Текст книги "История электротехники"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 54 (всего у книги 78 страниц) [доступный отрывок для чтения: 28 страниц]

Новые нормы [9.29] впервые в отечественной практике объединили нормативные материалы по естественному и искусственному освещению. В них включен целый ряд нововведений, дан раздел по искусственному ультрафиолетовому облучению, изменено построение норм, повышены нормы освещенности для некоторых помещений, введен новый принцип регламентации коэффициента запаса, даны рекомендации по выбору источников света с различными спектрами излучения, введены нормы наружного освещения городов, даны требования к освещению архитектурных объектов и т.д.

В 80-е годы были проведены комплексные исследования по разработке и проектированию оптимальных для работы человека условий световой среды промышленных и общественных зданий и сооружений. Они позволили усовершенствовать действующие СНиП и принять в 1995 г. их новую редакцию [9.30].

Разработка энергоэкономичных и эффективных ОУ требует решения целого комплекса проблем научного, инженерного и технического планов. В первую очередь необходимо изучить работу зрительного анализатора, получить эмпирические зависимости, позволяющие количественно оценить различные функции зрения (контрастную и цветовую чувствительность), остроту и быстроту различения, остроту глубинного зрения (описать установившиеся и неустановившиеся процессы зрительного восприятия). Немаловажное значение имеет разработка теории светового поля и на ее основе инженерных методов расчета распределения световых потоков, освещенностей и яркостей по поверхностям, различным образом ориентированным в пространстве, а также объемной плотности световой энергии. Особое место занимают вопросы исследования цветового зрения, метрики цветоощущения, математических моделей для оценки качества воспроизведения цвета. Существенными являются также вопросы рационального выбора источников света, осветительных приборов, размещения осветительных средств для получения наиболее оптимальных условий освещения.

^{Рис. 9.9. Различные типы ОУ}

^{а – освещение прядильного цеха; б – местное освещение шлифовального станка; в – местное освещение конвейера на заводе низковольтной аппаратуры} 

До Великой Отечественной войны у нас в стране и за рубежом были проведены многочисленные исследования и получены эмпирические зависимости, описывающие работу глаза с различными объектами. Эти данные обобщались,

уточнялись и вводились в практику проектирования ОУ на проводимых регулярно сессиях МКО. К сожалению, только в 50-х годах советские физиологи и светотехники смогли начать активную работу в этой международной организации.

В нашей стране изучение фундаментальных для светотехники вопросов физиологии зрения началось в Государственном оптическом институте (ГОИ, г. Ленинград) по инициативе и под руководством С.О. Майзеля (1882–1955 гг.), который разработал физическую теорию трансформации лучистой энергии в сетчатке глаза. В лабораториях физиологической оптики (Л.Н. Гассовский), колориметрии и цветового зрения (Н.Д. Нюберг, Г.Н. Раутиан, Л.И. Демкина), фотометрии (М.М. Гуревич, А.А. Гершун) были проведены исследования эффективности работы зрительной системы при зрительном утомлении, порогов цветоощущения, кривых спектральной чувствительности глаза, вопросов световой, цветовой и контрастной чувствительности органа зрения [9.31]. С.И. Вавилов со своими сотрудниками провел уникальные исследования квантовой природы зрительного восприятия [9.32]. Во Всесоюзном институте экспериментальной медицины Н.Т. и В.И. Федоровы организовали лабораторию по исследованию цветового зрения. Большой вклад в область физиологии зрения внес С.В. Кравков (1893–1951 гг.), особенно при изучении взаимодействия органов чувств [9.21, 9.22].

^{Рис. 9.10. Освещение Воскресенских ворот в г. Москве}

^{Рис. 9.11. Области применения облучательных установок} 

В послевоенные годы работы по физиологической оптике и колориметрии проводились в ряде крупных научно-исследовательских и учебных институтов нашей страны (Н.Д. Нюберг, Н.И. Пинегин, М.М. Гуревич, В.Е. Карташевская, Е.Н. Юстова, А.А. Волькенштейн, С.Г. Юров, В.В. Мешков, Е.С Ратнер, B.C. Хазанов, А.Б. Матвеев и др.). За последние десятилетия на основе накопленных многочисленных экспериментальных данных было разработано несколько моделей пороговой чувствительности глаза, которые базируются на понятии порога. Проблема порога для метрики ощущений была сформулирована в конце XIX в. Э. Вебером и Г. Фехнером в виде основного психофизического закона. В настоящее время разработаны высокопороговая модель Г. Блэкуэлла; модель, основанная на теории обнаружения сигнала (Дж. Свете, В. Таннер), низкопороговая модель двух состояний Р. Люса [9.33]. Создана и рекомендована МКО аналитическая модель для описания влияния параметров освещения на зрительную работоспособность. Разработаны равноконтрастные цветовые системы ощущений (Д. Мак-Адам, Д. Джадд, Г. Вышецки, Е. Адаме, А.Б. Матвеев) [9.33].

Продолжали совершенствоваться приемы проектирования ОУ. Были разработаны методы расчета ОУ с учетом многократных отражений [9.36], которые лежат в основе проектирования вариантов ОУ на ЭВМ. Большее внимание стали уделять вопросам качества освещения. Проведены исследования и получены методы расчета показателей, характеризующих влияние блеских источников на видимость, различимость, комфортность освещения (Л. Холлэдей, Ц. Ферри, Г. Рэнд, М.М. Епанешников, С. Гут и др.), а также методы оценки пульсации излучения и качества его спектрального состава [9.33, 9.36, 9.37].

Наряду с установками искусственного освещения развивалось проектирование ОУ совмещенного естественного и искусственного освещения, установок архитектурного освещения городов и памятников архитектуры. Работы в этом направлении координировались Госстроем СССР. Большой вклад в развитие архитектурной светотехники внесли Н.М. Гусев, Н.В. Волоцкой, Н.Н. Киреев, М.А. Островский, М.С. Дадиомов. На рис. 9.9 и 9.10 приведены различные типы ОУ.

Современные тенденции развития ОУ связаны с разработкой сети машинного проектирования, включающего базу данных и расчета светоцветовой среды проектируемого объекта с количественной и качественной сторон. В научном плане ведутся работы по созданию моделей комплексной оценки качества светоцветовой среды помещений промышленных предприятий, общественных зданий, зрелищных сооружений и т.д.

После второй мировой войны во многих странах и в нашей стране стали разрабатывать и серийно выпускать искусственные источники, генерирующие излучение в различных участках оптического диапазона спектра – ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном. Это послужило одной из причин бурного развития в 50–70-е годы облучательных установок. Расчет и воплощение ОБУ базируются на методах, используемых в ОУ, однако требуют более детального изучения приемника и его реакции на излучение. На рис. 9.11 приведена схема областей применения ОБУ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

9.1. Розенбергер Ф. История физики. Ч. I. M. – Л.: Гостехиздат, 1934.

9.2. Бутаева Ф.А., Рыбалов С.Л., Федоров В.В. СИ. Вавилов и развитие люминесцентных ламп // Светотехника. 1991. №3. С. 9–11.

9.3. Вавилов С.И. Полное собрание сочинений. В 4-х томах. М.: Изд-во АН СССР, 1952–1956.

9.4. Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. М.: Энергоатомиздат, 1991.

9.5. Троицкий A.M., Юшков Д.Д. Определение параметров безэлектродного разряда // Светотехника. 1984. № 11. С. 6, 7.

9.6. Юшков Д.Д. Безэлектродные источники света // Светотехника. 1984. № 2. С. 23–26.

9.7. Импульсные источники света / Под ред. И.С. Маршака. М.: Энергия, 1978.

9.8. Dolan J.T., Ury M.G., Wood CH. A Novel Hign Effigacy Mikrowave Powered Light Source // Sixth Internation Symposium on the Science and Technoology of Light Sources Technical Universitety of Budapest, 2 September, 1992.

9.9. Рохлин Г.Н. О характеристиках новых безэлектродных микроволновых серных ламп // Светотехника. 1997. № 4. С. 19–23.

9.10. Юнович А.Э. Светодиоды на основе гетероструктур из нитрида галлия и его твердых растворов // Светотехника. 1996. № 5, 6. С 2–7.

9.11. Nakamura S. Circuits and Devices. May 1995. P. 19–23.

9.12. Тринчук Б.Ф. Светосигнальная аппаратура на светодиодах // Светотехника. 1997. №5. С. 6–11.

9.13. Гершун А.А. Избранные труды по фотометрии и светотехнике. М.: Гостехиздат, 1958.

9.14. Белькинд Л.Д. Электроосветительные приборы ближнего действия. М.: Госэнерго издат, 1945.

9.15. Карякин Н.А. Угольная дуга высокой интенсивности. М.: Госэнергоиздат, 1948; Прожекторы. М.: Госэнергоиздат, 1944; Световые приборы. М.: Высшая школа, 1966.

9.16. Справочная книга по светотехнике. М.: Госэнергоиздат, 1956.

9.17. Кузнецов В.В., Фрид Ю.В. Системы светового оборудования аэропортов. М.: Ред-издат Аэрофлота, 1954.

9.18. Трембач В.В. Светильники. М.: Госэнергоиздат, 1958; Световые приборы. М.: Высшая школа, 1966.

9.19. Зусман А.С. Электроосветительные приборы. М.: ЦИНТИЭП, 1962.

9.20. Гершун А.А. Принципы и приемы световой маскировки. М.: Госэнергоиздат, 1943.

9.21. Кравков С.В. Глаз и его работа. М.: Изд-во АН СССР, 1950.

9.22. Кравков С.В. Цветовое зрение. М.: Изд-во АН СССР, 1951.

9.23. Самсонова В.Г. Зависимость времени различения от угловых размеров центрального поля, его яркости и отношения яркостей // Проблемы физиологической оптики. 1944. Т. II.

9.24. Мешков В.В. Блескость и слепимость // Светотехника. 1934. № 2.

9.25. Мешков В.В., Брюлова А.Б. Действие блескости на различимость объектов // Проблемы физиологической оптики. 1940. Т. I.

9.26. Гершун А.А., Лазарев Д.Н. К вопросу о влиянии освещения на видимость // Светотехника. 1935. № 6.

9.27. Труханов А.А. Освещение промышленных предприятий // Труды ЛИОТ. 1935. Кн. 2.

9.28. СНиП II – А.9–71. Искусственное освещение. Нормы проектирования. СНиП II – А.8–72. Естественное освещение. Нормы проектирования.

9.29. СНиП И – 4–79. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования.

9.30. СНиП 23–05–95. Естественное и искусственное освещение.

9.31. Самсонова В.Г. Некоторые этапы развития физиологии зрения в СССР за 50 лет // Светотехника. 1967. № 8.

9.32. Вавилов СИ. Микроструктура света. М.: Изд-во АН СССР, 1950.

9.33. Мешков В.В., Матвеев А.Б. Основы светотехники. Ч. 2. Физиологическая оптика и колориметрия. М.: Энергоатомиздат, 1989.

9.34. Сапожников Р.А. Теоретическая фотометрия. М.: Госэнергоиздат, 1960.

9.35. Кнорринг Г.М. Справочник для проектирования электрического освещения. Л.: Энергия, 1968.

9.36. Мешков В.В., Епанешников М.М. Осветительные установки. М.: Энергия, 1972.

9.37. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. М.: Энергоатомиздат, 1995.

Глава 10.
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

10.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Материалы в развитии цивилизации всегда играли очень важную роль. Известный американский ученый А. Хиппель высказал мнение, что историю цивилизации можно описать как смену используемых человечеством материалов. Их значение подчеркнул и чехословацкий ученый О. Гоудек, который утверждал, что уровень технического развития страны в большой мере зависит от материалов, которыми она располагает, причем структура и свойства материалов определяют сортамент продукции и технологию ее изготовления. Необходимым условием успешного развития любой технической отрасли является наличие хороших материалов. Электротехника здесь не является исключением. Она относится к исторически молодым отраслям, поэтому в ней трудно выделить периоды подавляющего господства отдельных материалов. В развитии материальной базы происходили определенные скачки, которые сделали возможным открытие новых электротехнических материалов. Сюда можно отнести начало нашего столетия, когда с использованием первого электроизоляционного материала макромолекулярного характера – бакелита в электротехнике началась эра пластических масс. Аналогичные скачки обусловили открытие во время второй мировой войны первых сегнетоэлектрических материалов, пригодных к широкому техническому применению, а после этого внедрение в технику ферритов и полупроводников [10.1, 10.2].

Электротехника предъявляет наиболее высокие требования к качеству используемых материалов. Термин «электротехнический материал» возник аналогично, например, термину «строительный материал» и в широком смысле означает любой материал, который используется в производстве электротехнических изделий. В этом смысле электротехническими материалами можно считать и материалы, которые используются также в других отраслях. В узком смысле это только материал, который имеет специальные свойства. Например, проводниковые материалы должны иметь как можно более высокую способность проводить электрический ток, т.е. они должны иметь как можно меньшее удельное электрическое сопротивление.

Материалы, при использовании которых основными являются другие, а не электрофизические свойства, и которые в электротехнических изделиях выполняют вспомогательные (хотя бы и очень важные) функции, называются вспомогательными или конструкционными материалами. Из конструкционных материалов изготавливается, например, защитный кожух, который защищает оборудование от неблагоприятных внешних воздействий или механического повреждения.

Электротехнические материалы можно систематизировать по различным признакам, в результате чего на практике эти признаки часто пересекаются. Наиболее часто критериями систематизации электротехнических материалов являются область их применения и химический состав. Реже в качестве критериев используются происхождение, агрегатное состояние, структура и т.п.

Различают четыре основные группы электротехнических материалов: проводниковые, полупроводниковые, диэлектрические и магнитные.

Указанная классификация очень приблизительна, поэтому в пределах названных четырех основных групп материалы систематизируются в подгруппы, причем при выборе критерия здесь нет единства.

Проводниковые свойства проявляют как твердые тела, так и жидкости, а при соответствующих условиях и газы.

В электротехнике из твердых проводников наиболее широко используются металлы и их сплавы, различные модификации проводящего углерода и композиции на их основе.

Металлические проводниковые материалы подразделяются на материалы высокой проводимости и сплавы высокого сопротивления. Металлы высокой проводимости используются в тех случаях, когда необходимо обеспечить минимальные потери передаваемой по ним электрической энергии, а сплавы высокого сопротивления, наоборот, в тех случаях, когда необходима трансформация электрической энергии в тепловую.

К жидким проводникам относятся расплавы и электролиты. Если при прохождении тока через жидкие проводники на электродах не происходит выделение продуктов электролиза, то они относятся к проводникам первого рода. Расплавы ионных кристаллов и электролиты относятся к проводникам второго рода, так как при прохождении через них тока происходит перенос вещества, а на электродах выделяются продукты электролиза.

Газы и парообразные вещества становятся проводниками лишь в определенных диапазонах значений давления, температуры и напряженности электрического поля. Близка к газам по своему агрегатному состоянию особая проводящая среда – плазма. К группе проводящих материалов относятся сверхпроводники.

Полупроводниковые материалы чаще всего классифицируются по химическому составу как элементы (простые полупроводники) и соединения (сложные полупроводники). Химические соединения классифицируются далее по количеству составляющих на двухэлементные (бинарные), трехэлементные и многоэлементные. Отдельные составляющие часто обозначаются латинскими буквами А, В, С … с римской (иногда арабской) цифрой в надстрочном индексе, обозначающем принадлежность к группе элементов периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Арабская цифра в подстрочном индексе показывает состав, как и в химической формуле.

Такая классификация не является единственной. Полупроводники классифицируются и по типу электропроводности: те, в которых преобладает электронная электропроводность, называются полупроводниками типа «n», а те, в которых преобладает дырочная электропроводность, – полупроводниками типа «p». Полупроводники по составу делятся на неорганические и органические, а по характеру электропроводности – на электронные и ионные. По структуре различаются кристаллические и аморфные полупроводники.

Диэлектрические материалы, к которым относятся и электроизоляционные материалы, делятся в зависимости от агрегатного состояния на газообразные, жидкие и твердые. Большинство из них относится к твердым, которые делятся на природные и синтетические, а также на органические и неорганические. По размерам молекул органические электроизоляционные материалы делятся на низкомолекулярные и высокомолекулярные. Последние можно также разделить по форме молекул и поведению при нагревании на термопластичные и термореактивные. Однако с точки зрения объяснения электрофизических свойств электроизоляционных материалов гораздо ценнее их классификация на полярные и неполярные.

Магнитные материалы по физическим свойствам делятся на ферромагнитные и ферримагнитные (ферриты), а по применению – на магнитотвердые и магнитомягкие. Последнее деление условно, и некоторые материалы в зависимости от способа обработки могут иметь характер как магнитомягких, так и магнитотвердых. Среди магнитомягких материалов выделяются группы со специальными свойствами, например с прямоугольной петлей гистерезиса, с постоянной магнитной проницаемостью и т.п. Ферримагнитные материалы различают иногда по типу кристаллической структуры.

10.2. ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Электроизоляционные материалы в электротехнике выполняют незаменимые функции, и их наличие является необходимым условием функционирования каждого электротехнического устройства. Особенно велико значение электроизоляционных материалов в силовой электротехнике, где от их качества в решающей степени зависит срок службы и надежность большинства видов оборудования. Так, появление генератора трехфазного тока, трансформатора и асинхронного двигателя, а также развитие радиотехники и электроники потребовали электроизоляционных материалов, обладающих малыми диэлектрическими потерями при различных частотах и высоких напряжениях. Возникла потребность в обеспечении надежности работы машин и аппаратов в условиях высокой влажности и воздействия химических реагентов. Повысились рабочие температуры электроизоляционных материалов и ужесточились требования к их морозостойкости. Все это заставляло работать над повышением качества электрической изоляции, улучшением отдельных ее свойств, привело к созданию и применению синтетических диэлектриков, которые могли удовлетворять новым запросам электротехники [10.3].

Важнейшей характеристикой электроизоляционных материалов является нагревостойкость, которая показывает уровень и устойчивость электрических и механических характеристик изоляционных материалов при длительном нагреве и временных перегрузках.

Основные классы нагревостойкости характеризуются следующими предельными температурами:

Класс нагревостойкости – Предельная длительно допустимая рабочая температура, °С

А – 105

В – 130

С – 180

Эта характеристика также предрешает срок службы изоляции в агрегате, т.е. срок службы самого агрегата в условиях эксплуатации (рис. 10.1).

Особую роль среди разнообразия электроизоляционных материалов играют различные пластические материалы. Основой любой пластмассы, за исключением пластмассы на основе битумов и дегтей, является полимер – высокомолекулярное вещество, молекула которого состоит из многократно повторяющихся элементарных звеньев одинаковой структуры.

Появление первых электроизоляционных пластических масс было связано с использованием синтетических смол. Важнейшим изобретением в области электрической изоляции является синтез фенольно-формальдегидных смол [10.4].

^{Рис. 10.1. Зависимость времени жизни изоляции классов А, В и С от температуры} 

Немецкий ученый А. Байер в 1872 г. наблюдал, что при действии на бензол уксуснокислым метиленом и крепкой серной кислотой получаются сложные смолообразные вещества. Однако эти продукты не имели технически ценных свойств. В Германии в 1891 г. И. Клееберг, а в 1895 г. А. Сторн, развивая исследования А. Байера, применили вместо бензола фенол, а вместо уксуснокислого метилена – формальдегид. При этом оказалось, что реакция альдегида с фенолом протекает весьма активно, а получаемые смолы представляют собой твердые неплавкие продукты. Этим ученым не удалось получить смолы в растворимой и плавкой форме, а следовательно, сделать их технически ценными веществами.

А. Бакеланд и О. Лебах, развивая исследования своих предшественников, независимо друг от друга установили, что реакция фенола с формальдегидом может быть проведена и так, что получаются продукты реакции в растворимой и плавкой форме. В связи с тем, что реакция фенола с формальдегидом протекает с большим выделением теплоты, они предложили при развитии экзотермического процесса отводить ее, это и позволило остановить процесс конденсации на такой стадии, когда смола находится в растворимой форме. Ученые показали, что процесс конденсации фенола с формальдегидом может быть управляемым. Эти работы послужили основой для создания промышленного способа получения синтетических высокомолекулярных соединений из простых низкомолекулярных веществ. А. Бакеланд опубликовал свои исследования в 1908–1910 гг.

В 1904 г. A.M. Настюковым была открыта реакция конденсации нефти с формальдегидом, в результате которой получены неоформолитовые смолы. Исследования Е.И. Орлова (1910 г.) обогатили изоляционную технику новым пластическим материалом, названным карболитом, который был получен в результате конденсации фенолов с формальдегидом. В 1912 г. Г.С. Петровым были открыты каталитические свойства сульфонафтеновой кислоты при конденсации фенола с формальдегидом.

Организация производства фенольно-формальдегидных смол в 1915 г. явилась началом развития промышленности пластических масс в России. Особенно большое значение эти смолы имели для электротехники. Они явились новым интересным материалом, который превосходил по своим свойствам все известные до того времени натуральные и искусственные полимеры. В них гармонично представлено сочетание различных технически ценных свойств, характерных для твердого каучука, эбонита, кости и дерева. Важным преимуществом фенольно-формальдегидных смол по сравнению с известными в то время натуральными и искусственными полимерами являлись их высокие технологичность и нагревостойкость. Сочетание комплекса технически ценных свойств и сравнительно высоких электроизоляционных характеристик обеспечило на основе этих смол широкое развитие производства диэлектриков.

В результате конденсации формальдегида с фенолом, крезолами и ксиленолами промышленность получает различные смолы для производства пластических масс и слоистых диэлектриков и удовлетворяет разнообразные требования электротехники.

Исследовательские работы, проведенные в лабораториях СССР, США и Англии по синтезу полиэфирных смол с непредельными группами (акриловыми, матакриловыми, малеиновыми), показали способность этих полимеров переходить в неплавкое и нерастворимое состояние за счет двойных связей без применения давления. Это весьма важное свойство позволяет широко использовать эти продукты для изготовления с применением малых давлений слоистых диэлектриков: гетинакса, текстолита, стеклотекстолита. Кроме того, способность этих смол отвердевать в толстом слое при отсутствии кислорода дает возможность использовать их для изоляции трансформаторов тока. В этом случае совершенно по-новому решается конструкция трансформаторов тока. Полиэфир образует основу изоляции трансформаторов тока различных напряжений (3–35 кВ и выше) и одновременно выполняет функцию корпуса трансформатора. Появление полиэфирных и эпоксидных смол позволило создавать монолитную изоляцию трансформаторов и различных блоков питания, отказавшись от герметизации обмоток при помощи применявшегося ранее метода помещения обмотки в металлический корпус.

По мере развития электротехники номенклатура полиэфирных смол резко увеличивается.

Начиная с 30-х годов большое значение приобрели полимеры, полученные методом полимеризации (полистирол, поливинилхлорид, поливинилацетат, полиметилметакрилат и др.). 40-е годы характеризуются получением поли конденсационных полимеров: кремнийорганических, полиамидных, полиуретановых.

В 1940 г. начинается производство полиэтилена при давлении до 250 МПа – одного из наиболее распространенных в настоящее время полимеров. В 1955 г. К. Циглером (Россия) был разработан метод полимеризации этилена и при низком давлении, который в настоящее время получил весьма широкое распространение.

Вслед за этим на основе работ итальянского ученого В. Натта был разработан технологический процесс получения полипропилена.

Начиная с 50-х годов промышленностью выпускаются новые электроизоляционные материалы: стеклопластмассы, стеклолакоткани, синтетические лакоткани, стеклотканиты, фольгированные и асбестовые слоистые материалы, слюдопласты, материалы на основе кремнийорганических, эпоксидно-фенольных и эпоксидно-полиэфирных связующих и др.

Бурное развитие электротехнической промышленности, а в связи с этим и повышение рабочих напряжений оборудования потребовали проведения глубоких теоретических и экспериментальных исследований. Для этих целей на предприятиях, выпускающих электроизоляционные материалы, открылись специальные лаборатории.

Важную роль в разработке и изготовлении электроизоляционных материалов и в освобождении нашей страны от иностранной зависимости сыграли организованные Государственный экспериментальный электротехнический институт, затем переименованный во Всесоюзный электротехнический институт (ВЭИ), Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (ВНИИЭМ), Всесоюзный научно-исследовательский институт кабельной промышленности (ВНИИКП), СКБ синтетической изоляции, Всесоюзный научно-исследовательский институт стекловолокна (ВНИИстекловолокна), Всесоюзный научно-исследовательский институт бумаги (ВНИИБ), научно-исследовательские институты химической промышленности и Академии наук СССР, лаборатории заводов «Электроизолит», «Изолит», «Электросила», «Динамо» и др. [10.5, 10.6].

В исследованиях ВЭИ тех лет закладывались основы важнейших для электротехники научных направлений. Под руководством П.А. Флоренского проводились исследования электрофизических свойств электроизоляционных материалов. В 1924 г. П.А. Флоренским была издана монография «Диэлектрики и их техническое применение», в которой были обобщены материалы по изучению диэлектриков.

В ВЭИ проводились исследования, связанные с синтезом различных полимеров: полиэфиров, полиуретанов, эпоксидных, фенолформальдегидных и карбамидных смол, поливинилацеталей, полиамидов, полиорганосилоксанов, полиорганометаллосилоксанов и др. В ВЭИ и ряде других организаций (ВНИИЭМ, ВНИИКП) разрабатывались различные электроизоляционные лаки, компаунды и материалы на основе новых полимеров.

Особого внимания заслуживают работы по изысканию новых путей синтеза полимерных кремнийорганических соединений, связанных с фундаментальными исследованиями механизма образования этих соединений. Эти теоретические исследования были начаты в ВЭИ под руководством К.А. Андрианова в 1935 г. В то время в мире еще не были известны высокополимерные соединения, содержащие молекулы, построенные из силоксанных группировок атомов и обладающие хорошими технологическими свойствами (гибкостью, растворимостью, способностью полимеризоваться и т.д.), характерными для органических смол.

Развитие электроизоляционных материалов и электроизоляционной техники можно условно разбить на несколько этапов.

Первым этапом (1920–1928 гг.), способствовавшим развитию электроизоляционной техники, явились систематические электрофизические исследования диэлектриков, которые были начаты в лабораториях Ленинградского физико-технического института.

Руководителем института А.Ф. Иоффе было открыто явление высоковольтной поляризации, имеющее большое значение для понимания процессов, происходящих в изоляции электрооборудования. Сотрудники этого института Н.Н. Семенов и В.В. Фок создали оригинальные теории пробоя диэлектриков. Тогда же, в конце 30-х годов, проводили испытания природы диэлектрических потерь, электропроводности при больших напряженностях электрического поля И.В. Курчатов и А.П. Александров. Эти исследования, положившие начало новой науке – физике диэлектриков, заслужили самую высокую оценку как в нашей стране, так и за рубежом. В дальнейшем работы в области физики диэлектриков были продолжены в Физическом институте АН СССР, в Томском и Ленинградском политехнических институтах, в ВЭИ, МЭИ, а также заводских лабораториях крупных электротехнических заводов (ХЭМЗ, «Электросила», «Динамо», Московский электрозавод и др.). Несколько позднее (в 30-е годы) получила развитие химия диэлектриков.

Вторым этапом, способствовавшим развитию электроизоляционной техники (1928–1935 гг.), явились работы по созданию более совершенных электроизоляционных материалов, проводившиеся в ВЭИ, а также в лабораториях заводов ХЭМЗ, «Электросила», «Динамо», Московского электрозавода, завода им. Лепсе, «Изолит».

В результате этих исследований электротехническая промышленность получила новые электроизоляционные материалы: глифталевые смолы и лаки, битумно-масляные и масляно-смоляные пропиточные, клеящие и покровные лаки, битумные пропитывающие компаунды, покровные эмали, синтетические жидкости, большую номенклатуру слюдяных материалов, слоистые пластики, разные виды электроизоляционных бумаг и картонов, намотанные бумажно-бакелитовые изделия, светлые и черные лакоткани, асбоцемент непропитанный и пропитанный и др.

Третьим этапом развития электроизоляционной техники явилось создание в 1932–1940 гг. специальных видов изоляции – влаго-, водо– и химостойкой с повышенной теплопроводностью и нагревостойкостью. Сочетание стекловолокнистых материалов, щипаной слюды и модифицированных глифталевых электроизоляционных лаков позволило получить изоляцию электрических машин с повышенной нагревостойкостью.

Качественный скачок в повышении нагревостойкости изоляции стал возможен в результате разработки гаммы высоконагревостойких электроизоляционных материалов на основе кремнийорганических полимеров, созданных под руководством К.А. Андрианова.

В 1948 г. под его руководством в ВЭИ были начаты систематические исследования нагревостойкости кремнийорганической изоляции, синтетических пленок и других полимерных диэлектриков. В результате было доказано наличие связи между структурой диэлектриков и их нагревостойкостью, а также установлены количественные зависимости срока службы изоляции электродвигателей от температуры для кремний-органических и других полимерных диэлектриков. Следует также отметить систематические исследования связи между строением полимерных диэлектриков и их электрофизическими и механическими свойствами, проводимые в ВЭИ с конца сороковых годов.