9. Физико-механические и химические свойства диэлектриков.

1. Механические свойства диэлектрика.

σ_р, σ_из, σ_сж – прочность диэлектрика на разрыв, изгиб и сжатие соответственно.

.

А также ещё одна характеристика – вязкость.

2. Тепловые характеристики диэлектриков.

Нагревостойкость характеризуется Т_доп – допустимой максимальной температурой, при которой электрические и механические характеристики находятся в допустимых пределах.

При Т>T_доп у органических диэлектриков резко ухудшаются механические характеристики σ_р<σ_рдоп – размягчение и т.д.

При Т>Т_доп у неорганических диэлектриков резко ухудшаются электрические характеристики: R_из<R_издоп, tgδ>tgδ_доп, U_пр.

По нагревостойкости изоляционные материалы разделяются на группы, называемые классами нагревостойкости.

Классы нагревостойкости Таблица 2.2

Класс нагревостойкости	Y	A	E	B	F	H	C
Трmax, ˚C	90	105	120	130	155	180	>180
	Органические диэлектрики			Неорганические диэлектрики с органическими связующими (стеклотекстолит, миканит, слюдянид)			Неорганические диэлектрики (керамика, слюда, стекло; искл: фторопласт4 (С2F4)n, полиэмид)

Т_рmax – наибольшая температура, при которой срок службы диэлектрика равен номинально установленному V=V_он.

Правило ΔТ:

Т+ΔТ V в 2 раза;

Т-ΔТ V в 2 раза;

ΔТ=6..12˚С – приращение температуры при котором срок службы диэлектрика изменяется в 2 раза для различных классов.

Срок службы диэлектрика, определяемый тепловым старением: .

тк_ρ – температурный индекс – температура, при которой средний срок службы V=20000 часов.

γ_т – удельная теплопроводность.

– тепловой поток, где ΔS – порщадка, перпендикулярная потоку; а Δl – градиент температуры.

γ_т, Р_Т, U_Тпр.

Наименьшей теплопроводностью обладает воздух.

[γ_т]=; для воздуха γ_т=0,05;

для кварцевых окислов алюминия, фарфора γ_т=12,5.

γ_т=аγ; где γ – удельная электропроводность.

тк_l – температурный коэффициент теплового расширения – характеризует относительное изменение величины при изменении температуры на 1˚.

При соединении различных материалов , величины тк_l должны быть близки, чтобы при изменении температуры на возникали механические напряжения в месте соединения.

Термопластичность – важная характеристика для лаков и эмалей; характеризуется максимальной температурой и временем, в течении которого лаковая плёнка или эмаль не растрескивается.

Морозостойкость. Т, U_пр, σ_пр.

3. Влагостойкость диэлектрика.

Влагостойкость – это свойство диэлектрика сохранять электрические и механические характеристики в допустимых пределах при воздействии влаги.

Н₂О, R_из, U_пр.

.

Гидролитическая стойкость.

Гидролиз – это процесс взаимодействия вещества с водой.

Диаметр молекул воды порядка 10^-10м.

Размеры межмолекулярных пор порядка 10^-6..10^-10м.

Поглощение воды или гигроскопичность характеризуется относительной влажностью ψ в %.

G₀ – вес сухого диэлектрика.

G – вес влажного диэлектрика при заданных условиях увлажнения: температура, время, ψ_в – относительная влажность воздуха. Обычно Т=20˚С; τ=24 или 48 часов; ψ_в=100%.

m – реальная масса воды, содержащаяся в 1м³ воздуха при температуре Т.

m_max – масса воды, содержащейся в максимально возможном количестве в 1м³ воздуха при температуре Т.

Рисунок 2.21

Нормальные условия: Т=20˚С; ψ_в=70%; τ=48 часов.

По весу поглощённой влаги нельзя судить о изменении электрических характеристик. Большое значение имеет характер распределения влаги внутри материала.