Файл: Доценко Н.С. Долговечность элементов радиоэлектронной аппаратуры (влияние влаги).pdf

Как видно из табл. 4, материалы типа полиэтилена и гуттаперчи, находясь в условиях повышенной влаж­ ности, практически не меняют электрических свойств. Так, гуттаперча, поглотив 4% влаги, практически не изменила своего удельного объемного сопротивления. Материалы типа ацетобутирата и триацетатцеллюлозы при поглощении 3% воды снижают удельное объемное сопротивление на порядок, в то же время оставляя его

взависимости от времени дают основание полагать, что само по себе поглощение веществом некоторого количе­ ства влаги еще не определяет свойства материала проти­ востоять действию влажности. Определяющим фактором

вэтом случае является не количество поглощенной влаги, а форма ее распределения в материале, которая обусловливается физико-химической структурой мате­ риала. Поглощенная материалом влага может распо­

лагаться или в виде сферических образований, или в в виде нитей и пленок, причем наиболее благоприятной формой, в смысле наименьшего влияния на электриче­ ские характеристики, является сфера. На рис. 12 при­ ведена зависимость tg б увлажненного диэлектрика от частоты электрического поля при различных формах распределения влаги в нем. Как видно из рис. 12, в слу­

70

чае распределения влаги в материале в виде сфер tg б значительно ниже случая распределения влаги в виде нитей.

Неоднородную систему, в которой полупроводящим включением является вода, можно рассчитать, причем эти расчеты покажут влияние формы включения на элек­ трические свойства диэлектрика, в частности на tg б и е. В зависимости от структуры материала и его полярно­ сти включения в нем будут изменяться от сферы для неполярного материала до вытянутого сфероида для по­ лярного материала.

Расчет классической системы с полупроводящими включениями определенной формы показывает, что за­ висимость tg б — f (со) имеет максимум, расположение которого определяется электропроводностью и формой

гр _______ 2е0 -f- et_____

ЗбзхІО11 (2у0 + У]) '

Здесь q — объемная концентрация поглощенной воды, Уі и ех —• проводимость и диэлектрическая проницаемость воды, у0 и е0 — проводимость и диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

Поскольку обычно можно считать у0 = 0, вышеприведенные зависимости упрощаются:

к — - 9?в° - ,

ъ Ѵ 1+ k

71

Так как обычно ft <1, то

Шшах ~ 1/Т И tgömax ~ k!2.

Как видно из приведенных выражений, величина tg ömax зависит от ft, т. е. от величины q и от соотношении е0 и Sj, поэтому при испытаниях изоляционных материалов снимают зависимость tg б = / (со), чтобы обнаружить увлажнение изоляции.

Подобное распределение влаги имеет место для неполярных и малополярных материалов типа полиэтилена, полистирола, очищенного каучука и др. Опытные данные из частотной зависи­ мости tg б для неполярных материалов показывают, что влияние поглощенной влаги на tg б сказывается в области высоких ча­ стот, когда tg б начинает расти. Эти диэлектрические потерн бу­ дут потерями проводимости от воды, причем в значительной сте­ пени будут определяться наличием растворимых электролитов в ней. Влияния этой формы включений на удельное объемное сопротивление и на электрическую прочность обнаружить не

полученные для ряда неполярных материалов после 50-суточного пребывания их в воде. Результаты табл. 5 показывают, что удель­ ное объемное сопротивление исследованных материалов не

изменилось за 50 суток пребывания их в воде, a tg б увеличился, особенно заметно для эскапона.

Распределение влаги в материале в виде вытянутых сфероидов

Формулы для расчета системы со сфероидальными включе­ ниями связывают величины tg б и s не только с количеством по­ глощенной влаги и ее проводимостью, но и с формой частицы. Для упрощения расчетов рассматривались сфероиды одинаковой формы с осями, параллельными полю. Были получены следую­

щие соотношения:

8[УѴ е' = еоо + 1 + соЧ2

е. Мал

е " = ____ t

1 + соЧ2

72

Чтобы подчеркнуть значение формы распределенной в диэ­ лектрике частицы воды, была построена кривая (рис. 14), отно­

сящаяся к гипотетическому диэлектрику с е2 = 41 в! и tgömax= = 0,01. Из рисунка видно, что количество воды qr, распределен-

%

73