Вопрос 16.Влажностные свойства диэлектриков

Все изолирующие материалы поглощают влагу. Так как размер
молекулы воды составляет примерно 2, 7 • 10~9 м, это позволяет ей
проникать даже в поры таких диэлектриков, как стекло.

Интенсивность и количество проникающей в материал влаги
зависят в основном от состава и строения материала. Чем выше химическое сродство между молекулами воды и изоляционного материала, тем сильнее их взаимодействие и выше влагопоглощение. Наличие пор, сообщающихся с атмосферой, приводит к снижению влагостойкости материала, в то время как плотная его структура затрудняет проникновение воды и повышает влагостойкость.

Влагостойкость — это способность материала сохранять свои
эксплуатационные свойства при воздействии влаги.

Нанесение лакокрасочных покрытий, пропитка лаками, маслами и компаундами, опрессовка пластмассами повышают влагостойкость материала, но полностью не исключают проникновения влаги в его объем. В композитных конструкциях критичными
с точки зрения проникновения влаги в объем являются места сопряжения материалов с различными термомеханическими свойствами (спаи стекла с металлом, керамики с металлом, пластмассы с металлом).

Твердые материалы обладают различной способностью смачиваться водой, нанесенной на поверхность тела.

Влажностные свойства диэлектриков определяются гигроскопичностью (влагопоглощаемостью), водопоглощаемостью и влагопроницаемостью.

Гигроскопичность (влагопоглощаемость). Электроизоляционный
материал, находящийся в условиях влажности окружающей среды, постепенно поглощает влагу из воздуха.

Способность материала поглощать водяные пары из окружающей атмосферы называется гигроскопичностью. Гигроскопичность материалов зависит от их строения и химической природы.

Материалы, содержащие капилляры, в которые может проникать влага, более гигроскопичны, чем материалы плотного строения. Лишенные пор материалы, например керамика или стекло, накапливают поглощенную из окружающей среды влагу на своей поверхности в виде тонкой пленки. Эта влага не проникает вглубь материала, и такие материалы обладают только поверхностной гигроскопичностью.

Повышение влажности, как правило, ухудшает электрические свойства диэлектриков (удельное электрическое сопротивление р, электрическую прочность Епр, диэлектрическую проницаемость ε, тангенс угла диэлектрических потерь tgδ). Одно и то же количество поглощенной влаги по-разному влияет на электроизоляционные свойства разных материалов.

Если поглощенная влага способна образовывать внутри изолятора области, которые пронизывают весь промежуток или значительную часть промежутка между электродами, то даже весьма малые количества поглощенной влаги приводят к резкому ухудшению электрических свойств изоляции.

Если же влага распределяется по объему электроизоляционного материала в виде отдельных, не соединенных между собой малых включений, то влияние влаги на электрические свойства материала менее существенно.

Для несмачивемых материалов уменьшение поверхностного удельного электрического сопротивления р, при выдержке во влажной среде незначительно, так как влага даже в виде росы образует на их поверхности отдельные капли, а не сплошную водяную пленку.

Наиболее заметное ухудшение электрических свойств наблюдается у пористых материалов. Анизотропные материалы впитывают влагу в разных направлениях с различной скоростью. Так, в слоистых пластиках влага с большей скоростью распространяется вдоль слоев, а у дерева — вдоль волокон.

Гигроскопичность, определяется отношением массы увлажненного образца к его первоначальной массе: Для оценки гигроскопичности образцы твердых диэлектриков высушивают и помещают в атмосферу с относительной влажностью 96...98 % при нормальной температуре на 24...48 ч. По истечении времени выдержки образцы взвешивают и определяют увеличение массы по сравнению с первоначальной массой.

Водопоглощаемость. Иногда электроизоляционные материалы
соприкасаются не только с воздухом, содержащим пары воды, но и непосредственно с водой. В таких условиях работает изоляция открытых установок, которые подвергаются действию атмосферных осадков; изоляция радиоэлектронной аппаратуры на кораблях или изоляция деталей в насосах. В таких случаях представляет интерес водопоглощаемость.

Водопоглощаемость — это способность материала поглощать воду.

Водопоглощаемость, определяется относительным приращением массы образца после выдержки его в воде в течение 24 ч.

Влагопроницаемость. Большое практическое значение при оценке защитных покрытий имеет влагопроницаемость — способность материала пропускать сквозь себя пары воды.

Большинство материалов в той или иной степени пропускают воду. Только для стекол, хорошо обожженной керамики и металлов влагопроницаемость фактически равна нулю.