов подключения, которые могут быть полезны: магнитный провод, проволочные катушки и изолированный провод.

    Если говорить о полном списке изоляционных материалов, то он бесконечен, поскольку пластмассовая промышленность является наиболее производительной отраслью современной эпохи.

    Жидкие изоляторы

    Известные своей способностью бесконечно удерживать электрический заряд, свойства жидких изоляторов сделали их одним из наиболее широко используемых веществ в науке электромагнетизма. Эти материалы обычно используются для изготовления конденсаторов, основной принцип работы которых заключается во временном накоплении электричества для обеспечения плавности потока. Жидкие изоляторы также используются для изготовления электрических и электромагнитных волноводов, которые используются для передачи информации со скоростью света.

    Обычные твердые или жидкие изоляторы включают:

    Десять примеров изоляторов

    Наиболее эффективными электрическими изоляторами для создания барьера между проводниками и удержания электрических токов под контролем являются:

    • Резина
    • Стекло
    • Чистая вода
    • Масло
    • Воздух
    • Бриллиант
    • Сухая древесина
    • Сухой хлопок
    • Пластик
    • Асфальт

    К прочим прочным изоляторам относятся:

    • Стекловолокно
    • Сухая бумага
    • Фарфор
    • Керамика
    • Кварц

    Понимание изоляторов на молекулярном уровне

    Каждый материал на молекулярном уровне имеет определенную структуру.И это конкретное расположение также отвечает за физические свойства изолятора. Расположение молекул в изоляторе таково, что тепло (температура), электричество (заряды) и другие потенциально проводящие элементы не могут проходить через него так же легко. Причина этого - связь между атомами в химическом соединении

    .

    Независимо от того, является ли изолятор твердым или жидким, он должен иметь поверхность, которая связана с другими подобными молекулами. При таком большом количестве молекул, связанных вместе, потенциальное пространство между ними меньше, что предотвращает любой поток электричества.Таким образом, изоляторы обладают высокой связью и энергией между атомами в их объемных конфигурациях.

    Как работает изолятор?

    По сути, изолятор работает, блокируя движение электронов по своей поверхности. Согласно определению, проводник позволяет течь электричеству, имея большое количество доступных и подвижных электронов. Это позволяет электронам получать энергию и тем самым перемещаться по проводнику, например по металлу. Например, если жидкость или газ содержат ионы, то ионы можно заставить течь как электрический ток, а материал является проводником.А изолятор - полная противоположность - он физически предотвращает поток, не имея легкодоступных электронов.

    Проводник может быть металлическим или неметаллическим; разница в том, что первый позволяет электрическому заряду перемещаться за счет взаимодействия, а второй требует, чтобы заряд был удален за счет трения. Единственное практическое различие между проводником и изолятором - это соотношение мобильных электронов на поверхности и доступных электронов в объеме.

    Расположение атомных связей таково, что затрудняет удаление электронов внешней оболочки из молекул.По сути, эти молекулы, присутствующие на поверхности, имеют электроны своей внешней оболочки, сильно вложенные в связывающую сеть. Это делает их мобильность очень минимальной, а также лишает их свободы передвижения за плату.

    Самые удаленные электроны - это те, которые обычно движутся вместе с электрическим током. Но, как было сказано ранее, их мобильность низкая, что делает их бесполезными для потенциального перетока электричества.

    Зачем нужны электроизоляционные материалы

    1.Они поддерживают электрическую целостность

    Наиболее важной особенностью электрических изоляторов является их способность удерживать электрический заряд - либо отрицательный, либо положительный. Благодаря этому свойству изоляторы можно использовать в качестве барьера, через который электрические заряды могут проходить без утечки. Таким образом, изоляторы дают нам драгоценную способность преобразовывать электричество из дикой неконтролируемой силы в чистый контролируемый поток энергии, который можно использовать по желанию.

    2. Они уступают дорогу безопасной транспортировке электроэнергии

    Одним из наиболее важных свойств изоляторов является их способность блокировать ток, чтобы дать нам возможность решать, как мы его использовать.Они являются благом для энергетических компаний, которые хотят транспортировать свой источник энергии в назначенные места или хотят использовать энергию от источника и отправить ее обратно по проводнику.

    3. Они помогают нам в мерах безопасности

    Безопасность всегда является самой важной заботой в мире энергетики. Несмотря на все наши попытки сократить количество несчастных случаев, вызванных электричеством, факт остается фактом. Однако эти несчастные случаи можно свести к минимуму, приняв меры предосторожности. Первый шаг в этом направлении - использование изоляторов в качестве барьера между источником энергии и людьми.Используя изоляторы на электростанциях и опорах электропередач (они определенно используются), мы можем контролировать способы передачи энергии к нам.

    4. Безопасное использование

    Для безопасной работы во многих устройствах и инструментах, которые мы используем в повседневной жизни, используются изоляторы. Если мы думаем об электронных системах зажигания и, в целом, об электромобилях, то в обоих местах используется изолятор, чтобы минимизировать риск повреждения. Возьмем, к примеру, фен. Если бы устройство было сделано без изолятора, то его мощность в 800 Вт обожгла бы ваши волосы и кожу.Однако из-за наличия встроенного изолятора мощность проходит через небольшой зазор в центре. Обеспечение теплоизоляции, передачи тепла и распределения заряда. Таким образом, обеспечивая безопасную работу, изоляторы являются благом для любого используемого электрического устройства.

    Заключение

    Без использования этих изоляционных материалов разнообразные системы на планете никогда не были бы успешно созданы и функционировали. Все, от электрической передачи до электронного зажигания и от телефонов до компьютеров - каждая система, от двери с дистанционным управлением до мобильного сотового телефона, работает за счет наличия изоляционных материалов, которые делают эти действия возможными.

    Связанные

    Изолятор (электрический) - Энциклопедия Нового Света

    Проводящий медный провод, изолированный внешним слоем полиэтилена.

    Изолятор , , также называемый диэлектриком , или непроводником , - это материал, который препятствует прохождению электрического тока. Этот тип материала используется в частях электрооборудования, предназначенных для поддержки или разделения электрических проводников без прохождения тока через себя.Этот термин также используется более конкретно для обозначения изолирующих опор, которые прикрепляют провода передачи электроэнергии к опорам или опорам электросети.

    Некоторые материалы, такие как стекло или тефлон, являются очень хорошими электрическими изоляторами. Гораздо более широкий класс материалов, например, резиноподобные полимеры и большинство пластиков, по-прежнему «достаточно хороши» для изоляции электропроводки и кабелей, даже если они могут иметь более низкое объемное удельное сопротивление. Эти материалы могут служить в качестве практичных и безопасных изоляторов для напряжений от низкого до среднего (сотни или даже тысячи вольт).

    Физика проводимости в твердом теле

    Электроизоляция - это отсутствие электропроводности. Изолирующий материал имеет атомы с прочно связанными валентными электронами. Согласно теории электронных зон (раздел физики), заряд будет течь через материал всякий раз, когда есть доступные состояния, в которые могут быть возбуждены электроны в материале. Это позволяет им набирать энергию и тем самым перемещаться по проводнику (обычно по металлу). Если таких состояний нет, материал является изолятором.

    Большинство изоляторов (хотя и не все) характеризуются большой шириной запрещенной зоны. Это происходит потому, что «валентная» зона, содержащая электроны с наивысшей энергией, заполнена, и большая запрещенная зона отделяет эту зону от следующей зоны над ней. Всегда существует некоторое напряжение (называемое напряжением пробоя), которое даст электронам достаточно энергии для возбуждения в этой полосе. Как только это напряжение будет превышено, материал перестает быть изолятором, и заряд начнет проходить через него. Однако обычно это сопровождается физическими или химическими изменениями, которые необратимо ухудшают изоляционные свойства материала.

    Материалы, у которых отсутствует электронная проводимость, также должны не иметь других мобильных зарядов. Например, если жидкость или газ содержат ионы, то ионы можно заставить течь как электрический ток, а материал является проводником. Электролиты и плазма содержат ионы и будут действовать как проводники независимо от того, участвует ли электронный поток.

    Некоторые изоляционные / непроводящие материалы

    Пробой непроводящих проводов

    Непроводники страдают от электрического пробоя.Когда любое напряжение, приложенное к длинному непроводнику, превышает пороговое значение поля пробоя для этого вещества, непроводник внезапно превращается в резистор, иногда с катастрофическими результатами. Во время электрического пробоя любой свободный носитель заряда, ускоряемый сильным электронным полем, будет иметь достаточную скорость, чтобы выбивать электроны (ионизировать) любой атом, на который он ударяется. Эти освобожденные электроны и ионы, в свою очередь, ускоряются. Один носитель создает два, которые создают четыре и т. Д. Быстро непроводник заполняется мобильными носителями, и его сопротивление падает до низкого уровня.В воздухе вспышка проводимости называется «коронным разрядом» или «искрой». Подобный пробой может произойти в любом непроводящем материале, даже в массивном твердом теле материала. Даже в вакууме может возникнуть своего рода пробой, но в этом случае пробой или вакуумная дуга связаны с зарядами, которые выбрасываются с поверхности металлических электродов, а не создаются самим вакуумом.

    Изоляторы телеграфные и силовые

    Керамический изолятор 110 кВ с навесами.

    Подвесные провода для передачи электроэнергии являются оголенными, за исключением подсоединения к жилым домам, и изолированы от окружающего воздуха.Изоляторы требуются в точках, в которых они поддерживаются опорами или пилонами. Изоляторы также требуются там, где провод входит в здания или электрические устройства, такие как трансформаторы или [выключатели], чтобы изолировать провод от корпуса. Эти полые изоляторы с проводником внутри называются вводами.

    История

    Первыми электрическими системами, в которых использовались изоляторы, были телеграфные линии; Было обнаружено, что прямое прикрепление проводов к деревянным опорам дает очень плохие результаты, особенно в сырую погоду.

    Первые стеклянные изоляторы, использовавшиеся в больших количествах, имели точечное отверстие без резьбы. Эти осколки стекла помещали на коническую деревянную шпильку, вертикально проходящую вверх от траверсы столба (обычно только два изолятора на столб и, возможно, один на вершине самого столба). Естественное сжатие и расширение проводов, привязанных к этим «безрезьбовым изоляторам», привело к отсоединению изоляторов от их штырей, что потребовало переустановки вручную.

    Среди первых, кто начал производить керамические изоляторы, были компании из Соединенного Королевства: Stiff и Doulton использовали керамогранит середины 1840-х годов, Джозеф Борн (позже переименованный в Denby) производил их примерно с 1860 года, а Bullers - с 1868 года.Патент на полезную модель [1] был выдан Луи А. Кове 25 июля 1865 года на способ производства изоляторов с резьбовым отверстием. По сей день штыревые изоляторы все еще имеют отверстия с резьбой.

    Изобретение подвесных изоляторов сделало возможной передачу энергии высокого напряжения. Изоляторы штыревого типа были неудовлетворительными при напряжении более 60 000 вольт.

    Выпускается широкий ассортимент изоляторов для телефонов, телеграфов и силовых. Для некоторых они стали предметами коллекционирования.

    Материал

    Изоляторы, используемые для передачи электроэнергии высокого напряжения, изготавливаются из стекла, фарфора или композитных полимерных материалов. Фарфоровые изоляторы изготавливаются из глины, кварца или глинозема и полевого шпата и покрываются гладкой глазурью для удаления грязи. Изоляторы из фарфора с высоким содержанием глинозема используются там, где критерием является высокая механическая прочность. Фарфор имеет электрическую прочность около 4-10 кВ / мм. [2] Стекло имеет более высокую диэлектрическую прочность, но оно притягивает конденсат, а толстые изоляторы неправильной формы трудно отлить без внутренних деформаций. [3] Некоторые производители изоляторов прекратили производство стеклянных изоляторов в конце 1960-х годов, переключившись на керамические материалы.

    В последнее время некоторые электроэнергетические компании начали переход на полимерные композиционные материалы для некоторых типов изоляторов. Обычно они состоят из центрального стержня из армированного волокном пластика и наружного навеса из силиконовой резины или EPDM. Композитные изоляторы дешевле, легче по весу и обладают отличной гидрофобной способностью. Такое сочетание делает их идеальными для работы в загрязненных районах.Однако эти материалы еще не обладают длительным сроком службы стекла и фарфора.

    Дизайн

    Колпачок и штыревой изолятор (вертикальная гирлянда дисков) на опоре подвески 275 кВ.

    Электрический пробой изолятора из-за чрезмерного напряжения может происходить одним из двух способов:

    • Напряжение прокола - это напряжение на изоляторе (при его нормальной установке), которое вызывает пробой и проводимость внутри изолятора.Тепло, возникающее в результате пробоя дуги, обычно приводит к непоправимому повреждению изолятора.
    • Напряжение пробоя - это напряжение, которое вызывает пробой и проводимость воздуха вокруг или вдоль поверхности изолятора, вызывая "пробой" дуги по внешней стороне изолятора. Обычно они рассчитаны на то, чтобы выдерживать это без повреждений.

    Изоляторы высокого напряжения спроектированы с более низким напряжением пробоя, чем напряжение пробоя, поэтому они будут пробивать до того, как они пробьют, чтобы избежать повреждений.

    Грязь, загрязнения, соль и особенно вода на поверхности изолятора высокого напряжения могут создавать токопроводящий путь через него, вызывая токи утечки и пробои. Напряжение пробоя может быть ниже более чем на 50%, когда изолятор влажный. Изоляторы высокого напряжения для использования вне помещений имеют такую ​​форму, чтобы максимально увеличить длину пути утечки по поверхности от одного конца до другого, называемую длиной утечки, чтобы минимизировать эти токи утечки. [4] Для этого поверхность формуют в виде ряда гофр или концентрических дисков.Обычно это один или несколько навесов ; обращенные вниз чашеобразные поверхности, которые действуют как зонтики, чтобы гарантировать, что часть пути утечки поверхности под «чашкой» останется сухой в сырую погоду. Минимальные пути утечки составляют 20-25 мм / кВ, но должны быть увеличены в зонах сильного загрязнения или в районах с морской солью. [5]

    Изоляторы колпачковые и штыревые

    В линиях электропередачи высокого напряжения используются модульные конструкции изоляторов с колпачком и штифтом (см. Рисунок выше). Провода подвешены на «верёвке» одинаковых дискообразных изоляторов, которые прикрепляются друг к другу с помощью металлического пальца с головкой или шаровых звеньев.Преимущество этой конструкции состоит в том, что гирлянды изоляторов с разными напряжениями пробоя для использования с разными линейными напряжениями могут быть сконструированы с использованием разного количества базовых блоков. Кроме того, если один из изоляторов в колонне сломается, его можно заменить, не выбрасывая всю колонну. Стандартные дисковые изоляторы имеют диаметр 10 дюймов (25,4 см) и длину 5 3/4 дюйма (14,6 см), могут выдерживать нагрузку 75 Н (15 кгс) и рассчитаны на рабочее напряжение 10-12 кВ. . [6] Однако напряжение пробоя струны меньше, чем сумма составляющих ее дисков, потому что электрическое поле не распределяется равномерно, а является самым сильным у диска, ближайшего к проводнику, который пробьет первым.Металлические градуирующие кольца иногда добавляют вокруг самого нижнего диска, чтобы уменьшить электрическое поле на этом диске и улучшить напряжение пробоя.

    Изоляция антенн

    Изолятор деформации в форме яйца

    Часто радиовещательная радиоантенна строится как излучатель мачты, что означает, что вся конструкция мачты находится под высоким напряжением и должна быть изолирована от земли. Используются стеатитовые опоры. Они должны выдерживать не только напряжение мачтового излучателя относительно земли, которое может достигать значений до 400 кВ на некоторых антеннах, но также вес конструкции мачты и динамические нагрузки.Дуговые рожки и молниеотводы необходимы, потому что удары молнии по мачте являются обычным явлением.

    Отводные тросы, поддерживающие антенные мачты, обычно имеют деформационные изоляторы, вставленные в кабельную трассу, чтобы не допустить короткого замыкания на землю высокого напряжения на антенне или создания опасности поражения электрическим током. Часто кабели оттяжек имеют несколько изоляторов, размещенных для разделения кабеля на отрезки, не кратные длине волны передачи, чтобы избежать нежелательных электрических резонансов в оттяжках.Эти изоляторы обычно бывают керамическими, цилиндрическими или яйцевидными (см. Рисунок). Эта конструкция имеет то преимущество, что керамика испытывает сжатие, а не растяжение, поэтому она может выдерживать большую нагрузку и что, если изолятор сломается, концы кабеля все равно будут соединены.

    Эти изоляторы также должны быть оборудованы устройствами защиты от перенапряжения. При определении размеров изоляции оттяжек необходимо учитывать статические заряды оттяжек, на высоких мачтах они могут быть намного выше, чем напряжение, вызванное передатчиком, требующим оттяжек, разделенных изоляторами на несколько секций на самых высоких мачтах.В этом случае лучше всего подходят оттяжки, заземленные на якорных основаниях через катушку или, если возможно, напрямую.

    Линии питания, прикрепляющие антенны к радиооборудованию, особенно с двумя выводами, часто необходимо держать на удалении от металлических конструкций. Изолированные опоры, используемые для этой цели, называются опорными изоляторами .

    Изоляция в электрооборудовании

    Самый важный изоляционный материал - воздух. В электрических приборах также используются различные твердые, жидкие и газовые изоляторы.В трансформаторах, генераторах и электродвигателях меньшего размера изоляция обмоток проводов состоит из до четырех тонких слоев пленки полимерного лака. Изолированный пленкой магнитный провод позволяет производителю получить максимальное количество витков в доступном пространстве. Обмотки, в которых используются более толстые проводники, часто оборачиваются дополнительной изоляционной лентой из стекловолокна. Обмотки также могут быть пропитаны изолирующими лаками для предотвращения электрического коронного разряда и уменьшения вибрации проводов, вызванной магнитным полем.Обмотки больших силовых трансформаторов по-прежнему в основном изолированы бумагой, деревом, лаком и минеральным маслом; хотя эти материалы используются более 100 лет, они по-прежнему обеспечивают хороший баланс между экономичностью и адекватными характеристиками. Шины и автоматические выключатели в распределительном устройстве могут быть изолированы стеклопластиковой изоляцией, обработанной таким образом, чтобы не допустить распространения пламени и предотвращения прослеживания тока через материал.

    В более старых аппаратах, изготовленных до начала 1970-х годов, можно найти плиты из прессованного асбеста; Хотя это подходящий изолятор для работы на частотах сети, обращение с асбестовым материалом или ремонт с ним приведет к выбросу опасных волокон в воздух и должен выполняться с осторожностью.Передние панели управления до начала двадцатого века были сделаны из сланца или мрамора.

    Некоторое высоковольтное оборудование предназначено для работы в среде изоляционного газа под высоким давлением, такого как гексафторид серы.

    Изоляционные материалы, которые хорошо работают при мощности и низких частотах, могут быть неудовлетворительными на радиочастоте из-за нагрева из-за чрезмерного рассеивания диэлектрика.

    Электрические провода могут быть изолированы полиэтиленом, сшитым полиэтиленом (электронно-лучевой обработкой или химическим сшиванием), ПВХ, резиноподобными полимерами, пропитанной маслом бумагой, тефлоном, силиконом или модифицированным этилентетрафторэтиленом (ETFE).В кабелях питания большего размера можно использовать прессованный неорганический порошок, в зависимости от области применения.

    Гибкие изоляционные материалы, такие как ПВХ (поливинилхлорид), используются для изоляции цепи и предотвращения контакта человека с «токоведущим» проводом, имеющим напряжение 600 вольт или меньше. Альтернативные материалы, вероятно, будут все шире использоваться в связи с тем, что законодательство ЕС по безопасности и охране окружающей среды делает ПВХ менее экономичным.

    Изоляция класса 1 и класса 2

    Все переносные или переносные электрические устройства изолированы для защиты пользователя от опасного поражения электрическим током.

    Класс 1 изоляции требует, чтобы металлический корпус и другие открытые металлические части устройства были заземлены через «заземляющий» провод, который заземлен на главной сервисной панели; но необходима только основная изоляция проводов. Это оборудование легко узнать по третьему контакту на вилке питания для заземления.

    Класс изоляции 2 означает, что устройство имеет двойную изоляцию . Он используется в некоторых приборах, таких как электробритвы, фены и переносные электроинструменты.Двойная изоляция требует, чтобы устройства имели как основную, так и дополнительную изоляцию, каждая из которых достаточна для предотвращения поражения электрическим током. Все внутренние компоненты, находящиеся под напряжением, полностью закрыты изолированным корпусом, который предотвращает любой контакт с «токоведущими» частями. Их можно распознать, потому что их вилки имеют два контакта, а на вилках с тремя контактами третий (заземляющий) контакт сделан из пластика, а не из металла. В ЕС все приборы с двойной изоляцией отмечены символом из двух квадратов, один внутри другого.

    Использует

    Изоляторы

    обычно используются в качестве гибкого покрытия электрических проводов и кабелей. Поскольку воздух не является проводником, никакие другие вещества не нужны, чтобы «удерживать электричество внутри проводов». Однако соприкасающиеся друг с другом провода создают перекрестные соединения, короткие замыкания и опасность пожара. В коаксиальном кабеле центральный провод должен поддерживаться точно посередине полого экрана, чтобы предотвратить отражение электромагнитных волн. А любые провода с напряжением выше 60 В могут стать причиной поражения электрическим током или поражения электрическим током.Непроводящие покрытия предотвращают все эти проблемы.

    В электронных системах печатные платы изготавливаются из эпоксидной пластмассы и стекловолокна. Непроводящие платы поддерживают слои проводников из медной фольги. В электронных устройствах крошечные и хрупкие активные компоненты встроены в непроводящую эпоксидную смолу или фенольный пластик, либо в обожженное стекло или керамические покрытия.

    В микроэлектронных компонентах, таких как транзисторы и ИС, кремниевый материал обычно является проводником из-за легирования, но его можно легко избирательно превратить в хороший изолятор с помощью тепла и кислорода.Окисленный кремний - это кварц, то есть диоксид кремния.

    В высоковольтных системах, содержащих трансформаторы и конденсаторы, жидкое непроводящее масло является типичным методом предотвращения образования искр. Масло заменяет воздух в любых помещениях, которые должны поддерживать значительное напряжение без электрического пробоя.

    См. Также

    Банкноты

    1. ↑ Номер патента 48,906. Справочная информация об изоляторах. Проверено 16 февраля 2009 года.
    2. ↑ Электрические фарфоровые изоляторы.Universal Clay Products, Ltd. Проверено 16 февраля 2009 г.
    3. ↑ «Использование изолятора, информация об изоляторе А.С. Уокера». in Cotton, H. 1958. Передача и распределение электроэнергии . Лондон, Великобритания: English Univ. Нажмите. Проверено 16 февраля 2009 года.
    4. ↑ Holtzhausen, J.P. Изоляторы высокого напряжения. IDC Technologies. Проверено 16 февраля 2009 года.
    5. ↑ Адам Джунид, Изоляторы воздушных линий. Knol. Проверено 16 февраля 2009 года.
    6. ↑ Леонард Л.Grigsby, The Electric Power Engineering Handbook (Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, 2001, ISBN 0849385784).

    Список литературы

    • Джанколи, Дуглас. 2007. Физика для ученых и инженеров, с современной физикой, 4-е изд. Освоение серии физики. Река Аппер Сэдл, штат Нью-Джерси: Prentice Hall. ISBN 978-0136139263.
    • Гибилиско, Стан. 2005. Электричество демистифицировано. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 0071439250.
    • Типлер, Пол Аллен и Джин Моска.2004. Физика для ученых и инженеров, Том 2: Электричество и магнетизм, Свет, Современная физика, 5-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 0716708108.
    • Янг, Хью Д. и Роджер А. Фридман. 2003. Физика для ученых и инженеров, 11-е изд. Сан-Франциско, Калифорния: Пирсон. ISBN 080538684X.

    Внешние ссылки

    Все ссылки получены 3 марта 2018 г.

    Кредиты

    New World Encyclopedia писатели и редакторы переписали и дополнили статью Wikipedia в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

    История этой статьи с момента ее импорта в энциклопедию Нового Света :

    Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

    Учебное пособие по физике: проводники и изоляторы

    Поведение заряженного объекта зависит от того, сделан ли объект из проводящего или непроводящего материала. Проводники - это материалы, которые позволяют электронам свободно перемещаться от частицы к частице. Объект, сделанный из проводящего материала, позволяет переносить заряд по всей поверхности объекта. Если заряд передается объекту в определенном месте, этот заряд быстро распределяется по всей поверхности объекта.Распределение заряда - это результат движения электронов. Поскольку проводники позволяют электронам переноситься от частицы к частице, заряженный объект всегда будет распределять свой заряд до тех пор, пока общие силы отталкивания между избыточными электронами не будут сведены к минимуму. Если заряженный проводник касается другого объекта, проводник может даже передать свой заряд этому объекту. Передача заряда между объектами происходит легче, если второй объект сделан из проводящего материала. Проводники позволяют переносить заряд за счет свободного движения электронов.


    В отличие от проводников, изоляторы представляют собой материалы, которые препятствуют свободному потоку электронов от атома к атому и от молекулы к молекуле. Если заряд передается на изолятор в данном месте, избыточный заряд останется в исходном месте зарядки. Частицы изолятора не позволяют электронам свободно течь; впоследствии заряд редко распределяется равномерно по поверхности изолятора.

    Хотя изоляторы не используются для передачи заряда, они играют важную роль в электростатических экспериментах и ​​демонстрациях.На изолирующие объекты часто устанавливают токопроводящие объекты. Такое расположение проводника поверх изолятора предотвращает передачу заряда от проводящего объекта к его окружению. Такое расположение также позволяет ученику (или учителю) манипулировать проводящим объектом, не касаясь его. Изолятор служит ручкой для перемещения проводника на лабораторном столе. Если эксперименты по зарядке проводятся с алюминиевыми банками, то банки следует устанавливать на чашки из пенополистирола.Чашки служат изолятором, не позволяя банкам разряжаться. Чашки также служат ручками, когда возникает необходимость перемещать банки по столу.


    Примеры проводов и изоляторов

    Примеры проводников включают металлы, водные растворы солей (т.е. ионное соединение, растворено в воде), графит и человеческое тело. Примеры изоляторов включают пластмассы, пенополистирол, бумагу, резину, стекло и сухой воздух.Разделение материалов на категории проводников и изоляторов - несколько искусственное деление. Более уместно думать о материалах как о размещенных где-то в континууме. Те материалы, которые являются сверхпроводниками (известные как сверхпроводники ), будут размещены на конце, а наименее проводящие материалы (лучшие изоляторы) будут размещены на другом конце. Металлы будут помещены рядом с наиболее проводящим концом, а стекло - на противоположном конце континуума.Электропроводность металла может быть в миллион триллионов раз больше, чем у стекла.


    Среди проводников и изоляторов можно найти человеческое тело где-то ближе к проводящей стороне середины. Когда тело приобретает статический заряд, оно имеет тенденцию распределять этот заряд по поверхности тела. Учитывая размер человеческого тела по сравнению с размерами типичных объектов, используемых в электростатических экспериментах, для того, чтобы эффект стал заметен, потребуется аномально большое количество избыточного заряда.Воздействие избыточного заряда на тело часто демонстрируется с помощью генератора Ван де Граафа. Когда ученик кладет руку на статический мяч, избыточный заряд мяча передается человеческому телу. Будучи проводником, избыточный заряд мог течь к человеческому телу и распространяться по всей поверхности тела, даже по прядям волос. Когда отдельные пряди волос становятся заряженными, они начинают отталкиваться друг от друга. Стремясь дистанцироваться от своих одинаково заряженных соседей, пряди волос начинают подниматься вверх и наружу - поистине пробуждающий волосы опыт.

    Многие знакомы с влиянием влажности на накопление статического заряда. Вы, вероятно, заметили, что дни с плохой прической, удары дверной ручки и статическая одежда наиболее распространены в зимние месяцы. Зимние месяцы, как правило, самые засушливые в году, когда уровень влажности в воздухе падает до более низких значений. Вода имеет свойство постепенно удалять излишки заряда с предметов. Когда влажность высока, человек, приобретающий избыточный заряд, будет иметь тенденцию терять этот заряд молекулам воды в окружающем воздухе.С другой стороны, сухой воздух более способствует накоплению статического заряда и более частым поражениям электрическим током. Поскольку уровни влажности, как правило, меняются изо дня в день и от сезона к сезону, ожидается, что электрические эффекты (и даже успех электростатических демонстраций) могут меняться изо дня в день.


    Распределение заряда через движение электронов

    Предсказание направления движения электронов в проводящем материале - это простое применение двух фундаментальных правил взаимодействия зарядов.Противоположности притягиваются, а любит отталкиваться. Предположим, что какой-то метод используется для передачи отрицательного заряда объекту в заданном месте. В том месте, где передается заряд, имеется избыток электронов. То есть множество атомов в этой области имеют больше электронов, чем протонов. Конечно, есть ряд электронов, которые можно рассматривать как , вполне удовлетворенный , поскольку есть сопутствующий положительно заряженный протон, удовлетворяющий их притяжению к противоположному.Однако так называемые избыточные электроны отталкивают друг друга и предпочитают больше места. Электроны, как и люди, хотят манипулировать своим окружением, чтобы уменьшить эффекты отталкивания. Поскольку эти избыточные электроны присутствуют в проводнике, их способность мигрировать в другие части объекта практически не мешает. И это именно то, что они делают. Чтобы уменьшить общие эффекты отталкивания внутри объекта, происходит массовая миграция избыточных электронов по всей поверхности объекта.Избыточные электроны мигрируют, чтобы дистанцироваться от своих отталкивающих соседей. В этом смысле говорят, что избыточный отрицательный заряд распространяется по поверхности проводника.

    Но что будет, если проводник приобретет избыток положительного заряда? Что, если электроны удаляются из проводника в данном месте, что дает объекту общий положительный заряд? Если протоны не могут двигаться, как может избыток положительного заряда распространяться по поверхности материала? Хотя ответы на эти вопросы не так очевидны, они все же включают довольно простое объяснение, которое снова основывается на двух фундаментальных правилах взаимодействия зарядов.Противоположности притягиваются, а любит отталкиваться. Предположим, что проводящий металлический шар заряжен с левой стороны и передал избыточный положительный заряд. (Конечно, это требует, чтобы электроны были удалены из объекта в месте зарядки.) Множество атомов в области, где происходит зарядка, потеряли один или несколько электронов и имеют избыток протонов. Дисбаланс заряда в этих атомах создает эффекты, которые можно рассматривать как нарушение баланса заряда во всем объекте.Присутствие этих избыточных протонов в данном месте притягивает электроны от других атомов. Можно представить, что электроны в других частях объекта вполне удовлетворены, , балансом заряда, который они испытывают. Тем не менее, всегда будут какие-то электроны, которые будут чувствовать притяжение избыточных протонов на некотором расстоянии. Говоря человеческим языком, мы можем сказать, что эти электроны притягиваются любопытством или верой в то, что трава зеленее по ту сторону забора. На языке электростатики мы просто утверждаем, что противоположности притягиваются - избыточные протоны, а также соседние и далекие электроны притягиваются друг к другу.Протоны ничего не могут поделать с этим притяжением, так как они связаны в ядрах своих атомов. Тем не менее, электроны внутри атомов слабо связаны; и находясь в проводнике, они могут двигаться. Эти электроны перемещаются за избыточными протонами, оставляя собственные атомы со своим собственным избыточным положительным зарядом. Эта миграция электронов происходит по всей поверхности объекта, пока общая сумма эффектов отталкивания между электронами по всей поверхности объекта не будет сведена к минимуму.


    Мы хотели бы предложить ... Иногда просто прочитать об этом недостаточно. Вы должны с ним взаимодействовать! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивных материалов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактивного модуля «Поляризация алюминиевых банок». Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Интерактивный модуль Aluminium Can Polarization Interactive помогает учащемуся визуализировать перегруппировку зарядов внутри проводника при приближении заряженного объекта.

    Проверьте свое понимание

    Используйте свое понимание заряда, чтобы ответить на следующие вопросы. По завершении нажмите кнопку, чтобы просмотреть ответы.

    1. Одна из этих изолированных заряженных сфер - медь, а другая - резина. На диаграмме ниже показано распределение избыточного отрицательного заряда по поверхности двух сфер. Обозначьте, что есть, и подкрепите свой ответ объяснением.

    2. Какие из следующих материалов, вероятно, будут иметь более проводящие свойства, чем изолирующие свойства? _____ Объясните свои ответы.

    а. резина

    г. алюминий

    г. серебро

    г.пластик

    e. влажная кожа

    3. Проводник отличается от изолятора тем, что провод ________.

    а. имеет избыток протонов

    г. имеет избыток электронов

    г. может заряжаться, а изолятор не может

    г. имеет более быстро движущиеся молекулы

    e.не имеет нейтронов, мешающих потоку электронов

    ф. ни один из этих

    4. Предположим, что проводящая сфера каким-то образом заряжена положительно. Изначально заряд размещается на левой стороне сферы. Тем не менее, поскольку объект является проводящим, заряд равномерно распространяется по поверхности сферы. Равномерное распределение заряда объясняется тем, что ____.

    а. заряженные атомы в месте заряда движутся по поверхности сферы

    г. избыточные протоны перемещаются от места заряда к остальной части сферы

    г. избыточные электроны от остальной части сферы притягиваются к избыточным протонам

    5. Когда цистерна с нефтью прибыла в пункт назначения, она готовится слить свое топливо в резервуар или цистерну.Часть подготовки включает в себя соединение кузова цистерны металлическим проводом с землей. Предложите причину, почему это делается.

    Что такое изоляция и как она работает?

    Что общего у стеклянных пивных бутылок, бутылок из нержавеющей стали и шерсти белого медведя?

    Да, все они отличные изоляторы, но причина этого может вас удивить!

    Что такое изоляция?

    Чтобы узнать, что делает изолятор отличным, давайте сначала посмотрим, что такое изоляция.Существует много видов изоляции - тепловая, звуковая, электрическая и т. Д. Для наших целей мы будем говорить о теплоизоляции, которая уменьшает теплопередачу между объектами, отражая тепловое излучение или уменьшая теплопроводность и конвекцию от одного объекта к другому. другой (подробнее об этом чуть позже). Проще говоря, теплоизоляция - это то, что сохраняет ваш кофе горячим в изолированной кружке, а руки в перчатках - в тепле.

    Типы теплообмена

    Распространенное заблуждение состоит в том, что изоляция защищает от холода, тогда как на самом деле функция изоляции заключается в уменьшении передачи тепла, что означает, что она удерживает тепло внутри.Тепловая энергия будет передаваться к близлежащим объектам с более низкой температурой, что вы можете почувствовать, когда горячий кофе наливается в вашу кофейную кружку, если передача не замедляется или не останавливается термоизолятором.

    Чтобы понять, из чего состоит отличный теплоизолятор, вам нужно знать три метода теплопередачи: проводимость, конвекция и излучение.

    Проводимость : Процесс, посредством которого тепло передается из области с большей кинетической энергией (более высокой температурой) в область с более низкой кинетической энергией (более низкая температура), например.грамм. прикосновение к горячей ручке. Происходит при физическом контакте и является наиболее распространенной формой передачи тепла.

    Конвекция : Процесс, при котором газ или жидкость нагреваются, а затем удаляются от источника, например ощущение горячего воздуха над кипящей кастрюлей.

    Излучение : Процесс передачи тепла посредством электромагнитных волн, например тепло от солнца.

    Теплоизоляторы

    Задача теплоизолятора - уменьшить теплопередачу, поддерживая объект в горячем или холодном состоянии.Прекрасным примером термоизолятора является бутылка для воды из нержавеющей стали, которая сохраняет холодные напитки прохладными, а горячие - горячими - и все это в одном устройстве! Но вот что вызывает недоумение - нержавеющая сталь не является хорошим теплоизолятором - на самом деле, это лучший проводник.

    Superior Glove поговорил с Полом Фошером, главным инженером NOVO Engineering, чтобы разобраться в этой загадке.

    «Бутылка для воды из нержавеющей стали - такой интересный пример, потому что многие люди не понимают, что изоляция не из нержавеющей стали, а из-за вакуума», - пояснил Фаучер.«Бутылка из нержавеющей стали на самом деле представляет собой две бутылки, расположенные одна над другой с небольшим промежутком между ними. Это пространство лишено воздуха и фактически создает вакуум - именно этот вакуум обеспечивает изоляцию ».

    Фаучер объяснил, что вакуум - один из самых известных изоляторов, но сам воздух также является отличным изолятором и основным фактором, влияющим на изоляционные свойства таких предметов, как прихватки для духовки и изоляция из стекловолокна. Именно воздушные карманы в этих материалах замедляют теплопередачу намного больше, чем сами материалы.

    «НАСА фактически использует воздушные карманы, чтобы предотвратить возгорание космических кораблей при возвращении на Землю».

    Теплоизоляторы для тканей

    Когда дело доходит до теплоизоляционных материалов для тканей, производители всегда боролись за размер и эффективность. Чем крупнее перчатка или предмет одежды, тем лучше изоляционные свойства, но тем неудобнее для человека, который их носит.

    «Утеплитель для вашей одежды работает примерно так же, как и для вашего дома - изолирующая ткань соткана вместе с большим пространством для воздуха.Использование полых тканей и их свободное плетение - лучший способ изолировать одежду, но, как и домашняя изоляция, это создает объемный материал, который не всегда практичен для пользователя », - объяснил Адам Бахрет, владелец и ведущий инженер Apex Ridge. консалтинговая фирма по проектированию надежности продукции.

    «Такие изделия, как стекло и керамика, превращаются в фантастические изоляторы, когда их разбивают на волокна и вплетают в ткань», - поясняет Бахрет. «Одна из самых больших проблем, связанных с изоляционными тканями, предназначенными для удержания тепловой энергии, заключается в том, как добиться этих изоляционных свойств без огромного объема.Такие ткани, как Thinsulate®, успешно справляются с этой задачей, обеспечивая отличную изоляцию в тонкой ткани ».

    Одна из самых творческих, но эффективных форм теплоизоляции, с которой когда-либо сталкивался Бахрет, включала в себя оригинальный способ утепления домов в странах третьего мира. Идея невероятно проста, но работает очень хорошо. Стеклянные пивные бутылки используются для создания стены и скрепляются строительным раствором. Полость и круглая форма бутылок делают их отличными теплоизоляторами, а прозрачность бутылок пропускает много естественного света.Это функциональный и экономичный способ построить утепленный дом.

    Будущее изоляции

    Как будет выглядеть изоляция в будущем? Будут ли открыты новые материалы, которые кардинально изменят способ изготовления и ношения изолирующей одежды? Пол Фошер так считает.

    Фактически, Фоше считает, что будущее изоляции уже наступило - это слишком дорого.

    «Я думаю, что в будущем вы увидите новые изоляторы с микротрубками и микросферами, основанные на технологии, используемой для производства углеродных нанотрубок (микротрубок).Они будут использоваться для обеспечения желаемых изоляционных свойств тонких, пригодных для носки тканей, пленок и даже формованных деталей », - прогнозирует Фаучер.

    «Микропробирки - микроскопически маленькие и прекрасные изоляторы из-за своей полости, которая задерживает воздух. Они очень похожи на пуховые перья, которые также являются полыми, чтобы изолировать тепловую энергию. Любой, у кого есть пуховик, знает, что изоляционные свойства у него отличные. Благодаря своим микроскопическим размерам микротрубки продвигают эту изоляцию на новый уровень, обеспечивая меньший объем и лучшую способность удерживать тепло.”

    Цена на технологию микропробирок по-прежнему делает ее непрактичной для потребительских целей. По его мнению, по мере снижения цен мы будем видеть все больше и больше подобных технологий, используемых в изоляционных тканях.

    Работает ли перчатка с микропробирками для Superior Glove? Вам придется подождать и посмотреть!

    Загадка стеклянной бутылки, бутылки из нержавеющей стали и волос белого медведя

    Мы наконец вернулись к нашей первоначальной головоломке - что общего у всех этих предметов, что делает их такими прекрасными изоляторами? Если вы прочитали статью и не перешли сразу к основанию, то вы уже знаете, что именно полость обеих бутылок обеспечивает их превосходные изоляционные свойства.Воздух, плохой проводник и хороший изолятор, задерживается в полостях стеклянной бутылки, в то время как бутылки из нержавеющей стали идут еще дальше, создавая вакуум для замедления тепловой энергии.

    А как насчет шерсти белого медведя?

    Как и пуховые перья, шерсть белого медведя на самом деле полая. Этот полый центр задерживает воздух и изолирует белого медведя от сильного холода Арктики. Наверное, поэтому они всегда выглядят такими счастливыми на морозе!

    Ищете перчатки, чтобы зимой сохранить теплоизоляцию рук? Ознакомьтесь с нашей линейкой зимних перчаток!
    _____________________________________________________________________________________

    Спасибо Полу Фаучеру из NOVO Engineering и Адаму Бахрету из Apex Ridge за их вклад в эту статью.

    Пол Фаучер - главный инженер в NOVO Engineering, консалтинговой фирме, которая предоставляет комплексные инженерные услуги по разработке аппаратного и программного обеспечения от концепции до пилотного производства. Фоше имеет разносторонний опыт работы в области машиностроения и физики. Он получил степень бакалавра медицинских наук в Государственном университете Сан-Диего и имеет более 25 лет инженерного опыта.
    novoengineering.com

    Адам Бахрет - основатель, владелец и ведущий инженер Apex Ridge, инженерной консалтинговой фирмы, специализирующейся на проектировании надежности для разработки продуктов с такими клиентами, как Google, Boeing, Amazon Robotics и Hyundai.Бахрет - эксперт по надежности механических и электрических систем с более чем 20-летним опытом разработки продукции. Он получил степень магистра в области машиностроения в Северо-Восточном университете и является национально сертифицированным инженером по надежности ASQ, а также членом IEEE.
    www.apexridge.com

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *