Файл: Бабаянц, С. С. Микропроволочные элементы радиоустройств учебное пособие для подготовки рабочих на производстве.pdf

факторов. Герметически защищенные конструкции применяются для длительной работы при наиболее неблагоприятных эксплуата­ ционных условиях.

13-2. Условия эксплуатации и их влияние на работу элементов

Условия эксплуатации характеризуются в первую очередь климатическими факторами, т. е. изменениями температуры и влажности окружающего воздуха, действием воды, солнечной радиации, пыли и песка, а также биологическими факторами. Условия эксплуатации характеризуются также механическими нагрузками, которым подвергаются элементы.

Нормальными климатическими условиями принято считать такие условия, при которых температура окружающего воздуха лежит в пределах 20° С ± 5°, относительная влажность 50—80%,

может понижаться примерно до —70° С, при подъеме на высоту более 10 км температура также снижается. Изменение температуры влияет на нестабильность электрических характеристик элементов, что в свою очередь ведет к изменению электрических параметров радиоэлектронной аппаратуры. Из-за разных температурных коэф­ фициентов расширения материалов, применяемых при изготовлении элементов, могут возникнуть трещины, отслаивания покрытий, подтеки, обрывы проводов и пр.

В экваториальных районах температура воздуха в тени может повышаться в отдельных случаях до 40-ь45° С. В закрытых объек­ тах, находящихся под непосредственным воздействием солнца (на­ пример, в самолете, который стоит на земле), температура воздуха может достигать -|-70° С.

Обшивка лобовой части самолета, летящего со сверхзвуковой скоростью, может нагреваться из-за трения о встречный поток воздуха до температуры 150-н200° С; расположенная за ней аппа­ ратура может эксплуатироваться при температуре порядка -4-100° С и выше.

Повышение окружающей температуры вызывает увеличение сопротивлений проводниковых материалов, ухудшает изоляцион­ ные свойства диэлектриков. Появляются поверхностные токи утечки, уменьшается электрическая прочность диэлектриков, что может привести к пробою изоляции элементов.

Особенно вредным является действие повышенной влажности, периодически чередующейся с повышенной температурой и измене­ ниями атмосферного давления. Количество влаги, содержащейся в воздухе, может значительно различаться. В земной атмосфере влага содержится в виде паров воды, количество которых зависит от физических условий и климатических особенностей местности. В областях умеренного климата относительная влажность воздуха

176

составляет 65—70%, в пустынях 5—10%, а в тропиках 95—98% при одновременном повышении температуры воздуха до +40° С.

Вода легко вступает в соединения с другими химическими веще­ ствами. Вода способна проникать во все поры, трещины, каналы; она создает проводящие и полупроводящие мостики, повышая про­ водимость диэлектриков. Пары морской воды могут содержать соли тех веществ, которые растворены в морской воде.

Продолжительное действие влажности окружающего воздуха на незащищенные или полузащищенные элементы приводит к сле­ дующим видам нарушения работоспособности: а) коррозия медных проводов и обрыв обмотки; б) ухудшение изоляционных свойств материалов и возрастание диэлектрических потерь, вызывающее перегрев и дальнейшее снижение изоляционных свойств. Возникают токи утечки, изменяются электрические параметры трансформато­ ров, катушек индуктивностей; в) нарушение стабильности рабочей частоты в результате изменения параметров катушек индуктивно­ стей; г) пробой изоляции или короткое замыкание витков и выход из строя элемента.

В районах с влажным тропическим климатом воздух бывает заражен микроорганизмами (биологическая среда), которые вызы­ вают появление плесени. При этом ухудшаются изоляционные свой­ ства диэлектрических материалов, а при длительном воздействии плесени может происходить их разрушение.

Солнечная радиация пропорциональна количеству тепла, полу­ чаемому от Солнца, частично она поглощается атмосферой воздуха. В высоких слоях атмосферы она действует интенсивно, вызывая

содержаться 20—60 мг, в сельской местности до 0,25 мг пыли и песка. Пыль в районе промышленных предприятий может впиты­ вать химические соединения — хлор, аммиак, сернистый газ, вызывающие уменьшение сопротивления изоляции.

При подъеме на высоту происходит изменение атмосферного давления. Понижение давления окружающего воздуха до величины 1—3 мм pm. cm. сопровождается уменьшением его электрической прочности, что может привести к пробою воздушных промежутков. Кроме того, при пониженном давлении ухудшается отвод тепла от нагревающихся тел, в результате чего их температура повы­ шается .

Элементы, расположенные в аппаратуре на подвижных объектах (в поездах, самолетах, на судах), подвергаются воздействию вибра­ ции, ударов, ускорений. При этом на каждый элемент действует сила Р = mg, где т — масса элемента; g — величина ускорения.

Отношение силы Р , появляющейся в результате воздействия ускорения, к весу аппарата Рг называется перегрузкой G — PIP

177

Значение перегрузки G показывает, во сколько раз дополнитель­ ная сила Р больше собственного веса элемента Pv Перегрузки, вибрации, удары, ускорения могут изменять параметры элементов, вызывать обрывы проводов и разрушение конструкции элемента. Элементы, которые нормально выполняют свои функции при воз­ действии вибрации, называются виброустойчивыми. Вибропрочными и ударопрочными называются элементы, способные противо­ стоять разрушающему воздействию длительной вибрации в заданном диапазоне частот и ускорений, а также действий ударов заданной величины и длительности.

13-3. Способы герметизации

Для защиты элементов применяются следующие технологиче­ ские мероприятия: а) пропитка; б) заливка; в) обволакивание; г) опрессовка пластическими массами; д) герметизация.

Пропиткой называется процесс заполнения пор, трещин, капил­ ляров изоляционных материалов, а также пустот между конструк­ тивными элементами изделия, например между слоями и витками обмоток. Количество влаги Q, проникающее через электроизоля­ ционный пропиточный материал площадью S и толщиною h за время т, определяется формулой:

где — коэффициент влагопроницаемости материала; Ар — раз­ ность давлений водяных паров между обеими сторонами мате­ риалов.

Выбор электроизоляционных материалов — бумаг, пленок, тка­ ней и твердой изоляции определяется не только величиной пробив­ ной электрической прочности, но и пропитывающей способностью, т. е. способностью впитывать в себя жидкие пропиточные и заливоч­ ные материалы. Во всех случаях, когда используются бумаги или стеклоткань, катушки до заливки компаундом предварительно подвергаются вакуумной пропитке. Из различных бумаг наилучшей пропиточной способностью обладают микалентная, пропиточная и крепированная. Хорошо пропитываются стеклоткань и стеклолента .

Из формулы (13-1) следует, что с увеличением толщины мате­ риала соответственно возрастает его влагозащитное действие. Пропитка повышает электрическую прочность изоляции, повы­ шает собственную емкость обмоток, так как диэлектрическая про­ ницаемость пропиточных материалов выше диэлектрической про­ ницаемости воздуха. Для некоторых катушек индуктивности сле­ дует выбирать пропиточные материалы с большой величиною диэлектрической проницаемости, чтобы уменьшить собственную емкость обмоток. Пропитка закрепляет («цементирует») витки провода в катушке, увеличивает механическую прочность намо­

178

точных изделий, улучшает их тепловой режим и повышает тепло­ стойкость. Кроме того, пропитка повышает химическую стойкость, путем применения пропитывающих составов химически стойких в отношении паров кислот, щелочей и т. п., что увеличивает срок действия изделия. Для изделий, работающих в легком тепловом режиме, операцию пропитки можно исключить.

Заливка заключается в заполнении жидким электроизоляцион­ ным составом свободного промежутка между заливаемым изделием и стенками заливочной формы. Этот метод позволяет получить изде­ лия строго определенных размеров. В сочетании с пропиткой влаго­ защитные свойства заливки значительно повышаются.

Обволакиванием называется процесс нанесения слоя электро­ изоляционного материала на поверхность изделия. Нанесенный слой удерживается на поверхности в результате адгезии обволаки­ вающего состава. Способ весьма прост. Покрытие на поверхности изделия неравномерно по толщине, особенно на заострениях, ребрах и других местах, где покровной состав стекая образует лишь тончайшие пленки. Нанесение обволакивающего состава производят окунанием, пульверизатором, кистью или под давлением.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации элементов пропитка, заливка и обволакивание могут применяться раздельно и в любых сочетаниях.

Опрессовка пластическими массами элементов в целях защиты представляет собой частный случай обволакивания. Так же как и при обволакивании, защитный слой, наносимый на поверхность деталей или узлов, удерживается лишь за счет механического сцепления и в силу наличия адгезионных свойств используемых пластических масс.

Однако пропитка, заливка и обволакивание не обеспечивают полной герметизации, т. е. не могут полностью исключить проник­ новение влаги внутрь конструкции. Это объясняется тем, что мате­ риалы обладают пористой структурой и геометрические размеры пор превышают диаметр молекулы воды. Кроме того, вдоль выво­ дов элементов образуются капилляры на границе соприкосновения материалов, обладающих различными коэффициентами линейного расширения.

Герметизацию элемента можно произвести, помещая его в герме­ тически запаянный футляр. Герметизация выводов элемента про­ изводится впаиванием стеклянных изоляторов (рис. 13-1). При достаточной механической прочности футляра может быть обеспе­ чена защита от непосредственного проникновения в него влаги. Футляр или кожух, в котором находится элемент, заполняется заливочным составом. Для повышения надежности работы элемен­ тов, имеющих подвижные контактные группы, например реле, футляр заполняется инертным газом, исключающим доступ кисло­ рода. Учитывая резкое увеличение массы и размеров элемента, герметизацию элементов с помощью футляров применяют огра­ ниченно.

179