45. Механічні властивості діелектриків. Технологія їх обробки.

Оскільки вироби з діелектричних матеріалів підлягають впливу механічних навантажень, то велике практичне значення мають їх: механічна міцність, здатність не деформуватися під дією механічних напруг, крихкість та в’язкість.

Найпростішими статичними навантаженнями є розтягування, стискання та згинання. Значення меж міцності при розтягуванні_р, стисканні_с та згинанні_з в системі СІ виражаються в паскалях

1 [Па] = 1 [Н/м²] ≈ 10^-5 [кгс/см²].

Механічна міцність діелектричних матеріалів залежить від:

напрямку (матеріали анізотропної будови – волокнисті) та виду навантаження (скло, кераміка, більшість пластмас), що прикладається;

площі поперечного перерізу (у скляного волокна, при зменшенні його діаметру, межа міцності збільшується і може сягати значень характерних для бронзи);

температури (механічна міцність зменшується при зростанні температури (рис.2);

вологості повітря (для гігроскопічних матеріалів);

тривалості впливу механічного навантаження (для термопластичних матеріалів).

Здатність матеріалів деформуватися при тривалому впливі механічного навантаження, називається пластичною або холодною течією матеріалу. З ростом температури пластична течія матеріалу суттєво зростає.

Крихкість – це здатність матеріалу руйнуватися без помітної пластичної деформації. Вона залежить від структури матеріалу та умов випробування і зростає при збільшенні швидкості навантаження, при зменшенні температури та підвищенні степені концентрації напруг.

Крихкість матеріалу, що спостерігається при ударних навантаженнях, називається ударною крихкістю. Існує багато матеріалів, які витримують статичні навантаження, але легко руйнуються динамічними зусиллями.

В деяких випадках діелектричні матеріали перевіряють на здатність витримувати без руйнування тривалий вплив вібрацій – періодичних механічних коливань певної амплітуди та частоти (вібростійкість).

Для рідинних та напіврідиннихдіелектричних матеріалів важливою механічною характеристикою є в’язкість.

В’язкість (внутрішнє тертя) – властивість рідин та газів створювати опір переміщенню однієї її частини відносно іншої. Кількісно в’язкість характеризується значенням коефіцієнта динамічної в’язкості або коефіцієнтом внутрішнього тертя η.

46. Термічні властивості діелектриків. Технологія їх обробки. До теплових властивостей діелектриків відносяться:

стійкість до нагрівання;

стійкість до охолодження;

теплопровідність;

теплове розширення.

Стійкість до нагрівання – здатністьдіелектрика

витримувати дію підвищеноїтемператури на протязі часу, який можна порівняти зі строком нормальної експлуатації без недопустимого погіршення його властивостей. Для електричних машин та апаратів стійкість до нагрівання, яка визначається стійкістю до нагрівання електричної ізоляції, дозволяє отримати більш високу потужність при незмінних габаритах, або ж при збереженні потужності досягнути зменшення габаритних розмірів та вартості виробу.

Для неорганічних діелектриків стійкість до нагрівання визначають з початком суттєвої зміни їх електричних властивостей (за параметрами тангенса кута діелектричних втрат tgδабо питомого електричного опору ρ) та оцінюють відповідними значеннями температури, при яких з’явилися ці зміни.

Для органічних діелектриків стійкість до нагрівання визначають з початком механічних деформацій (розтягування або згинання).

Незворотні процеси погіршення якості ізоляції при тривалому впливі підвищеної температури внаслідок повільних хімічних процесів називається тепловим старінням. У лакових плівок та целюлозних матеріалів воно проявляється у вигляді підвищення твердості та крихкості, утворення тріщин.

Для органічних та елементоорганічних полімерів швидкість старіння при решті інших рівних умовах значно зростає при підвищенні температури.

Тривалість старіння τ пов’язана з температурою Тнаступною залежністю:

ℓnτ= ,

де А та В сталі для даного матеріалу і даних умов старіння.

Крім температури на швидкість процесу старіння впливають тиск, концентрація кисню, наявність озону (сильний в порівнянні з киснем окислювач), різноманітних хімічних реагентів, що прискорюють або уповільнюють окислення. Теплове старіння зразка прискорюється під дією ультрафіолетових променів, електричного поля, механічних навантажень і т.п..

Хладостійкість – здатність діелектричних матеріалів витримувати вплив низьких температур(–60⁰ ... –70⁰) без недопустимого погіршення їх електроізоляційних властивостей. Як правило, при низьких температурах електричні властивості діелектричних матеріалів покращуються, при цьому їх механічні властивості погіршуються (матеріали стають жорсткими та крихкими).

Теплопровідність – один з видів переносу тепла від більш нагрітих частин до менш нагрітих, який приводить до вирівнювання температур. Теплопровідність впливає на електричну міцність матеріалів при тепловому пробої і на їх стійкість до імпульсних теплових впливів. Теплопровідність характеризується коефіцієнтом теплопровідності γ_т, [Вт / м ∙ К].

ΔР_Т = γ_т ,

де ΔР_Т , [Вт]– потужність теплового потоку крізь площину ΔS, нормальну до потоку; dT/dℓ – градієнт температури.

Значення коефіцієнтів теплопровідності γ_т,[Вт / м ∙ К] деяких діелектриків:

Теплове розширення діелектриків – оцінюється температурним коефіцієнтом лінійного розширення TK_l, вимірюється [К^-1].

ТК_l= α_l =

47. Фізико-хімічні властивості діелектриків. Технологія їх забезпечення. Знання хімічних властивостей діелектрика важливо для оцінки їх надійності в експлуатації та для розробки технології.

При експлуатації діелектричні матеріали не повинні:

руйнуватися з виділенням побічних продуктів;

не викликати корозії металів до яких вони торкаються;

не взаємодіяти з різними речовинами (газами, водою, кислотами, лугами, сольовими розчинами).

Матеріали при виробництві деталей можуть оброблятися різноманітними хіміко – технологічними способами: склеюватися, розчинятися в розчинах з утворенням лаків і т.д. Розчинність твердих матеріалів може бути оцінена кількістю матеріалу, що переходить в розчин за одиницю часу з одиниці поверхні матеріалу, яка торкається розчину. Найлегше розчиняються в розчинниках речовини, які є близькими до них за хімічною природою, і навпаки. При підвищенні температури розчинність збільшується, а з підвищенням степені поляризації зменшується. Інколи розчинність оцінюють по найбільшій кількості речовини, яка може бути розчинена в даному розчині (за концентрацією насиченого розчину).

48. Газоподібні діелектрики. Контроль параметрів. Газоподібні провідники. Це різні гази та пари. При низькій температурі й невеликій напруженості електричного поля вони не є провідниками. Коли температуру та напруженість збільшити, газ іонізується і проводить струм (люмінесцентні лампи).

Газоподібні діелектрики – повітря, азот та деякі інші інертні гази.

Газоподібні діелектрики.

Повітря – натуральний діелектрик з невеликою електричною міцністю. Він заповнює простір між частинами електричних установок, між проводами електричних ліній.

Електровід’ємні гази. Це гази, які містять у своєму складі атоми фтору, брому та хлору. Застосовуються у кабельній продукції та інших..

Азот – інертний газ, використовується при заповненні колб або інших посудин в електротехнічних та електронних приладах.