М еханические свойства

При эксплуатации электротехнического оборудования электроизоляционные материалы и диэлектрики подвергаются воздействию различных факторов, вредно сказывающихся на свойствах изоляции. Твердые диэлектрики испытывают разрушающее воздействие механических нагрузок. Например, в мощных трансформаторах большие нагрузки возникают под действием электродинамических сил. В некоторых видах электрооборудования на изоляцию оказывают влияние воздействие усилий, вызванные большими ускорениями, вибрацией. Большие механические напряжения могут быть еще более опасны в сочетании с действием высокой напряженности поля. При действии такой комбинированной нагрузки происходит обычно снижение электрической прочности изоляции, что может привести к негативным последствиям.

Механические свойства характеризуют способность диэлектрика выдерживать внешние статические и динамические нагрузки без недопустимых изменений первоначальных размеров и формы. К основным механическим свойствам относятся прочность, твердость, хрупкость, пластичность, прочность на разрыв, относительное удлинение при разрыве, относительная деформация при сжатии или изгибе.

Д ля пластмасс важной характеристикой является сопротивление раскалывания. Для его определения используют брусок размером 15x15x10. В ходе испытаний в торец испытуемого материала, размещенного на нижней опорной плите разрывной машины, вдавливается клин, прикрепленный к верхней плите. Сопротивление раскалывания S_р=F/b, где F – наибольшая нагрузка в момент раскалывания образца, Н; b – ширина средней части образца, м.

В большинстве случаев при определении твердости электроизоляционных материалов используется статический метод вдавливания индентера - стального полированного шарика диаметром 5 мм в поверхность образца при заданной нагрузке (рис.1.31). Твердость определяется глубиной вдавливания шарика по истечении 30 секунд.

Н =

С пособность диэлектрика выдерживать динамические механические нагрузки характеризуют ударной вязкостью (предел прочности при ударном изгибе) и стойкостью к вибрации. Прочность на удар определяется как работа, затраченная на излом образца, отнесенная к его сечению. Определяется на маятниковом копре Шарпи (рис.1.32). В таком режиме работают многие узлы электротехнического оборудования, выполненные из пластмасс и слоистых пластиков и других материалов.

А_уд = G(h₁ - h₂)

Удельной ударной вязкостью называется отношение энергии удара к площади его поперечного сечения =А_уд/S.

Стойкость материалов и изделий к вибрациям определяется отсутствием механических повреждений, нарушением герметичности, сохранением в заданных пределах электрических параметров изоляции после воздействия в течение определенного времени вибрации с заданной амплитудой, частотой, температуры.

Механические свойства гибких материалов (пленок, бумаги, лакотканей) характеризуются таким условным параметром, как стойкость к надрыву. Для его определения используют полоску материала, которую пропускают в закрепленную в верхнем зажиме разрывной машины скобу (имеющую форму полукольца), перегибают на 180^о, затем оба конца закрепляют в нижнем зажиме (рис.1.33). При натяжении полоски наибольшие усилия передаются на ее края. Стойкость к надрыву численно равна нагрузке, при которой происходит надрыв краев полоски.

.

Относительное удлинение после разрыва δ — отношение приращения длины образца при растяжении к начальной длине ℓ₀ , %,

= ·100,

где ℓ₀— длина образца после разрыва.

Относительным сужением после разрыва ψ называется уменьшение площади поперечного сечения образца, отнесенное к начальному сечению образца, %:

ψ= ·100 ,

где Sк— площадь поперечного сечения образца в месте разрыва. Относительное удлинение и относительное сужение характеризуют пластичность.

Для многих электроизоляционных материалов важным параметром является гибкость, которая обеспечивает сохранение высоких механических и электрических параметров изоляции при самых разнообразных механических деформациях. Гибкость лаковых пленок определяется путем изгибания тонкой медной фольги с нанесенной на нее лаковой пленкой вокруг стержней разных диаметров. Показателем гибкости является тот диаметр, при сгибании вокруг которого пленка начинает растрескиваться.

Для жидких и полужидких электроизоляционных материалов, масел лаков, пропиточных и заливочных компаундов одной из важных характеристик является вязкость – свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Вязкость определяет электрические свойства электроизоляционных материалов и такие технологические процессы производства электрической изоляции, как пропитка твердых материалов, прессование материалов. Вязкость минерального масла определяет конвекционный отвод тепла от нагретых частей в окружающую среду в масляных трансформаторах, выключателях и других устройствах. Для определения вязкости чаще всего используют методы, основанные на определении скорости истечения жидкости через калиброванное отверстие:

- вискозиметр Энглера, на котором определяют, во сколько раз испытываемая жидкость при данной температуре вытекает медленнее, чем вода при температуре 20^оС;

- вискозиметры-воронки с разными диаметрами сопла, с помощью которых определяют время истечения данной жидкости.