Особенности испытаний жидких диэлектриков и лаков

Удельное объемное сопротивление (ρ) жидких диэлектриков определяют на образцах (пробах) объемом не менее 50 см³, число проб должно быть не менее двух, при приемо-сдаточных испытаниях и входном контроле допускается ограничиваться одной пробой.

Для испытаний используют специальный сосуд, изготовленный из металла, причем коэффициент линейного расширения материала сосуда должен быть достаточно малым, чтобы изменение температуры не влияло на взаимное расположение электродов. Чаще всего берется сталь 12Х18Н9Т. Рабочие поверхности электродов могут иметь покрытие из никеля, хрома или серебра.

Измерительная ячейка представляет собой трех- или двухэлектродную систему с плоскими или цилиндрическими электродами. Цилиндрическая трехэлектродная ячейка представлена на рисунке.

Обязательными размерами в ячейке являются: зазор между ВВ и И электродами (2 ± 0,1) мм, зазор между И и О электродами (2 ± 0,1) мм.

Здесь на рисунке:

1 – зажимы для соединений с измерительной схемой;

2 – экранирующий колпачок;

3 – охранный (О) электрод;

4, 5 – прокладки из твердого изоляционного материала;

6 – высоковольтный (ВВ) или внешний электрод;

7 – измерительный (И) или внутренний электрод;

8 – карман для термопары или термометра.

Изолирующие прокладки изготавливаются из плавленого кварца, фторопласта-4 или керамики, не адсорбирующих и не влияющих на испытуемые жидкости и промывочные материалы.

Перед измерением ячейку разбирают, и все детали дважды промывают растворителем, затем ополаскивают ацетоном, промывают мыльным раствором или детергентом и кипятят 1 час в 5% растворе фосфата натрия в дистиллированной воде.

Сушка производится при температуре 105 - 110ºС в течение 1 – 1,5 часа.

Собранную ячейку присоединяют к измерительной цепи и проверяют чистоту прокладок путем измерения сопротивления пустой ячейки. Оно должно быть на один два порядка выше, чем сопротивление ячейки, заполненной испытуемой жидкостью. Если это не выполняется, то ячейку надо промыть повторно.

При вычислении ρ жидкого материала можно пользоваться одной из формул

.

Здесь R – измеренное значение объемного электрического сопротивления, Ом;

С₀ – емкость незаполненной измерительной ячейки, Ф;

ε₀ – диэлектрическая проницаемость вакуума (диэлектрическая постоянная) = 8,84·10^-12 Ф/м.

За результат испытаний принимают большее из измеренных значений.

Некоторые замечания к измерениям сопротивлений изоляционных материалов

1. Для того, чтобы выбрать метод или прибор для измерения ρ_Vx , R_x и т.п. необходимо помнить, что чем меньше полярность диэлектрика, тем больше его сопротивление.

2. Размеры площади образца при измерении сопротивлений в основном диктуются чувствительностью схемы. Вместе с тем следует максимально придерживаться стандартов на измерения и образцы.

3. Особое значение имеет наличие хорошего контакта электрода с образцом. Опыт показывает, что для образцов толщиной ~ 1 мм наличие небольшого воздушного зазора под электродом дает ошибку при определении ρ – 100% и больше.

4. При измерениях ρ_V свободно лежащие массивные электроды дают преувеличенные значения ρ. Например, при измерении ρ_V целлулоида наблюдалось, что величина сопротивления, измеренного при помощи сплошных медных электродов, превосходила R, определенное при помощи наклеенных фольговых электродов, в 1000 раз. При этом для диэлектриков, имеющих ρ_V=10⁷ – 10⁹ Ом·см, наблюдается появление особо значительной зависимости ρ_V от U.

5. При исследованиях пористых и волокнистых материалов не рекомендуется наносить электроды методом катодного распыления.

6. При измерении ρ_V после каждого измерения образец надо замыкать накоротко, причем время закорачивания должно быть равно удвоенному времени выдерживания образца под напряжением, особенно у образцов, имеющих большую величину R·C.

7. При измерении ρ_V смесей следует помнить, что чувствительность ρ_V неполярных диэлектриков к влиянию примесей зависит как от природы диэлектрика, так и от агрегатного состояния его. Наименее чувствительны к примесям газы, затем идут твердые тела и жидкости.

Газы вовсе не чувствительны к действию примесей в виде газов же, если эта примесь не ионизирована.

В твердых телах присутствие примесей сказывается значительно менее сильно, чем в жидкостях, главным образом вследствие несравненно меньшей проницаемости твердого тела для движения ионов.

8. Если при измерениях ρ_V измерить площадь электродов и толщину образца трудно, расчет можно вести по формуле, предложенной Сажиным Б.И. и Щербаком П.Н.

ρ_V = 11,3С·R_V , где R_V – в [Ом], а С – емкость образца в [пФ]

9. При измерении сопротивления изоляции готовых изделий следует иметь в виду, что:

• в этом случае измеряют R_из без разделения его на поверхностное и объемное;

• часто не нужно знать точно значение величины R, а достаточно убедиться, что оно не ниже некоторого предела, поэтому можно использовать пробники с неоновыми лампами.