Гігроскопічність діелектриків

У першу чергу вплив підвищеної вологості повітря відбивається на зменшенні поверхневого опору діелектриків. Це пов'язане з появою на їхній поверхні великих водяних крапель і плівок. Здатність діелектриків змочуватися водою характеризується крайовим кутом змочування Θ краплі води, нанесеної на плоску поверхню – показати на малюнку. Чим менше Θ – тем сильніше змочування, для поверхонь, що змочуються, Θ <°90 С, для, що змочуються - Θ >°90, рис.2.1.

Рис.2.1. Змочувані та незмочувані поверхні

При наявності в діелектрику об'ємної пористості або при нещільній структурі волога попадає й усередину матеріалу.

Для захисту поверхні електроізоляційних деталей від дії атмосферної вологості їх покривають спеціальними лаками, що не змочуються водою.

Діелектрик, поміщений у середовище з деяким іншим рівнем вологості, протягом деякого часу досягає рівноважний із середовищем стану в результаті процесів зволоження або сушіння. Для волокнистих діелектриків установлюється кондиційна вологість, відповідна до рівноважної вологості матеріалу, якщо він перебуває в повітрі в нормальних умовах. Наприклад, для кабельного паперу кондиційна вологість установлюється рівної 8%. На гігроскопічність матеріалу найважливіший вплив виявляє будова матеріалу і його хімічний склад. Сильно пористі матеріали, природно, більш гігроскопічні, чому матеріали щільної будови. Для ілюстрації приведемо відомості про розміри пор (в ангстремах, 10^{-10 м) для деяких матеріалів, табл.2.2.}

Табл.2.2. Розміри пор у діелектриках.

Макропори в кераміку	10^3 – 10^6
Капіляри у волокнах целюлози
Пори в стінках волокна	10-100
Міжмолекулярні пори	10-50
Внутрішнмолекулярні пори	До 10

Для порівняння вкажемо, що ефективний діаметр молекули води рівний приблизно 3 ангстрема. Тому уникнути гігроскопічності матеріалів, особливо органічних, з великими молекулами, практично неможливо.

Кількість поглиненої діелектриком води не повністю відбиває ступінь зміни властивостей матеріалу при зволоженні. Якщо поглинена волога утворює подовжені нитки або плівки, які можуть пронизувати міжелектродний проміжок, то навіть незначна кількість вологи приводить до різкого зниження електричної міцності ізоляції. Якщо ж вода розподіляється за обсягом матеріалу рівномірно, то вплив вологи буде менш істотним.

Найбільш помітне падіння електричної міцності має місце для діелектриків, що містять розчинні у воді домішки, що створюють електроліти з високою питомою провідністю.

Ще один ефект. При зволоженні діелектрика в ньому значно збільшуються діелектричні втрати в зміннім електричнім полі, що приводить до додаткового нагрівання ізоляції, але може приводити й до додаткового просушування ізоляції.

Дата добавления: 2014-01-04