ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ТА ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ
ЗАГАЛЬНІ ПОНЯТТЯ
При виборі електроізоляційного матеріалу в залежності від умов
експлуатації можуть бути важливими не тільки його електричні властивості,
але й інші фізичні, а також механічні і хімічні властивості.
Фізичні властивості (зумовлені особливостями мікроструктури):
вологостійкість, термостійкість (здатність протистояти високим і низьким
температурам), радіаційна стійкість (здатність протистояти різним видам
випромінювань), температурні коефіцієнти лінійного розширення (для деталей,
у яких контактують різні матеріали).
Механічні властивості (зумовлені особливостями макроструктури):
статична і динамічна міцність, твердість, пружність, пластичність,
зносостійкість тощо. У ряді випадків до виробів пред'являються вимоги
стійкості до вібрацій різних амплітуд і частот.
Хімічні властивості: окислюваність поверхні, розчинність, склеюваність
(когезія і адгезія) матеріалів, хіміко-біологічна стійкість в умовах агресивного
навколишнього середовища (наприклад, у тропічних умовах захист від
гнильних бактерій, комах і утворення цвілі) тощо.ВОЛОГОСТІЙКІСТЬ ЕЛЕКТРОІЗОЛЯЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ Вологостійкість – здатність матеріалу протистояти проникненню вологи з навколишнього середовища. Безпосередньо залежить від такої його властивості, як гігроскопічність. Гігроскопічність – здатність матеріалу всотувати вологу з навколишнього середовища. Вологопроникність – здатність матеріалу пропускати крізь себе пари води. Атмосферне повітря завжди містить деяку кількість водяної пари. Абсолютну вологість повітря оцінюють масою m (г) водяної пари, що міститься в одиниці об'єму повітря (м3 ). На рис. 6.1 наведена температурна залежність абсолютної вологості повітря при насиченні (mмакс), тобто більшої кількості води при всіх зазначених температурах повітря містити не може, тому надлишок вологи випадає у вигляді роси. З рисунка видно, що абсолютна вологість різко зростає зі збільшенням температури. Рис. 6.1. Залежність абсолютної вологості повітря при насиченні від температури − ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНІ МАТЕРІАЛИ − 32 Відносна вологість повітря дорівнює відношенню маси водяної пари в одиниці об’єму до його маси при насиченні 100 (%) m m max ϕв = . Вода є сильнополярним діелектриком з низьким питомим опором (ρ=103 - 104 Ом⋅м), а тому її проникнення в пори твердих діелектриків веде до різкого зниження їх електричних властивостей. Особливо помітний вплив вологості при підвищених температурах (30-40°С) і відносній вологості 98-100%. Подібні умови спостерігаються в країнах з вологим тропічним кліматом, причому в період дощів вони можуть зберігатися протягом тривалого періоду часу, що негативно позначається на експлуатаційних характеристиках електричних машин і апаратів. В першу чергу підвищена вологість повітря впливає на поверхневий опір діелектриків. При наявності в діелектрику відкритої пористості волога потрапляє всередину матеріалу. Для захисту твердих діелектриків від дії вологості їх покривають лаками, що не змочуються водою. Вологість матеріалів – це деякий "рівноважний" стан вологості, якого досягає електроізоляційний матеріал при даній вологості і температурі навколишнього середовища через достатньо тривалий час. На гігроскопічність матеріалу істотно впливає його структура і хімічна природа. Велику роль грають наявність і розмір капілярних проміжків усередині матеріалу, в які проникає волога. Крупнопористі матеріали, зокрема волокнисті, більш гігроскопічні, ніж матеріали щільної структури. Орієнтовані розміри пор, що зустрічаються в різних електроізоляційних матеріалах (для порівняння діаметр молекули води Dв≈2,7 Å): - макропори в кераміці – 103 -106 Å; - капіляри у волокнах целюлози – 103 Å; - міжмолекулярна пористість різних матеріалів – 10-50 Å. Характеристика вологопроникності важлива для оцінки матеріалів, застосовуваних для захисних покриттів (шланги кабелів, опресування конденсаторів, компаундні заливання, лакові покриття деталей). Завдяки наявності дрібної пористості більшість матеріалів має вологопроникність. Тільки для скла, добре обпаленої кераміки і металів вологопроникність практично дорівнює нулеві. Для зменшення гігроскопічності і вологопроникності пористих ізоляційних матеріалів широко застосовується їхнє просочування. Однак просочення целюлозних волокнистих матеріалів і інших пористих органічних діелектриків дає лише уповільнення зволоження матеріалу, оскільки молекули просочувальних речовин більше молекул води і не в змозі створити повну непроникність пор матеріалу для вологи. Висока вологість сприяє розвитку цвілі. Поява цвілі погіршує питомий поверхневий опір діелектриків, може погіршити механічну міцність ізоляції і − ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНІ МАТЕРІАЛИ − 33 викликати корозію дотичних з нею металевих частин. Найбільш уразливі для розвитку цвілі целюлозні матеріали (гетинакс, текстоліт, каніфоль, масляні лаки й ін.). Найбільш стійкими до утворення цвілі є неорганічні діелектрики - кераміка, скло, слюда, кремнійорганічні матеріали і деякі з органічних, наприклад епоксидні смоли, фторопласт-4, поліетилен, полістирол.
Немає коментарів:
Дописати коментар