24. Сравнительные данные об удельном объемном и поверхностном сопротивлении древесины

Порода и направление	Влаж­ность. %	Удельное объемное сопротив­ление,	Удельное поверхност­ное сопро­тивление, Ом	Источник
		Ом-см
Береза, вдоль волокон	8,2	4,2.10'°	4,010"	М.М. Михайлов
Береза, поперек волокон	8,0	8,610й	2,8-Ю'2
Бук, вдоль волокон	9,2	1,7-10*	9,410'°
Бук, поперек волокон	8,3	1,4.10»°	7,910'°
Сосна, вдоль волокон	7,5	—	2,Ь10"	И.Л. Туманов
Сосна, поперек волокон	7,5	1,310й	7,910"	(МЛТИ)
Ель, вдоль волокон	7,8	—	1,0.10"
Ель, поперек волокон	7,8	б.ФЮ10	4,010"
Дуб, вдоль волокон	7.9	—	2,010'°
Дуб, поперек волокон	7,9	1,310'°	5,510'°

Из табл. 25 видно, что древесина относится к диэлектрикам, для ко­торых удельное сопротивление равно 10⁸- 10^,? Ом-см. Этот показатель вдоль волокон у большинства пород в несколько раз меньше, чем поперек. Сухая древесина имеет очень малую электропроводность, примерно такую, как у лучших электроизоляционных материалов. С повышением влажности древесины ее сопротивление уменьшается.

25. Удельное объемное сопротивление древесины в абсолютно сухом состоянии

Порода	Удельное объемное сопротивление, Ом-см
	поперек волокон	вдоль волокон
Сосна		2,3-Ю'5	1,81015
Ель		7,6-Ю'6	3,81016
Ясень		3,3-Ю'6	3,6-1015
Граб		8,0-10'5	1,3-Ю15
Клен		6,6-10'7	3,3-1017
Береза		5,110'6	2,3-Ю'6
Ольха		1,01 о'7	9,6-10"
Липа		1,5-Ю'6	6,41015
Осина		1,710'6	8,0-1015

Особенно большое влияние на электропроводность оказывает свя­занная вода. В табл.26 представлены данные (БТИ), иллюстрирующие влияние изменения влажности в диапазоне 0-20 % на удельное объемное сопротивление древесины поперек волокон.

26. Влияние влажности на объемное сопротивление древесины

Порода	Удельное объемное сопротивление, Ом см, при влажности древесины, %
	0	7	20
Сосна	2,31015	5.10м	3-Ю8
Ель	7,6-1016	МО12	3108
Дуб	1,5-1016	МО11	7108
Береза	5,1.1016	9.10м	МО8
Ольха	1.0-1017	910м	6108

Резкое падение сопротивления продолжается при повышении влаж­ности до предела насыщения клеточных стенок. Электропроводность дре­весины при W_nH больше электропроводности абсолютно сухой древесины

в десятки миллионов раз. Дальнейшее повышение влажности за счет уве­личения содержания свободной воды приводит к увеличению электропро­водности лишь в десятки или сотни раз.

Поверхностное сопротивление древесины также существенно сни­жается с увеличением влажности. По данным МЛТИ увеличение влажно­сти древесины бука от 4,5 до 17 % привело к снижению удельного поверх­ностного сопротивления вдоль волокон с 1,2*10¹³до 1,0-10⁷ Ом.

Повышение температуры приводит к уменьшению объемного сопро­тивления древесины. Наибольшее влияние температуры заметно при срав­нительно низкой влажности древесины. Так, увеличение температуры от 20 до 94 °С снижает сопротивление абсолютно сухой древесины в милли­он раз, а древесины влажностью 22-24 % всего лишь в 100 раз.

При отрицательных температурах объемное сопротивление древеси­ны возрастает. По данным ЛТА удельное объемное сопротивление вдоль волокон образцов березы влажностью 76% при 0°С составило 1,2-10⁷ Ом-см, а при охлаждении до -24 °С оно оказалось 1,02» 10^s Ом-см.

Пропитка древесины минеральными антисептиками (например, хло­ристым цинком) уменьшает удельное сопротивление, в то время как про­питка креозотом мало отражается на электропроводности.

Электропроводность древесины имеет значение при разработке ре­жимов ее отделки лаками в поле высокого потенциала; режимов резания древесины; методов снятия статических зарядов при шлифовании древеси­ны и др. На зависимости величины электропроводности древесины от ее влажности основано устройство кондуктометрических влагомеров. Эти приборы дают наиболее точные показания при влажности ниже предела

насыщения клеточных стенок, т. е. в области особенно сильного влияния влажности на электропроводность.

Электрическая прочность древесины. Способность древесины противостоять пробою, т. е. снижению сопротивления при больших на­пряжениях, называется электрической прочностью. Для определения элек­трической прочности древесины при переменном напряжении, частотой 50 Гц разработан ГОСТ 18407-73.

Электрическую прочность Е^, кВ/мм, вычисляют с погрешностью

до 0,01 по формуле

^=-f_v (58)

где U_np - эффективное пробивное напряжение, кВ; h - толщина образца в рабочей зоне, мм.

Некоторые данные об электрической прочности древесины, опреде­ленные в ЦНИИМОДе по стандартной методике, а также ранее получен­ные данные других исследователей, приведены в табл. 27.

27. Электрическая прочность древесины некоторых пород

	Влаж-	Электрическая прочность кВ/мм в
Порода	ность,		направлении		Источник
	%	радиальном	тангенциаль­ном	вдоль воло­кон
Сосна Ель	0 33 0 33	5,9 1,4 6,0 1,4	7,2 1,5 7,2 1,3	1,45 0,76 1,35 0,87	В.М. Спиридонов и А.З. Хартанович (БТИ)
Береза	0 33	9,1 1,4	7,6 1,2	1,26 0,50
Береза	12	—	5,7	1,31	С.А. Кабаков
Бук	12	—	4,4	1,32	(ЦНИИМОД)
Сосна	10	5,9	7,7	1,68	К.М. Ханмамедов

Как видно из табл.27 электрическая прочность абсолютно сухой древесины вдоль волокон в 4-7 раз меньше, чем поперек. С повышением влажности электрическая прочность заметно снижается, при этом умень­шается различие между Е_пр вдоль и поперек волокон. По данным БТИ

прочность снижается в 2 раза при изменении влажности с 10 до 14%. Электрическая прочность древесины по сравнению с другими твердыми изоляционными материалами невелика (у стекла Е_пр равна 30, у полиэти­лена - 40 кВ/мм).

Для повышения электрической прочности древесину пропитывают парафином, олифой, искусственными смолами и другими веществами.

Диэлектрические свойства древесины. Древесина, находящаяся в переменном электрическом поле, проявляет свои диэлектрические свойства, характеризующиеся двумя показателями. Первый из них- относительная диэлектрическая проницаемость в - численно равен отношению емкости конденсатора с прокладкой из древесины к емкости конденсатора с воздуш­ным зазором между электродами. Второй показатель - тангенс угла диэлек­трических потерь tgS определяет долю подведенной мощности, которая вследствие дипольной поляризации древесины поглощается ею и превраща­ется в тепло. При этом вектор тока опережает вектор напряжения на угол, меньший, чем 90°. Угол 8, дополняющий угол сдвига фаз <р до прямого, и называется углом диэлектрических потерь. Чем больше рассеиваемая в дре­весине мощность, тем_; больше угол 8. Методы определения диэлектриче­ских показателей древесины пока не стандартизованы. Применявшиеся раз­ными исследователями методы описаны в пособии [63].

Диэлектрическая проницаемость абсолютно сухой древесины примерно в 2 раза больше, чем воздуха (г воздуха равна 1). С возрастанием плотности древесины показатель существенно увеличивает­ся. Значительно больше влияет увлажнение древесины (рис. 40).

6"

Плотность

Рис. 40. Зависимость диэлектрической проницаемости б древесины поперек волокон (частота f-5 МГц) от плотности р₀ при разной влажности W(no Р. Петерсону)

Повышение частоты вызывает снижение б. По обобщенным данным Г.И. Торговникова для широкого диапазона частот (10-Ю¹¹ Гц), включая область сверхвысоких частот (СВЧ), диэлектрическая проницаемость аб-