高压绝缘材料对比分析

高压变频器常用绝缘材料分析与对比
——刘强
一、绝缘材料的定义
广义定义：能够阻止电流通过的材料，俗称不导电材料。

科学定义：能够建立强电场的物质，其绝缘电阻系数均应在10^7欧姆·cm以上，这样的物质就称为电介质或绝缘材料。

二、绝缘材料分类
根据国家机电行业统一标准，绝缘材料产品按形态结构、组成或生产工艺特征划分为八大类，用一位阿拉伯数字来表示。

-1——代表绝缘漆、可聚合树脂和胶类；
-2——代表树脂浸胶纤维制品类；
-3——代表层压制品、卷绕制品、真空压力浸胶制品和引拔制品类；
-4——代表模塑料类；
-5——代表云母制品类；
-6——代表薄膜、粘带和柔软复合材料类；
-7——代表纤维制品类；
-8——代表绝缘液体类。

第3大类层压制品包括：层压板、层压棒和层压管。

我司目前使用的3240环氧板（全称3240环氧酚醛玻璃布层压板）属于层压制品中的层压板。

绝缘材料型号的命名及表示内容
产品命名=树脂+基材+形态（也可加修饰语）
例如：酚醛纸层压板、环氧玻璃布层压板、高强度酚醛棉布层压板、酚醛棉布层压板等型号命名及表示内容（型号通常以四位数字表示）
第一位数字：表示绝缘材料的类别，如“3”表示绝缘层压制品类
第二位数字：表示小类产品代号（0~8个数字）
-0——有机补强材料层压板类（纸、棉布，如3021纸板、3025棉布板）
-1——真空压力浸渍制品类（原为石棉层压板类）
-2——无机补强材料层压板类（玻璃布等，3240环氧玻璃布板）
-3——空号
-4——空号
-5——有机补强材料层压管类（纸、棉布等，如3520纸管、3526棉布管）
-6——无机补强材料层压管类（玻璃布等，3640环氧玻璃布管）
-7——有机补强材料层压棒类（纸、棉布等，如3721酚醛棉布棒）
-8——无机补强材料层压棒类（玻璃布等，3840环氧玻璃布棒）
等级A E B F H C
105120130155180>180
允许工作
温度℃
表示数字123456
第四位数字：表示同一大类、同一小类、同一参考温度的产品序列
例如：酚醛棉布层压板：3025、3026、3027、3028
附加的第五位数字或字母一般由生产企业附加，表示该型号产品的某些特性或特征
例如：3240-1表示3240的经济型板（福润达）
3025-CS表示3025的经济型板并具有耐磨的特性（福润达）
三、常用高压变频器绝缘材料
绝缘层压制品介绍
酚醛树脂是根据苯酚、甲醛摩尔比【分子量比】的不同生产相互不同性质的树脂；
棉布详细规格定义：
a.纱支：表示纱的细度单位，即纱长与纱重之比
英制下棉纱重一磅，长840码为一纱支。

换算成公制单位是1斤棉布长米
为一纱支。

b.密度：一定长度内纱的根数，分经、纬向密度，一般检测为10mm长度的
纱的根数。

c.幅宽：棉布的横向宽度，一般以mm表示。

d.组织形式：按照经纬纱交织的方法不同，形成平纹、缎纹、斜纹、单向等
基础组织形式。

绝缘层压制品通常使用平纹组织形式。

IEC标准关于层压板、管、棒用棉布规格的划分
面部类别密度根纱/cm公制纱号（TEX）英制纱支（支）
细布>3011-2058-29
粗布18-3021-3228-19
特粗布<18<32<18酚醛纸层压板（E级）
加工：以电工绝缘浸渍纸浸以酚醛树脂漆经烘干、热压而成的硬质板状绝缘材料。

类型及用途：
PFCP201——机械用，比其他PFCP型机械强度高，电性能差。

适合做机械设备的结构零部件。

PFCP202——PFCP型中电气性能最好。

PFCP203——适于做对机械性能要求较高的电机、电器设备用绝缘结构零部件，并可在变压器油中使用。

PFCP204、206——机械及电气用，高湿度下电气性能好，也适用于热冲加工。

PFCP207——类似PFCP201，但在更低温度下，具有改进的冲孔特性。

PFCP308——类似PFCP206，但具有阻燃性。

3．酚醛棉布层压板（E级）
加工：由工业用棉布浸以酚醛树脂漆，经烘干、热压热诚的硬质板状绝缘材料。

类型及用途：
3025、PFCC201、F850——机械用，电气性能差（粗布）。

3025B、3025C成本低但机械性能比3025差。

3027、PFCC202、F851——机械及电气用（粗布），比3025组有较高的电气性能。

3028、PFCC204、F853——机械用（细布），比3027组综合性能高。

环氧玻璃层压板
加工：以低分子量液态E-44环氧树脂为固化剂压合无碱玻璃布（EW-140）加工而成。

用途：具有高的机械强度，良好的电气性能，适用于电机、电器设备中作绝缘结构零部件，并可在潮湿的环境和变压器油中使用。

3240——F级，具有很高的机械强度，电气性能好，耐热性、耐水性好，浸水后电气性能稳定。

适用于要求高机械强度，高介电性能以及耐水性好的绝缘结构件。

可在油中工作。

绝缘层压棒
由纸、棉布、玻璃布浸以酚醛树脂或环氧树脂经烘干、卷制，在模具中热压固化成型的硬质圆柱状绝缘材料。

（多用于带电体的固定与连接，环氧玻璃布棒的机械加工性不如酚醛棉布棒，但其介电性、机械强度、耐热、耐潮湿性均大大优于酚醛棉布棒）
绝缘层压管
由纸、棉布、玻璃布浸以酚醛树脂或环氧树脂经烘干、卷制，烘焙固化成型的硬质圆筒状绝缘材料。

不饱和聚酯树脂玻璃纤维复合材料（简称SMC，已通过UL认证）
根据其性能及用途的不同，可分为电气型、机械型和机械电气型。

·SMC绝缘板
加工：由不饱和聚酯树脂、助剂、填料、着色剂等混合树脂糊浸渍无碱玻璃纤维短切纱或玻璃纤维毡复合而成，经加热模压成型的复合材料。

特性：电气型，阻燃V0，耐电弧性≥180S，耐漏电起痕指数≥600V。

用途：厚度规格2~40mm。

适用于开关柜和其他电器产品的绝缘结构件及绝缘隔板。

·SMC卷料
加工：以不饱和聚酯树脂为粘合剂，添加填料、颜料及其他助剂，浸渍短切无碱玻璃纤维纱，两面用薄膜覆盖，以卷状供应的不饱和聚酯玻璃纤维符合材料。

用途：广泛应用于汽车行业、铁路车辆、建筑工程、以及电气工业与通讯工程等。

·DMC/BMC（不饱和聚酯树脂玻璃纤维增强模塑料——增稠）团料
加工：由不饱和聚酯树脂、玻璃纤维、填料、颜料、助剂等，经专用设备以特定工艺混合加工而成的团状复合材料。

特性：具有优异的电气性能、较高的机械性能，良好的耐热性、耐弧性、耐腐蚀性及阻燃性。

同时具有流动性好、成型压力低、成型时间短、成型温度低等特点。

用途：适于做各种大型、复杂、薄壁压型件的模塑料。

·SMC/DMC模压件
·F870（GPO-3）不饱和聚酯树脂玻璃毡层压板（UL认证产品）
加工：由无碱玻璃纤维毡浸以不饱和聚酯树脂糊，经热压而成的硬性板状层压绝缘材料。

特性：高湿下电性能好，中等温度下机械性能好。

具有阻燃性、耐电弧性和耐抗漏电痕迹性。

用途：机械电气用。

在欧、美等国家中被广泛应用于低压电器产品。

绝缘材料行业通常采用以下标准：
绝缘层压制品性价对比
在欧美，GPO-3与SMC是不同的具有明显区别的绝缘材料，它们的应用范围划分是很明显的，没有重叠的应用领域。

GPO-3SMC
层压板片状膜塑料
基板为玻璃纤维毡
各向应力均匀
基板为玻璃纤维纱
各向应力差别明显
弹性模量高，刚性好，机械加工性能优良，
加工后不分层、不劈开
弹性模量低，易变形，刚性不足，机械加工
性能相对较差
表面电阻率和体积电阻率相对较高，绝缘性
能良好
绝缘电阻相对较小
应用：电机、电器设备中做绝缘结构件，如
断路器、直流电机、交流接触器、防爆电器
等低压电器绝缘板等。

应用：电器罩壳：包括电器开关盒、电器配
线盒、仪表盘罩等；
电器元件与电机部件：如绝缘子、绝缘操作
工具、电机风罩等。

名称单位不饱和聚酯树脂环氧树脂
模塑板GPO-3模塑板SMC层压板型号UPGM203D5523240
密度（g/cm3）
吸水性（2mm板，
mg）
26-17
弯曲强度常态（MPa）170256390热态（MPa）130--
冲击强度（简支梁、
缺口，
kJ/m2）
6012050
绝缘电阻常态-140x10^13-浸水24h后
×10^1312x10^13-
耐电压（空气中耐压1min，板厚3mm）（KV）
---
电气强度（90℃变压
器油中，
MV/m）14-
垂直层向介电强度（2mm 板，90±2℃变压器油中，(MV/m)
12-
平行层向击穿电压（90±2℃变压器油中）（kV）
45-36
耐电弧性（s）187187-耐漏电起痕指数
（PTI）600V 通过600V 通过-阻燃性V0V0-耐热等级（℃）155155130
贮存期18个月
（40℃以下）
3个月
（35℃以下）
18个月
（40℃以下）
特性和用途具有加工性
好，机械强度高、
电气性能好等特
点；有着优良的
耐漏电起痕性。

适用于在电机、
变压器、配电柜
开关等设备中作
绝缘结构件。

具有低收
缩，机械性能
高，电气性能
优良，阻燃，
耐电弧，高耐
电起痕指数。

用于机械、
电气强度要求
高的电器、电
机等电工产品
的绝缘部件及
具有优异的
机械性能，粘合
强度高。

通过
SGS 有害化学物
质检测。

适用于机械、电
机、电器设备中
作绝缘结构零部
件，并可在潮湿
的环境和变压器
油中使用
1.国家标准
环氧玻璃布层压板GB/；
酚醛纸（棉布）层压板GB/；
酚醛棉布层压板GB/T24124-2009；
耐高温层压板、三聚氰胺玻璃布层压板GB/T1303-2009；
层压棒GB/。

2.国家电工委员会标准（IEC）
IEC60893-3-4：2003-酚醛纸（棉布）层压板；
IEC60893-3-2：2003-环氧玻璃布层压板；
IEC61212-3-1：2006-层压管；。