ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механические, термические и физико-химические свойства диэлектриков из "Конструкционные и электротехнические материалы " Механические свойства диэлектриков. Они характеризуют способность диэлектрика выдерживать внешние статические и динамические нагрузки без недопустимых изменений первоначальных размеров и формы. Статическая нагрузка на материал при эксплуатации или испытаниях плавно возрастает с обусловленной скоростью, динамическая воздействует мгновенно, рывком, ударом, быстро и -меняясь по величине и (или) направлению. [c.184] Способность диэлектрика выдерживать статические нагрузки ха-рактери-зуется разрушающим напряжением при растяжении, сжатии или изгибе, пределом текучести, относительным удлинением при разрыве, относительной де( юрмацией при сжатии и другими характеристиками. Перечисленные параметры определяются стандартизированными методами. [c.184] Для испытаний используют образцы определенной формы и раз- меров. Например, определение прочности на разрыв тонких листов бумаги и картона производят на образцах в виде полосок шириной 15 мм (для бумаги) или 50 мм (для картона), длиной 180 или 100 MV1, При статических испытаниях ани.зотропных листо-вы. материалов образцы выре.)ают вдоль и поперек рулона образцы, вырезанные вдоль рулона, имеют большее разрушающее напряжение и меньшее относительное удлинение при растяжении по сравнению с образцом, вырезанным поперек рулона. [c.184] Механические свойства гибких материалов (бумага, лакотка-ни, пленки) характеризуются таким условным параметром, ка( стойкостью к надрыву. Для его определения используют полоски материала шириной от 8 до 20 мм. Полоска пропускается в закрепленную в верхнем зажиме разрывной машины скобу, перегибается на 180 . после чего оба ее конца закрепляют в нижнем зажиме. Скоба имеет форму полукольца. В зависимости от ширины полоски радиус полукольца может иметь размеры от 5 до 13 мм. Таким образом, при натяжении полоски наибольшие усилия передаются на ее края. Стойкость к надрыву численно равна нагрузке в ньютонах, при которой происходит надрыв краев полоски. [c.185] Т вердостью называют способность материала сопротив-/ ляться внедрению в него другого, более твердого материала. В большинстве случаев при определении твердости электроизоляционных материалов, используется статический метод вдавливания инденте-ра в поверхность образца при заданной нагрузке. Обычно индентер представляет собой полированный шарик из закаленной стали с диаметром 5 мм. Твердость Н (Н/мм ) определяется глубиной вдавливания индентера по истечении 30 с после нагрузки и рассчитывается по формуле Н F (ndh). где F — нагрузка, Н d — диаметр шарика, мм h — глубина вдавливания. [c.185] Стойкость материалов и изделий к вибрациям определяется отсутствием механических повреждений, нарушением герметичности в случае герметизированных конструкций, сохранением в заданных пределах электрических параметров изоляции после воздействия в течение определенного времени вибрации с заданными параметрами (амплитудой ускорения, диапазоном частот и др.). Для вибрационных испытаний материалов и изделий используются специальные вибрационные стенды. [c.186] Для многих электроизоляционных материалов важным параметром является гибкость, которая обеспечивает сохранение высоких механических и электрических параметров изоляции при самых разнообразных механических деформациях. Методы определения гибкости основаны на определении числа перегибов тонкого материала, вызывающих его разрушение. Гибкость определяют с помощью приборов, называемых эластометрами. Для испытаний используют образец в виде полоски 25 x 200 мм, которая располагается вертика ьно и зажимается между двумя парами губок. Верхняя пара губок може+ поворачиваться вокруг горизонтальной оси на заранее установленный угол. К нижней паре губок подвешивается чашка с грузами. Гибкость определяется числом двойных перегибов, которые доводят образец до разрыва. При определении гибкости лаковых пленок тонкую медную фольгу с нанесенной лаковой пленкой изгибают вокруг стержней разных диаметров. Показателем гибкости служит наименьший диаметр стержня, при изгибе вокруг которого пленка еще не растрескивается. [c.186] Термические свойства диэлектриков. Поведение диэлектрика при нагревании характеризуется рядом свойств, которые в совокупности определяют его допустимую рабочую температуру. К важнейшим термическим свойствам материала относятся теплопроводность, теплоемкость, плавление и размягчение материала, тепловое расширение, нагревостойкость, стойкость к термоударам. [c.186] Теплопроводность определяет процесс отвода теплоты от нагретых проводников и магнитопроводов через слой электрической изоляции, а также и отвод теплоты из толщи электрической изоляции, нагретой за счет диэлектрических потерь. Количественно теплопроводность характеризуется коэффициентом теплопроводности Я, [Вт/( - К) или Вт/(м- С), который равен количеству теплоты. [c.186] Теплоемкость С [Дж/ (кг- К)1 вещества определяет то количество теплоты Q (Дж), которое необхрдимо для нагрева тела массой т (кг), от температуры Т,, до Т (К) и входит в уравнение Q Ст (Т— То). Время нагрева или охлаждения электроизоляционных конструкций зависит от теплоемкости используемых в них материалов, теплоемкость определяет количество теплоты, необходимой для их нагрева в ходе технологии изготовления и целый ряд других процессов. Удельная теплоемкость некоторых диэлектриков при нормальных температурах имеет значения щелочные алю-мосиликатные стекла — 300—1000 Дж/(кг-К), электротехнический фарфор и стеатит — 800—900, органические полимеры -1200—2200, нефтяные электроизоляционные масла — 1800—2501). вода — 4200 Дж/(кг- К). [c.187] Твердые кристаллические диэлектрики при нагреве плавятся и для них характерным параметром является температура плавления Т ц (К). Аморфные материалы переходят из твердого состояния в жидкое в интервале температур. Такой переход характеризуют температурой размягчения Тра ,м-Температуру размягчения таких диэлектриков, как битум, воск, и некоторых видов компаундов определяют методом кольца и шара . Для этого испытуемый диэлектрик заливается в цилиндрическое кольцо до самого верха (рис. 5.42, а). После затвердевания диэлектрика кольцо помещают на стойку и в центре поверхности кладут стальной шар. Стойку помещают в сосуд с жидкостью. При нагревании происходит размягчение диэлектрика и под нагрузкой, создаваемой шариком, он выдавливается из кольца. За Граам принимают температуру, при которой выдавленная масса коснется пластины, расположенной на глубине h. [c.187] Для жидких и аморфных вязких материалов (смол, компаундов) важным параметром является вязкость. Вязкость свойственна текучим телам, где имеет место сопротиЬление перемещению одной части (одного слоя) тела относительно другой. Это сопротивление характеризуется динамической вязкостью (Па-с) и кинематической вязкостью (м /с), равной отношению динамической вязкости к плотности материала. На практике пользуются условной вязкостью (ВУ), которая связана с динамической и кинематической эмпирическими соотношениями. Условная вязкость измеряется с помощью вискозиметров разных типов. С помощью капиллярных или универсальных вискозиметров ВУ измеряется,по времени истечения заданного объема жидкости через капилляр или сопло заданного диаметра. В ротационных вискозиметрах испытуемая жидкость загружается в пространство между коаксиальными цилиндрами, один из которых неподвижный, а другой вращается. ВУ определяется по затрате мощности на вращение цилиндра. Вязкость определяет электрические свойства электроизоляционных материалов и такие технологические процессы производства электрической изоляции, как пропитка твердых материалов лаками, компаундами, прессование материалов и изделий из них. Вязкость минерального масла определяет конвекционный теплоотвод от нагретых частей в окружающую среду в масляных трансформаторах, выключателях и других устройствах. [c.189] В процессе эксплуатации материалы и изделия подвергаются воз-дейетвмо различных старящих их факторов. В первую очередь к ним относятся нагрев и электрическое напряжение. Одновременно могут воздействовать влажность, химически активные вещества, радиация, механические нагрузки, в том числе вибрационные, глубокое охлаждение и целый ряд других. Способность электрической изоляции без повреждения и без недопустимого ухудшения практически важных для нее свойств выдерживать действие одного или нескольких факторов в течение времени, сравнимого со сроком эксплуатации, определяет ее стойкость к воздействию таких факторов. [c.189] Нагревостойкость электрической изоляции определяют по изменениям ее электрической прочности, тангенсу угла диэлектрических потерь, потере массы, механической прочности, а также других параметров при выдержке при повышенных по сравнению с рабочей температурах. Например, при температуре размягчения сильно снижается механическая прочность диэлектрика и деформация изделий увеличивается до опасных пределов и они выходят из строя. [c.189] Материалы, используемые в изоляции электрических машин, трансформаторов и аппаратов, по нагревостойкости разделяют на семь классов. Для каждого класса устанавливается определенная максимальная температура, при которой материал может длительно работать без ухудшения свойств (табл. 5.4). [c.190] Для материалов, работающих при больших температурах, классы нагревостойкости характеризуются температурами 200, 220 и 250 °С, а при еще более высоких — 275, 300 °С и так далее через каждые 25 °С. [c.190] Стойкость к термоударам определяется для хрупких материалов и изделий из них. Например, изоляторы из электротехнического фарфора должны выдерживать трехкратное нагревание без заметного ухудшения основных свойств. При определении стойкости к термоударам нагретые изоляторы погружают в ледяную воду, где выдерживаются определенное время. После выдержки кондиционируются на воздухе при комнатной температуре. Далее цикл нагрев — охлаждение повторяют. После трех циклов термоударов изоляторы кондиционируются и подвергаются электрическим испытаниям. [c.191] Физико-химические свойства диэлектриков. Электроизоляционные материалы имеют самую различную стойкость к разрушению (коррозии) при контактировании с водой, кислотами, щелочами, солевыми растворами, маслами, топливами, газами. При определении химостойкости образцы длительное время выдерживаются в условиях, наиболее близких к эксплуатационным, после чего определяют изменение их внешнего вида, массы, электрических и других параметров. Например, в нефтяных маслах при эксплуатации происходит коррозия погруженных в масло изоляции и металлов, в процессе которой образуются кислоты и масло стареет. Кислоты содержат и плохо очищенное масло. Количество кислоты в масле характеризуется кислотным числом, равным количеству граммов едкого калия, необходимого для нейтрализации всех свободных кислот, содержащихся в 1 кг испытуемого материала. [c.191] Влагостойкость диэлектрика определяется его способностью сорбировать влагу из окружающей среды (влажного воздуха). В процессе выдержки-во влажной атмосфере контролируют изменение, таких параметров диэлектрика, как удельное объемное сопротивление, электрическая прочность, сопротивление изоляции и другие. Параллельно определяют влагопоглощение образца w 100 (m. — m)/m, где т — начальная масса образца, т, — масса образца после его выдержки в течение времени во влажной атмосфере. [c.191] Водостойкость и водопоглощение определяются по изменению таких же параметров диэлектрика в процессе выдержки его в дистиллированной воде. [c.191] Вернуться к основной статье