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

ной в диэлектрике, необходимое для создания данного угла диэ­ лектрических потерь, зависит от соотношения осей сфероида а/Ь. По мере увеличения отношения осей частота comax уменьшается.

Направление осей сфероидов мало влияет на электрические свойства диэлектрика. Длинные тонкие трещины, содержащие даже незначительное количество проводящего материала, обус­ ловливают значительные потери на низких частотах. Смещение максимума tg б в область низких частот при изменении формы

кое снижение электрической прочности пластмасс при дли­ тельном нахождении их в условиях повышенной влажности. Поскольку материалы, приведенные в табл. 7, сильно меняют £ Прі менее чувствительную к влаге, то в них форма расположе­ ния поглощенной влаги должна быть в виде вытянутых сферои-

Таблица 6

Влияние формы включений воды в парафине на величину и положение максимума tgö

74

дов. В приведенных полярных материалах группы — ОН и — NH притягивают молекулы воды и создают таким образом проводя­ щие пути, что резко снижает электрические характеристики.

Таблица 7

Изменение электрической прочности Е пр, кв!AIM некоторых пластмасс под влиянием повышенной влажности

Через 1 месяи.

Распределение влаги в материале в виде сплошных каналов, отчасти замыкающих электроды

В 117 ] рассматривается возможность учета влияния погло­ щенной влаги в этом случае. Расчет ведется на объем диэлектрика в 1 елі3. Ни числа каналов, ни площади их поперечного сечения, ни их фактической длины мы не знаем. В расчете заменяем все эти каналы одним эквивалентным каналом длиной I = k a и се­

чением S = где Ан — коэффициент извилистости. Сопротив-

«и

ление такого канала г = рBk j q , где рп — удельное сопротивле­ ние воды. Если q — количество поглощённой влаги — невелико,- то, обозначив через р0 удельное объемное сопротивление сухого материала, для величины удельного объемного сопротивления увлажненного материала, содержащего q г воды на единицу объема, получим выражение:

75

Полученное выражение показывает, что с ростом количества поглощенной влаги удельное сопротивление увлажненного диэ­ лектрика падает, подчиняясь гиперболической зависимости. Величина tg б для этого случая определяется по формуле:

COB80PDA,t

1

где е0

Збя-1011 ‘

С ростом q может уменьшаться ft,, благодаря заполнению каналов водой, что сокращает путь тока от электрода к электтроду. Поэтому с увеличением q можно ожидать не линейной зависимости tg б от q, а скорее экспоненциальной. Подобный случай распределения влаги возможен для волокнистых мате­ риалов типа бумаги (рис. 15), при больших значениях q = = (0,08 -ь- 0,1) г/см3. При меньших значениях поглощенная влага не дает каналов, замыкающих электроды.

7. Влияние поглощенной влаги на неорганичесние диэлентрики

Важнейшими неорганическими изоляционными ма­ териалами являются стекла; керамические материалы; слюда и ее производные; природные минеральные ма­ териалы— мрамор, асбест, шифер, тальк, талькохлорид и др.

По воздействию влаги эти материалы можно разде­ лить на материалы, поглощающие влагу всем объемом благодаря открытой пористости или неплотной струк­ туре, и материалы, дающие поверхностную пленку воды, ухудшающую поверхностные свойства материала, т. е. его поверхностное сопротивление, в то время как удель­ ное объемное сопротивление, tg б и Епр остаются неиз­ менными. К первой группе следует отнести мрамор, ши­ фер, асбест и другие природные минералы, а также ас­ бестоцемент, являющийся прессованным материалом, чисто неорганического состава. Все указанные материалы обладают высокой влагопоглощаемостью, обусловленной наличием капилляров. Например, после суточной вы­

76

Ввиду большого влагопоглощения и электрические свойства этих материалов резко ухудшаются при увлаж­ нении. На рис. 16, а приведена зависимость рк предва­

рительно высушенного мрамора (кривая 1) от времени выдержки при 80%-ной о. в. В табл. 8 приводятся элек­ трические характеристики этих материалов в сухом и в увлажненном состоянии. Как видно из табл. 8 элек­ трические характеристики при действии 98%-ной о. в. резко ухудшаются. Для уменьшения влагопоглощаемо­ сти и улучшения электрических свойств эти материалы

а)

можно пропитывать битумом, парафином, стиролом с последующей его полимеризацией, и другими соста­ вами. При пропитке капилляры почти заполняются про­

77

скопичным, а значит и электрические параметры ста­ новятся стабильными при пребывании в условиях по­ вышенной влажности. Так, на рис. 16, а приводится зависимость ру пропитанного парафином мрамора (кри­

вая 2) от времени нахождения его в условиях 90%-ной о. в. Пропитка асбестовой бумаги маслянобитумным ла­ ком повышает ее электрическую прочность с 5,0 до 10 кв/мм, в удельное объемное сопротивление от ІО8 до 1011 ом-см. Влагопоглощение снижается до 4—6% (не­ пропитанный асбест имеет влагопоглощение более 10%). Асбестоцемент, у которого электроизоляционные свой­ ства весьма низки, после пропитки парафином и 24-ча­ сового пребывания в гигростате имеет рѵ = 10° ом-см

и среднюю электрическую прочность 2,5 кв/мм. Экспе­ риментальные исследования влагопоглощаемости слюды [14] дали следующие результаты: водопоглощаемость мусковита в среднем составляла 2,2%, а флогопита — 2,7%. Данные измерения рк слюды в продольном направ­

лении в зависимости от окружающей влажности при­

слюды как в продольном (кривая 4), так и в поперечном (кривая 3) направлении в зависимости от времени вы­ держки т при 80%-ной о. в. показано на рис. 16, б. В обоих случаях рѵ уменьшается, однако в продольном

направлении наблюдается более резкое снижение удель­ ного сопротивления после кратковременного пребыва­ ния материала при повышенной влажности и более силь­ ное плавное дальнейшее понижение по мере пребывания материала в условиях повышенной относительной влаж­

78