Физические и химические свойства диэлектриков

Министерство образования РФ

Рязанская Государственная Радиотехническая Академия

Реферат по химии на тему:

«Физические и химические свойства диэлектриков»

Выполнил ст. гр. 319

Мираков А.В.

Проверил

Трегулов В.Р.

Рязань 2003

ВЕДЕНИЕ

При выборе электроизоляционного материала для конкретного применения приходится обращать внимание не только на его электрические свойства в нормальных условиях, но рассматривать также их стабильность при воздействии влажности окружающего воздуха, повышенных температур, мороза и радиоактивных излучений.

Нормальное использование изделия в большей степени зависит от механических свойств материалов: их прочности на растяжение, сжатие, изгиб, удар, твердости или эластичности. В ряде случаев к изделиям, а, следовательно в известной степени и к материалам предъявляются требования вибропрочности при различных амплитудах и частотах колебаний. Для деталей, в которых имеется сопряжение разных материалов, большое значение имеют температурные коэффициенты линейного расширения.

Разработка технологических процессов изготовления электрических машин и аппаратов также требует знания физических и химических свойств. (например, окисляемость, растворимость, склеиваемость) материалов.

1. ВЛАЖНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ДИЭЛЕКТРИКОВ

Электроизоляционные материалы в большей или меньшей степени гигроскопичны, т.е. обладают способностью впитывать в себя влагу из окружающей среды, и влагопроницаемы, т.е. способны пропускать сквозь себя пары воды. Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество водяного пара.

Абсолютной влажностью воздуха оценивают массой ( m ) водяного пара, содержащийся в единице объема воздуха (м³). Каждой температуре соответствует определенное значение абсолютной влажности при насыщении ( m нас). Большего количества воды воздух содержать не может, и она выпадает в виде росы. Абсолютная влажность, необходимая для насыщения воздуха, резко возрастает с увеличением температуры, т.е. растет и давление водяных паров.

Относительной влажностью воздуха называют выражаемое в процентах отношение

За нормальную влажность воздуха (для различных испытаний, для определения свойств гигроскопичных материалов в стандартных условиях увлажнения и т.п.) принимают относительную влажность воздуха j =65%. В воздухе с нормальной влажностью при 20 ° С содержание водяных паров m =17,3*0,65=11,25 г/м ³ .

Вода является сильно дипольным диэлектриком с низким удельным сопротивлением. Порядка 10 ³ -10⁴ Ом*м, а поэтому попадание ее в поры твердых диэлектриков ведет к резкому снижению их электрических свойств. Особенно заметно воздействие влажности при повышенных температурах (30-40º С) и высоких значениях j , близких к 98-100%. Подобные условия наблюдаются в странах с тропическим климатом. В первую очередь воздействие повышенной влажности воздуха отражается на поверхностном сопротивлении диэлектриков. Для предохранения поверхности электроизоляционных деталей из полярных твердых диэлектриков от действия влажности их покрывают лаками, не смачивающимися водой.

Рис. 2 Капля жидкости на смачиваемой поверхности диэлектрика (а) и на несмачиваемой поверхности (б)

Способность диэлектриков смачиваться водой (или другой жидкостью) характеризуется краевым углом смачивания q капли воды, нанесенную на плоскую поверхность тела. Чем меньше q , тем сильнее смачивание; для смачиваемых поверхностей q < 90 ° (рис. 2,а), для несмачиваемых q > 90 ° (рис 2,б).

При наличии в диэлектрике объемной открытой пористости или при неплотной структуре влага попадает и внутрь материала.

Влажность материалов . Образец электроизоляционного материала, помещенные в условиях определенной влажности и температуры окружающей среды, через неограниченно большое время достигает некоторого равновесного состояния влажности. Если сравнительно сухой образец материала будет помещен во влажный воздух (с относительной влажностью j ), то мы будем наблюдать постепенное поглощение материалом влаги из воздуха, причем влажность материала y , т.е. содержание влаги в единице массы материала, в течение времени t будет повышаться, асимптотически приближаясь к равновесной влажности y р, соответствующей данному значению j

Наоборот, если в воздухе той же относительной влажности j будет помещен образец того же материала с начальной влажностью, большей y р, то влажность образца будет уменьшаться, асимптотически приближаясь к значению равновесной влажности y р; в этом случае происходит сушка материала (кривая 2). Для различных материалов значения равновесной влажности при одном и том же значении относительной влажности воздуха j могут