Care sunt proprietățile termice și mecanice ale mica ca izolator în construcția plăcilor de încălzire?

În interiorul multor plăci de încălzire industriale există un material subțire de fulgi care izolează elementul de încălzire activ de corpul metalic împământat. Acest material este mica și este esențial în unele modele de încălzitoare datorită amestecului său unic de izolație electrică și stabilitate la temperaturi ridicate. Cunoscând calitățile termice și mecanice ale mica, inginerii pot selecta materialul de izolație potrivit pentru încălzitoarele cu bandă, încălzitoarele cu bandă, încălzitoarele cu cartuș și sistemele de încălzire cu platine.

Ce este mica mica? Un izolator natural Mica este o serie de minerale silicate naturale care se descompun în foi subțiri, elastice și transparente. Cele mai populare două soiuri utilizate în aplicațiile de încălzire electrică sunt

Mică de moscovit (silicat de potasiu aluminiu) - Cel mai comun grad, cu calități electrice bune și rezistență termică.

Reformulați propoziția

Reveniți la propoziția inițială

Copiați propoziția

Sinonime

mica

mica

o mica

mica minerala

mica minerala

cuarţ

ea

mica mica

mica sclipitoare

mica mica

ale micii

mica-ca

mineralul

acest mineral

extragerea micii

mica ceramica

baza{0}}mică

mineral

pigment

pietre pretioase

minerale

folosirea mica

minerale precum mica

mica argintie

mica metalica

mica colorata

sclipind

particule de mica

sclipici

metalic

materialul

Mică flogopită (silicat de magneziu aluminiu) – rezistență dielectrică oarecum mai scăzută, dar o temperatură continuă mai mare, folosită în încălzitoarele industriale de temperatură înaltă.

Mica este extrasă și prelucrată în foi, folie sau transformată în forme. Poate fi tocat, străpuns sau turnat în jurul dispozitivelor de încălzire. Foile de mica sunt obisnuite si sunt suprapuse cu fire de rezistenta, cum ar fi nicrom sau echivalent, pentru a face un ansamblu element de incalzire in mica pentru incalzitoare.

Proprietăți termice: Conductivitate medie și rezistență la temperaturi ridicate
Un atribut fundamental al mica este capacitatea sa de a rezista la temperaturi ridicate fara a se dezintegra, degaza sau pierde capacitatile de izolare electrica.

Temperaturile maxime de funcționare continuă variază pentru diferite tipuri de mica:

Mica moscovita: 932-1112 grade F (500-600 grade)

Flogopit Mica: 700 până la 800 de grade (1292 până la 1472 de grade F)

Chiar și o expunere scurtă la temperaturi mai ridicate (de exemplu, 900-1000 de grade pentru flogopit) este de imaginat, dar funcționarea peste limita continuă pentru un timp prelungit duce la o pierdere treptată a integrității mecanice și la o rezistență de izolare mai mică.

Mica are o conductivitate termică de aproximativ 0,5 până la 0,7 W/m·K. Aceasta este mult mai mare decât majoritatea izolatorilor polimerici (de exemplu PTFE la 0,25 W/mK), dar mai puțin decât izolatorii ceramici (de exemplu, alumină la 25-30 W/mK). Conductivitatea intermediară permite căldurii să curgă din firul de rezistență prin stratul de mică în corpul metalic al încălzitorului, dar asigură izolarea electrică.

Coeficientul de dilatare termică - Mica are o structură cristalină stratificată și, prin urmare, se extinde anizotrop. Expansiunea de-a lungul planului foilor este semnificativă, expansiunea transversală a foilor este mai mică. Această anizotropie este de obicei bine adaptată elementelor de încălzire metalice din construcții bune.

Proprietăți electrice Rezistență dielectrică ridicată Rezistență ridicată de izolație
Mica este apreciată pentru rezistența sa dielectrică ridicată. Pentru mica valoarea este de aproximativ 20 kV/mm (kilovolt pe milimetru de grosime). Tensiunea de avarie este de ordinul a 4.000 de volți pentru o foaie standard de mica de 0,2 mm grosime, ceea ce este mult mai mare decât tensiunile obișnuite de alimentare de 240 V sau 480 V utilizate în încălzitoarele industriale.

Rezistivitatea volumului este extrem de mare, de obicei de ordinul 10^13 până la 10^15 Ω·cm la temperatura camerei, scăzând considerabil la temperaturi mai ridicate, dar totuși suficientă pentru majoritatea utilizărilor de încălzire.

Constanta dielectrică (permitivitatea relativă) a mica este de ordinul 6-8 și stabilă pe o gamă largă de frecvențe și temperaturi.

Mica este, de asemenea, folosită ca izolator pentru firele de rezistență care funcționează la temperaturi ridicate care ar topi sau carboniza izolatorii polimeri. Mica are proprietăți electrice care sunt potrivite pentru acest scop.

Proprietăți mecanice: flexibilitate, fragil, sensibil la umiditate
Foile subțiri de mica (0,05-0,5 mm) sunt flexibile, dar foile groase de mica sunt casante. Materialul poate fi îndoit în jurul curbelor, dar cutele ascuțite îl vor face să se spargă. În fabricarea încălzitoarelor, mica este de obicei tăiată cu matriță la forme exacte, cu găuri pentru pinii terminali sau fante pentru firele de rezistență.

Rezistența la tracțiune este în general scăzută, iar materialul este slab la forfecare. Mica nu va fi utilizată ca element structural, ci va fi susținută mecanic de carcasa metalică a încălzitorului sau de plăcile de prindere.

Un dezavantaj este absorbția umidității. Mica este un material higroscopic. Absorbția umidității reduce rezistența de izolație a suprafeței și poate cauza scurgeri electrice sau scurtcircuit. Astfel, încălzitoarele cu mica nu sunt adecvate pentru serviciul de imersie sau setări de umiditate ridicată decât dacă sunt sigilate ermetic. Un încălzitor de mica utilizat trebuie să fie „coapt” (primul ciclu de încălzire-) pentru a elimina orice umiditate absorbită, deoarece valorile inițiale scăzute ale izolației nu sunt recomandate.

Rezistență slabă la abraziune. Marginile metalului dur pot răzui sau pulveriza suprafețele de mica. Asamblarea trebuie să fie corectă a pieselor netede debavurate.

Izolatori din mica, ceramica si polimeri – Care este diferenta?
Tabelul de mai jos compară mica cu alte materiale electroizolante utilizate în mod obișnuit pentru elementele de încălzire:

Proprietate Mica (Moscovit) Ceramica (Alumina, Steatit) Polimer (PTFE, PEEK, Silicon)
Max. temperatura continuă 500–600 grade 800–1200 grade (alumină) PTFE: 260 grade; PEEK: 250 de grade; Silicon: 200ºC
Conductivitate termică (W/mK) 0.5 - 0.7 25 - 30 (alumină) PTFE: 0,25; Silicon: 0,2-0,3
Rezistenta dielectrica (kV/mm) ~20 10 - 15(alumina)PTFE: ~20, PEEK: ~20, Silicon: ~15
Flexibilitate în foi subțiri Flexibilitate mecanică Rigid, fragil Flexibil (în special silicon)
Rezistență la umiditate Scăzută (higroscopică) Excelent (neabsorbant) Excelent (refug-apă)
Tipuri obișnuite de încălzitoare Încălzitor cu bandă, încălzitor cu bandă, izolație a miezului încălzitorului cu cartuș Încălzitoare cu imersie, încălzitoare de-înaltă, turnate-în încălzire, încălzitoare tubulare Elemente de încălzire flexibile, plăcuțe de încălzire-de temperatură joasă
Cost relativ Scăzut spre moderatMediu spre ridicat Mediu ridicat (PEEK)
Aplicații de izolare cu mica în plăci de încălzire
Mica este utilizată cel mai adesea la fabricarea plăcilor de încălzire.

Încălzitoare de bandă de mica - Mica sub formă de foi curbate sunt înfășurate în jurul unei suprafețe cilindrice, cu sârmă de rezistență încolăcită peste mica și un al doilea strat de mica deasupra. Întreaga structură este asigurată într-o bandă metalică.

Încălzitoare cu bandă de mica - Ansambluri plate sau curbate de mica utilizate pentru încălzirea plăcilor, matrițelor și plăcilor de presare.

Miezuri de încălzire a cartuşului - Firul de rezistenţă este răsucit în caneluri pe un miez sau un dorn ceramic, care este învelit într-o foaie de mica. Mica izolează electric firul de mantaua metalică exterioară.

Încălzitoarele de aer. Mica este folosită în încălzitoarele de conducte pentru a izola firele de rezistență-bobine deschise la temperaturi peste limitele izolației polimerice.

Mica este utilizată în mod obișnuit în proiectarea încălzitoarelor de înaltă temperatură atunci când temperatura de funcționare depășește limita de 200-260 C a PTFE sau silicon, dar este necesar un izolator subțire, formabil. Peste 800 C, se folosesc în general izolatori ceramici (alumină sau steatită), dar nu sunt flexibili.

Considerații de proiectare și constrângeri
Este de remarcat faptul că mica are numeroase restricții care trebuie luate în considerare în proiectarea încălzitorului.

Sensibilitate la umiditate - Încălzitoarele din mica care au fost depozitate într-un mediu umed ar trebui să fie „coapte” la temperatură scăzută (100-150 de grade) timp de multe ore înainte de a aplica puterea maximă. Terminațiile sigilate și încapsularea ajută la reducerea pătrunderii umidității.

Casant sub presiune mecanică - Foile de mica se pot sparge dacă carcasa încălzitorului este strânsă excesiv sau dacă dezechilibrele de dilatare termică cauzează solicitări de compresiune. Se recomandă un joc adecvat și dispozitive de prindere cu arc.

Scăderea rezistenței la izolație la temperaturi ridicate - Mica este încă un izolator excelent la temperaturi ridicate, dar rezistivitatea sa de volum scade cu câteva ordine de mărime. Pentru aplicații de foarte înaltă tensiune (să zicem, 1000 V+) poate fi necesar mai mult de un strat de mica sau mica mai groasa.

Nu pentru imersare - Mica nu trebuie să fie niciodată în contact direct cu lichide. Apa intră, iar izolația se defectează rapid, iar curentul electric se scurge. În schimb, încălzitoarele cu imersie sunt fabricate cu pulbere de oxid de magneziu (MgO) sau PTFE.

Concluzie: un izolator-testat în timp pentru mai multe modele de plăci de încălzire-înalte
Mica oferă o combinație unică de izolație electrică la temperaturi înalte într-o foaie subțire, formabilă. Mica poate umple golul dintre polimerii la temperatură joasă și ceramica rigidă la temperatură înaltă, cu temperaturi de serviciu continue de 500–600 de grade (moscovit) sau 700–800 de grade (flogopit), rezistență dielectrică de aproximativ 20 kV/mm și conductivitate termică de 0,5–0,7 W/m·K.

Este foarte potrivit pentru încălzitoare cu bandă, încălzitoare cu bandă și miezuri de încălzire cu cartuș unde sunt necesare flexibilitate, profil subțire și rezistență la temperatură. Cu toate acestea, fragilitatea, absorbția umidității și incapacitatea de a funcționa în condiții umede trebuie depășite printr-o proiectare și aplicare atentă. Alegerea materialului izolant este importantă pentru siguranța electrică și performanța termică, iar mica este încă o alegere dovedită pentru o gamă largă de plăci de încălzire industriale care lucrează în situații uscate de temperatură ridicată.