1. В чем различие в терминах: пробивное напряжение и электрическая проч­ность материала?

2. Каковы механизмы пробоя газоп, жидкостей и твердых тел?

3. Выведите выражение для пробивного напряжения при тепловом пробое по упрощенной теории н. II. Семенова и в. А. Фока.

ГЛАВА ПЯТАЯ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ

И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИЭЛЕКТРИКОВ

$-1. ВЛАЖНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ДИЭЛЕКТРИКОВ

Электроизоляционные материалы в большей или меньшей сте­пени гигроскопичны, т. е. обладают способностью впитывать в себя влагу из окружающей среды, и влагопроницаемы, т. е. способны пропускать сквозь себя пары воды. Атмосферный воздух всегда со­держит некоторое количество водяного пара.

Абсолютную влажность воздуха оценивают массой т водяного пара, содержащейся в единице объема воздуха (в одном кубическом метре). Каждой температуре соответствует определенное значение абсолютной влажности при насыщении т_няс. Большего количества воды воздух содержать не может, и она выпадает в виде росы. Аб­солютная влажность, необходимая для насыщения воздуха, резко возрастает с увеличением температуры, т. е. растет и давление во­дяных паров.

Относительной влажностью воздуха называют выражаемое в про­центах отношение

Ф = ~~— • ЮО = —• 100 %. (5-1)

"‘Нас Риас

Абсолютной влажности воздуха (при нормальном атмосферном давлении) соответствуют различные значения относительной влаж­ности ф (рис. 5-1). Верхняя кривая соответствует воздуху, полностью насыщенному водяным паром. При температуре 20 °С и нормаль­ном атмосферном давлении 0,1 МПа значение т_тй составляет 17,3 г/м³.

За нормальную влажность воздуха (для различных испытаний, для определения свойств гигроскопических материалов в стандартных условиях увлажнения и т. п.) в СССР принимают относительную влажность воздуха ф = 65 %. В воздухе с нормальной влажностью при 20 °С содержание водяных паров т = 17,3-0,65 = 11,25 г/м³. Вода является сильно полярным диэлектриком с низким удельным сопротивлением, около 10³—10⁴ Омм, а поэтому попадание ее в поры твердых диэлектриков ведет к резкому снижению их электри­ческих свойств. Особенно заметно воздействие влажности при по-

Эв8070 60 Р^ис- 5-1. Абсолютная влажность воздуха при нормальном атмосферном давлении и различных значениях относительной влажности в функ­ции температуры

в ышенных температурах (30—40 °С) и высоких значениях ф, близких к 98 — 100 %. Подобные условия наблюдаются в странах с влажным тропическим кли­матом, причем в период дождей они могут сохраняться в течение длитель­ного периода времени, что неблагопри­ятно сказывается на работе электри­ческих машин и аппаратов. В первую очередь, воздействие повышенной влаж­ности воздуха отражается на поверх­ностном сопротивлении диэлектриков (см. § 2-5). Для предохранения поверх­ности электроизоляционных деталей, выполненных из полярных твердых диэлектриков, от действия влажности их покрывают ла­ками, не смачивающимися водой.

Способность диэлектриков смачиваться водой (или другой жид­костью) характеризуется краевым углом смачивания 0 капли воды, нанесенной на плоскую поверхность тела. Чем меньше 0, тем сильнее смачивание; для смачиваемых поверхностей 0 < 90° (рис. 5-2, а), для несмачиваемых 0 > 90° (рис. 5-2, б).

При наличии в диэлектрике объемной открытой пористости или при неплотной структуре влага попадает и внутрь материала.

Влажность материалов. Образец электроизоляционного мате­риала, помещенный в среду с определенной влажностью и темпера­турой, через неограниченно большое время достигает состояния с равновесной влажностью. Если сравнительно сухой образец ма­териала поместить во влажный воздух (с относительной влажно­стью ф), то будет наблюдаться постепенное поглощение материалом влаги из воздуха, причем влажность , материала г|), т. е. содержание влаги в единице массы материала, в течение

а)

Р

Рис. 5-3

ис. 5-2

Рис. 5-2. Капля жидкости на смачиваемой поверхности диэлектрика (а) и на несма-