Бумага и картон – листовой или рулонный материал коротко-волокнистого строения, состоящий в основном из целлюлозы. Бумага и картон – анизотропные материалы; анизотропия их свойств обусловлена специфическим расположением волокон в листе.
Самый тонкий и высококачественный вид: электроизоляционных бумаг – конденсаторную бумагу – применяют для изготовления диэлектрика конденсаторов, в котором она подвергается воздействию наиболее высоких напряженностей поля по сравнению с воздействием на бумагу в других электроизоляционных конструкциях. Конденсаторную бумагу изготовляют из сульфатной древесной целлюлозы и используют обычно в несколько слоев с применением различных пропиточных масс: неполярных и полярных, жидких, полужидких и твердых. Применение бумаги в несколько слоев обеспечивает надежное перекрытие сквозных отверстий и проводящих включений.
Кабельная бумага используется:
· для изоляции силовых кабелей и арматуры для них;
· для изоляции телефонных кабелей (телефонная бумага, используемая в непропитанном состоянии, так как отсутствует воздействие высоких напряжений, а емкость между жилами должна быть минимальной);
· для экранирования изоляции силовых высоковольтных кабелей (кабельная полупроводящая бумага).
В бумажной изоляции силового кабеля слабыми местами (очагами развития пробоя) являются зазоры между отдельными лентами бумаги в каждом повиве. В кабелях с вязкой пропиткой (например, масляно-канифольным компаундом) в эксплуатации после многократных последовательных нагревов и охлаждений кабеля часть зазоров, ближайших к жиле, оказывается не заполненной пропиточным компаундом. В этих зазорах возникает ионизация, разрушающая и компаунд, и бумагу и способствующая постепенному прорастанию ветвистого разряда от жилы к свинцовой оболочке кабеля.
Электротехническая бумага общего назначения (марка ЭТОН-50) предназначена для межслоевой изоляции катушек трансформаторов, пускорегулирующей и контролирующей аппаратуры, изготовления жгутов для заполнения межфазовых пустот в силовых кабелях с бумажной пропитанной изоляцией и для других аналогичных целей.
В трансформаторостроении применяется несколько видов трансформаторных бумаг.
Электроизоляционная пропиточная бумага используется в основном в производстве обыкновенного и фольгированного гетинакса. Электроизоляционная намоточная бумага применяется для производства электроизоляционных бумажно-смоляных изделий (цилиндров, трубок), используемых в трансформаторах и электрических аппаратах всех классов напряжения.
Микалентную бумагу используют в качестве подложки при производстве микаленты и изготавливают из длинноволокнистого хлопка, а не из древесной целлюлозы, как другие виды бумаги.
Крепированную бумагу применяют для изоляции отдельных узлов маслонаполненного оборудования и для защитных покровов бронированных кабелей.
В настоящее время используется несколько методов модификации целлюлозы, позволяющих повысить нагревостойкость и снизить ее гигроскопичность. Получают бумагу повышенной нагревостойкости ацетилированием (водород гидроксильных групп заменяется ацетильной группой СН3СОО—) и цианэтилированием. В результате цианэтилирования получают бумагу, называемую пермалекс.
Многие синтетические волокна (из ароматических полиамидов, полиимидов, лавсановые, полиэтиленовый, полипропиленовые) обладают по сравнению с целлюлозными меньшей гигроскопичностью, повышенной нагрево- и биостойкостью, улучшенными электрическими свойствами и используются для производства электроизоляционных синтетических бумаг. Бумаги из синтетических волокон применяются при изготовлении электроизоляционных слоистых пластиков, подложек для слюдинотофолия, деталей прокладок для изоляции обмоток электродвигателей, пазовой изоляции высоковольтных электрических машин и др.
Широкое применение электроизоляционного картона объясняется не только его электроизоляционными свойствами, но и дешевизной и хорошими технологическими свойствами. Электрокартоны разделяют в соответствии с особенностями применения на два вида: работающие в воздушной среде и в электроизолирующей жидкости.
Картон, предназначенный для работы в жидкости, применяется в качестве основного твёрдого материала в силовых трансформаторах с жидкостным заполнением. Жидкий диэлектрик, пропитывая картон, улучшает его электроизолирующие свойства и, являясь теплоносителем, интенсифицирует охлаждение трансформатора. Подавляющее большинство силовых трансформаторов изготовляется с масляным заполнением. Совтол-10 (90 % пентахлордифенила и 10 % трихлорбензола) применяется при изготовлении трансформаторов специального пожаробезопасного исполнения.
Электрокартон, предназначенный для работы в воздушной среде, применяется в производстве вращающихся электрических машин (для пазовой изоляции), изоляции магнитопроводов аппаратов, прокладок и подобных им деталей самого различного профиля и формы. Такой картон должен обладать большой плотностью и в то же время быть достаточно эластичным.
Для повышения эластичности в композицию картона вводят хлопковое волокно. С целью уменьшения гигроскопичности картон в системе изоляции пропитывают соответствующими лаками и компаундами, после чего на его поверхность наносится слой покрывного лака или эмали.
Фибра – материал, изготовляемый пропиткой непроклеенной тряпичной (содержащей в равных количествах хлопковую и древесную облагороженную целлюлозу) тонкой бумаги концентрированным раствором хлорида цинка и последующим прессованием так, что отдельные слои прилипают друг к другу. Для повышения водостойкости фибра иногда пропитывается парафином или воском. Таким образом, фибра – многослойный пергаментированный картон. Фибра – гигроскопичный материал. В трансформаторном масле фибра не размягчается, а становится более хрупкой.
Листовая и трубчатая фибра применяется в электромашине- и аппаратостроении преимущественно в качестве конструкционно-изоляционного материала, а также как дугогасящий материал. Применение фибры в качестве дугогасительных элементов электрических аппаратов обусловлено ее газогенерирующими свойствами (способностью под действием высокой температуры электрической дуги разлагаться с выделением большого количества газов: СО2, СО, Н2, Н2О).
В настоящее время для дугогасительных элементов применяют также другие материалы: органическое стекло (полиметилметакрилат – плексиглас – прозрачный бесцветный материал, винипласт, фенолоформальдегидные смолы, которые обладают более высокой механической прочностью и лучше сохраняют свои электроизоляционные свойства при работе на открытом воздухе. Поэтому использование фибры сокращается.