§ 34. Тепловые характеристики и способы их измерения.

Температура вспышки паров жидких диэлектриков (масел) определяется с помощью прибора типа ПВНО (рис 68). Основой прибора является латунный сосуд с крышкой 8, состоящий из двух частей: нижней, неподвижной и верхней, поворачивающейся вокруг оси 3. В каждой из частей есть отверстие, которое при нормальном положении верхней части крышки не совпадают друг с другом, и тогда испытуемая жидкость в сосуде 1 закрыта. При повороте верхней части крышки 8 с помощью стержня 7 с головкой 6 отверстия в частях крышки совпадают. При этом газовая горелка 2 под действием выступа на верхней части крышки 8 наклоняется и выходит во внутреннее пространство сосуда U заполненное парами, образующимися при подогреве жидкости. Нагрев сосуда с жидкостью производится через дно чугунного кожуха 11 (чугунная баня) при помощи газовой горелки 10 со скоростью 5 С в минуту. За 30 С до предполагаемой температуры вспышки скорость подъема температуры снижается до 2°С в минуту.

Температуру паров определяют по термометру 5, шарик которого погру­жен в жидкость. Испытуемую жидкость и образующиеся над ней пары все время перемешивают сдвоенной лопастной мешалкой 9, приводимый во вращение от руки- с помощью гибкого вала 4.

К огда испытуемая жидкость нагрета до температуры на 10 С ниже пред­полагаемой температуры вспышки ее паров, верхнюю часть крышки 8 пово­рачивают с помощью головки 6. В образовавшееся отверстие в крышке входит малая горелка 2. Вспышка паров сопровождается образованием синеватого пламени над поверхностью жидкости.

Рис.68. Прибор ПВНО для

Определения температуры

вспышки паров жидкостей.

Температура жидкости, при которой пары ее (в смеси с воздухом) вспыхивают, фиксируется. Если вспышка не произошла, то нагрев продолжают, повторяя пробу на вспышку через каждый градус повышения температуры. К отмеченной (по термометру) температуре вспышки необходимо прибавить поправку At на барометрическое давление: где Р- барометрическое давление во время испытания, мм. рт ст.

После получения первой вспышки нагрев продолжают до получения второй вспышки, которая обычно наступает через 2 С после первой. За температуру вспышки принимают температуру, показанную термометром при появлении синего пламени над поверхностью жидкости в первый раз. Если же вспышки не произойдет, то все испытание повторяют заново.

Температура размягчения определяется у материалов аморфного строения (смолы, битумы и др.). У материалов кристаллического строения (металлы, парафины, слюда и др.) переход из твердого в жидкое состояния происходит при четко выраженной температуре плавления. У аморфных же материалов переход из твердого в жидкое состояние происходит постепенно- в широком интервалом температур.

Наиболее распространенными методами определения температуры размягчения являются методы: «кольца и шара» и Кремер- Сарнова. По методу «кольца и шара» пробу аморфного диэлектрика, нагретую до жидкого состояния, заливают в латунные кольца, установленные на металлической плите (рис.69). После отвердевания слоя аморфного диэлектрика излишки его снимают при помощи нагретой стальной пластинки. Затем кольца (рис.70) устанавливают в отверстия круглой латунной полки 2 прибора, который помещают в стеклянный стакан 3.

Рис.69 Прибор для определения температуры размягчения аморфных диэлектриков по методу «кольца и шара ».

Рис.70Латунные кольца установленные на металлической плите.

Р ис.71. Прибор для определения температуры

размягчения аморфных

диэлектриков по методу Кремер- Сарнов.

На поверхность аморфного диэлектрика (в кольце) укладывают стальной шарик 4 диаметром 9,5 мм. после чего стакан заполняют водой или глицерином. Затем газовой горелкой нагревают прибор со скоростью 5°С в минуту. Температура отмечается по термометру 5, расположенному в центре прибора. Пробы аморфного диэлектрика при нагреве постепенно размягчаются и под тяжестью веса стальных шариков начинают выдавливаться из колец. За температуру размягчения диэлектрика принимают температуру, при которой выдавленный шариком из кольца материал коснется контрольной полки 6, отстоящей от верхней полки 2 на расстоянии 25 мм.

При определении температуры размягчения методом Кремер- Сорнов че­тыре стеклянных цилиндра 1 (рис.71) внутренним диаметром 6 мм. и высотой 5 мм. предварительно заполняются пробами 4 аморфного диэлектрика разогре­того до жидкого состояния. Каждый из цилиндров 1 соединяют встык со стеклянной трубкой 3 (такого же диаметра) посредством резиновых муфт 2.

Приготовленные четыре стеклянные трубки помещают в отверстие круглой металлической полки 5, опирающейся на бортик большого стакана 6. В малый стакан 7 и в пространство между стаканами запивают воду или глицерин. Нагрев прибора производят со скоростью 2° С в минуту. Температуру наблюдают по термометру 8. За температуру размягчения принимают температуру, при которой 5 г. ртути выдавят размягченный материал из стеклянных цилиндров 1. В обоих методах температура размягчения вычисляется, как средняя арифметическая величина из результатов испытаний четырех образцов данного материала. В соответствии с определенной температурой размягчения устанавливают предельную рабочую температуру для данного диэлектрика

Теплостойкость материала (пластмасс) определяют при помощи аппарата Мартенса (рис.72). Образцы материала- бруски, сечением 10x15 мм2, длиной 120 мм. - устанавливаются стальные гнезда 2, приваренные к стальной плите 3. Плита помещается на дне термостата 1, обогреваемого электронагрева­тельными проволочными спиралями. На верхний конец каждого бруска на­девается стальной зажим 4, снабженный штоком 5, с грузом 6. На свободный конец штока опирается тонкий стальной стержень 7 с указателем 10. Груз 6 устанавливается на штоке 5 с таким расчетом, чтобы в опасном сечении бру­ска создавалось напряжение в 50 кг/см2.

Рис. 72. Аппарат Мартенса для определения теплостойкости твердых электроизоляционных материалов (пластмасс).

В аппарате Мартенса одновременно помешаются 3 образца материала, между которыми устанавливаются два термометра 8. С помощью терморегу­лятора подъем температуры внутри термостата производится со скоростью 50 С в час. При одновременном воздействии на образцы нагрева и изгибаю­щего усилия они начинают деформироваться- изгибаться, в связи с чем сво­бодный конец штока 5 и стержень 7 опускаются вниз. Глубина опускания конца штока фиксируется указателем 10 на миллиметровой шкале 9. За теплостойкость, определенную по этому методу, принимают температуру, когда деформация образца достигает такого предела, при котором указатель 10 опускается по шкале вниз на 6 мм. При этом вычисляется средняя арифметическая величина на основании одновременного испытания трех об­разцов данного материала. Ниже приводятся значения теплостойкости (по Мартенсу) для некоторых материалов: фибра: 55- 65°С, полистирол 70-85 °С, гетинакс 150-180 °С

Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов
Класс нагревостойкости	Предельно допустимая рабочая температура С
Y	90
А	105
Е	120
В	130
F	155
Н	180
С	Свыше 180

Таблица 21

Нагревостойкость- способность электроизоляционного материала длительно выдерживать предельно допустимую температуру. Согласно ГОСТ-8865-58 для электроизоляционных материалов, применяемых в электрических машинах и аппаратах, установлено семь классов нагревостойкости.

К классу Y относятся органические диэлектрики: полистирол, (необлученнный), непропитанные материалы на основе целлюлозы, картон, хлопчатобумажные ткани и др.

К классу А относятся пропитанные (лаками и др. составами) хлопчатобумажные и шелковые ткани (лакоткани) и бумаги (лакобумаги), а так же многие пластмассы-гетинакс, текстолит и др.

В класс Е входят такие материалы, как триацетатоцеллюлозные и лавсано­вые изоляционные пленки, стеклотекстолит на бакелитовой смоле и др.

В класс В входят все клееные слюдяные материалы, в которых применены клеящие составы класса нагревостойкости А или Е (щелочные, бакелитовые смолы, лаки на основе этих смол и высыхающих растительных масел).

К классу F, относятся материалы на основе слюды, асбеста, стеклянных во­локон, склеенных лаками повышенной нагревостойкости (полиуретановыми, эпоксидными и др.).

В класс Н входят кремнийорганические лаки и резины, а также компози­ционные материалы, состоящие из слюды, стеклянных волокон, асбеста, склеенных при помощи кремнийорганических смол и лаков, отличающихся повышенной стойкостью к теплу.

Класс С составляют преимущественно диэлектрики неорганического про­исхождения (электрокерамика, стекла, асбест и др.). Из органических высо­кополимерных диэлектриков в этот класс входит политетрафторэтилен (фто­ропласт).

Морозостойкость позволяет оценить способность материала противосто­ять действию низких температур. Известно, что при низких температурах электроизоляционные материалы (резины, лаковые пленки и др.) растрески­ваются или теряют гибкость.

У многих электроизоляционных материалов морозостойкость определяют по степени снижения их эластичности и механической прочности. Так, у пленочных материалов морозостойкость определяют по появлению трещин при изгибании образцов (полосок) вокруг стального стержня диаметром 3 мм. после выдержки их при низких температурах (-50)/(-80) С.