Если вы используете силиконовые листы вблизи электрических компонентов, не зная их диэлектрических характеристик, вы серьезно рискуете.
Силиконовые листы обладают высокой диэлектрической прочностью, обычно от 20 до 30 кВ/мм, что делает их идеальными изоляторами в электротехнических и электронных приложениях.
Я начал обращать внимание на диэлектрическую прочность после того, как у одного из клиентов произошло короткое замыкание в блоке управления. Оказалось, что использованная ими прокладка не обладала достаточной изолирующей способностью. Этот опыт показал мне, насколько важны диэлектрические свойства при работе с силиконовыми листами в электротехнических условиях.
Какова диэлектрическая прочность силиконовых листов?
Электрическая прочность — это не просто цифра, это гарантия безопасности.
Электрическая прочность — это максимальное напряжение, которое материал может выдержать без электрического пробоя; для силиконовых листов оно обычно составляет 20–30 кВ/мм.
Электрическая прочность диэлектрика измеряется в киловольтах на миллиметр (кВ/мм). Она показывает, какое напряжение может выдержать материал, прежде чем он станет проводить электричество. Силикон обладает превосходными изоляционными свойствами благодаря своей молекулярной структуре, которая остаётся стабильной даже при высоких температурах и во влажной среде.
Например:
- Силиконовый лист, рассчитанный на 25 кВ/мм и толщиной 1 мм может выдерживать до 25 000 вольт до поломки.
- Более толстые листы обеспечивают большую устойчивость к напряжению, но другие факторы, такие как температура и влажность, по-прежнему влияют на производительность.
Когда я работал над системой светодиодного освещения, мы использовали силиконовые прокладки толщиной 2 мм с диэлектрической прочностью 24 кВ/мм. Это обеспечивало как тепловую, так и электрическую изоляцию в одном слое, экономя пространство и уменьшая количество деталей.
Почему силикон предпочтителен для электроизоляции?
Когда-то я использовал ПВХ для изоляции, пока он не потрескался от жары. Тогда я перешёл на силикон и больше не жалел об этом.
Силикон предпочтителен в электрических системах, поскольку он сохраняет изоляционные свойства в широком диапазоне температур и не разрушается под воздействием ультрафиолета или влаги.
В отличие от других полимеров, силикон не обугливается и не плавится при воздействии высоких температур. Поэтому он идеально подходит для сред, где задействованы как тепло, так и электричество, например:
- Распределительные коробки питания
- Панели управления
- Обмотки двигателя
- Высоковольтные разъемы
Вот краткое сравнение:
| Материал | Электрическая прочность диэлектрика (кВ/мм) | Температурная стойкость | Гибкость | Устойчивость к ультрафиолетовому излучению |
|---|---|---|---|---|
| Силикон | 20–30 | от –60°С до +230°С | Отличный | Отличный |
| ПВХ | 10–18 | от –20°С до +70°С | Бедный | Бедный |
| Резина (ЭПДМ) | 10–15 | от –40°С до +120°С | Хороший | Справедливый |
Я рекомендую использовать силиконовые листы для электрогерметизации, когда система подвергается воздействию тепла, ультрафиолета или должна работать непрерывно. Это дороже изначально, но служит гораздо дольше.
Как измеряется электрическая прочность силикона?
Прежде чем доверять спецификациям любого поставщика, мне пришлось узнать, как проверяются эти цифры.
Диэлектрическая прочность измеряется путем приложения возрастающего напряжения к силиконовому листу до тех пор, пока не произойдет электрический пробой — в соответствии со стандартами ASTM D149 или IEC 60243.
Стандартная процедура включает в себя:
- Использование двух металлических электродов по обе стороны силиконового образца
- Постепенно подавайте напряжение до тех пор, пока не возникнет электрическая дуга или прокол.
- Записывая напряжение и деля на толщину материала, получаем кВ/мм
На результат влияют несколько факторов:
- Толщина материала: Более тонкие образцы показывают более высокие значения кВ/мм
- Влажность и состояние поверхности: Влага или загрязняющие вещества могут ухудшить изоляцию.
- Температура: Тестирование обычно проводится при температуре 23°C, если не указано иное.
Всегда проверяйте, соответствует ли указанная диэлектрическая прочность среднему значению, минимальному значению или результату первоначальных испытаний. Однажды поставщик уличил меня в том, что он указал только лабораторные значения, а не фактические характеристики материала, изготовленного по его технологии.
В каких областях применения важны диэлектрические характеристики силикона?
Одному из моих клиентов нужна была термопрокладка для системы управления аккумулятором, но также нужна была электроизоляция. Силикон справился с обоими задачами.
Такие устройства, как трансформаторы, распределительные устройства, источники питания и электромобили, используют диэлектрическую прочность силикона для обеспечения изоляции и безопасности.
Вот несколько примеров:
- Трансформеры: В качестве изоляции между обмотками и корпусами
- Электродвигатели: Для пазовых вкладышей и защиты торцов поворотов
- Солнечные панели: как непроводящий, атмосферостойкий защитный слой
- Аккумуляторные системы электромобилей: Силиконовые прокладки разделяют модули и предотвращают короткие замыкания.
Я лично использовал силиконовые листы в:
- Панели управления в промышленном пищевом оборудовании
- Высоковольтные инверторные шкафы
- Электроскутеры — под сиденьями и крышками аккумуляторов
Во всех этих случаях один лист обеспечивал как теплоизоляцию, так и электрическую защиту, сокращая количество деталей и время монтажа.
Какая толщина и твердость лучше всего подходят для электроизоляции?
Однажды я совершил ошибку, используя мягкую пластину толщиной 1 мм для высоковольтной прокладки. Она слишком сильно сжалась и не прошла испытание на изоляцию.
Для эффективной диэлектрической изоляции используйте силиконовые листы толщиной 1–3 мм и твердостью по Шору А 50–70, в зависимости от условий давления и температуры.
Толщина влияет как на механическую прочность, так и на диэлектрическую ёмкость. Вот основная информация:
| Толщина (мм) | Типичные диэлектрические характеристики (кВ) | Вариант использования |
|---|---|---|
| 0,5 мм | ~12–15 кВ | Низковольтная электроника |
| 1 мм | ~20–25 кВ | Панели управления, изоляция аккумуляторных батарей |
| 2 мм | ~35–40 кВ | Высоковольтные корпуса |
| 3 мм | ~50+ кВ | Трансформаторы, обмотки двигателей |
Твёрдость влияет на сжимаемость. Если силикон слишком мягкий, он может деформироваться под нагрузкой и уменьшить расстояние между токопроводящими деталями. Для большинства электротехнических применений 60 Шор А это безопасная середина.
Всегда запрашивайте у поставщика сертифицированные данные испытаний диэлектрических свойств на основе фактической толщины, а не только теоретических значений.
Как выбрать надежную силиконовую пластину для электротехнических работ?
Однажды я купил дешевые силиконовые листы у общего поставщика, но они не прошли испытания UL, поскольку изоляция вышла из строя при напряжении 15 кВ.
Выбирайте силиконовые листы от сертифицированных поставщиков, которые предлагают отчеты об испытаниях, стабильное качество и возможности индивидуальной настройки для электротехнических применений.
Вот что я теперь требую от любого поставщика:
- Протестировано в соответствии со стандартами ASTM D149 или IEC
- Рейтинг огнестойкости UL 94 V-0 (для пожарной безопасности)
- Доступны различные варианты толщины и твердости
- С технической поддержкой
- Дополнительная клейкая подложка или теплопроводность
Компания RuiYang Silicone производит силиконовые листы, специально разработанные для электротехнических изделий. Наша продукция проходит испытания на диэлектрическую прочность, соответствует стандартам огнестойкости и доступна для нарезки по размеру. Создаёте ли вы панели управления, аккумуляторы для электромобилей или промышленные энергосистемы — у нас есть подходящие листы.
Заключение
Силиконовые листы с высокой диэлектрической прочностью обеспечивают надежную и долговременную изоляцию для электрических и высоковольтных применений.
