ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электрические свойства из "Битумные материалы" Электрические свойства битумов имеют большое значение, поскольку их используют в электротехнической промышленности в качестве изоляционной массы для заливки трансформаторов, пропиточного материала для конденсаторов и изоляционного материала для кабелей. [c.40] Электрическая прочность. Электрическая прочность материала — это максимальный градиент потенциала, которому можно подвергнуть материал и при котором не обнаруживается видимого и (или) слышимого электрического разряда. Значение электрической прочности является функцией формы электродов и расстояния между ними. Электрическая прочность, кроме того, зависит от скорости увеличения напряжения. [c.40] Прохождение электрического тока через жидкости и твердые тела может сопровождаться различными деструктивными эффектами, вызывающими пробой диэлектрика. Это явление объясняется термическим разрушением, когда количество тепла, образующегося при прохождении электрического тока, больше, чем может быть отведено при данной теплопроводности тела. В жидкостях могут образоваться газовые пузырьки, в которых происходит разряд, способствующий электрическому пробою в самой жидкости. Разряды, образующиеся в пустоте, являются частой причиной пробоя промышленных изделий, в битумах при прохождении электрического тока могут образовываться хорошо проводящие его продукты разложения, такие, как углерод, которые могут замкнуть электроды. [c.40] Диэлектрические потери и удельная электропроводность. Постоянные дипольные молекулы,, являющиеся характерными структурными элементами конденсированных систем, оказывают воздействие на окружающие молекулы. В результате этого свободное вращение затрудняется. [c.41] Посколь су это уравнение справедливо только в случае сферических молекул, оно позволяет получить довольно грубо приближенные данные. Основной смысл уравнения заключается в пропорциональности между временем релаксации и вязкостью при постоянной температуре. [c.41] Тангенс меняется с изменением частоты и достигает максимума при частоте, при которой поглощение энергии становится максимальным. Обратная величина этой характерной частоты может быть принята за период релаксации. Помимо диэлектрических потерь возможны также потери, связанные с омической проводимостью. [c.41] Аналогичным поведением могли бы характеризоваться также многокомпонентные системы, какими являются битумы, и при невысокой температуре в них может произойти увеличение диэлектрических потерь в результате электропроводности. Однако трудно себе представить какую-либо связь между пространственными зарядами и максимумом диэлектрических потерь при высоких температурах, когда носители зарядов более подвижны. [c.42] Проводимость битумов этих же типов была измерена непосредственно при напряженности поля 20 ООО В/см. При низких температурах, когда вязкость высока, удельная электропроводность составляет всего 10- Ом- -см 1 и. менее. Она быстро возрастает с ростом температуры вследствие большей подвижности частиц при пониженной вязкости. Максимальная измеренная удельная электропроводность, равная 50 и 41Ом- -см , была у мексиканского остаточного и светлоокрашенного битума при 90 °С. Для сравнения можно отметить, что удельная электропроводность ультрачистой воды равна 5-10 Ом -см- [46]. [c.42] Поляризация и диэлектрическая проницаемость. Вещество состоит из положительно заряженных атомов ядер, окруженных отрицательно заряженными электронными облаками. При наложении внешнего электрического поля электроны слегка смещаются по отношению к ядру. В результате индуцируется дипольный момент, который обусловливает так называемую электронную поляризацию. [c.43] Молекулы сложных веществ построены из атомов различных ТИПОВ и эти атомы сдвигают свои электроны несимметрично. Такое смещение происходит в сторону атомов с более сильными связями. Таким образом, атомы могут приобретать заряды противоположной полярности, и внешнее электрическое поле, действуя на эти заряды, будет стремиться к нарушению состояния равновесия этих атомов. Такое смещение атомов или групп атомов относительно друг друга носит название атомной поляризации. [c.43] Асимметричное распределение зарядов между отдельными частями молекулы обусловливает наличие постоянных дипольных моментов, которые существуют и в отсутствие внешнего поля. Наложение электрического поля вызывает образование вращательного момента у молекул, которые стремятся повернуться в направлении поля. В электрическом поле молекулы располагаются таким образом, что положительно заряженный полюс одной из них примыкает к отрицательному полюсу средней молекулы, и так до тех пор, пока молекулы не достигнут электрода той своей частью, которая несет противоположный ему заряд. Это и есть ориентационная поляризация. [c.43] Здесь z — число ближайших соседей молекулы, на которые ее-ориентирующее действие уже не распространяется osvфункция произведения косинуса угла дипольных моментов двух взятых молекул и экспоненциальной функции высоты среднего энергетического барьера. Так как угол у может меняться от О до 180 °С, его косинус может иметь значения от -Н 1 до —1. [c.44] Данные Сааля и сотрудников [42] показали, что диэлектрическая проницаемость битумов с увеличением температуры возрастает. Эти данные были получены при эффективной напряженности поля 20 ООО В/см и частоте 50 Гц при температурах от 5 до 100 °С. В указанных пределах диэлектрическая постоянная принимает значения от 2,5 до 3,3. Это величины того же порядка, как и полученные Вальтером [48] для четырех битумов при температурах от 10 до 150°С. Диэлектрическая проницаемость каменноугольного пека больше, чем у битумов, и в пределах О—120 °С возрастает с 3,4 до 4,63. Такое поведение противоположно поведению обычных жидкостей, диэлектрическая постоянная которых с повышением температуры уменьшается. Поэтому у битумов ориентационная поляризация с ростом обратной величины абсолютной температуры уменьшается. [c.44] Значения А я В Для битумов, исследованных Саалем, приводятся в табл. 1.5. Там же приведены значения А и В, основанные на данных Вальтера, для каменноугольного пека. Вид зависимости л/У, рт 1/Г для битумов 1 и 9 приведен на рис. 1.2. [c.45] Верхний предел температур во всех случаях является максимальной температурой, при которой была измерена диэлектрическая постоянная. Данные табл. 1.5 и рис. 1.2 показывают, что битум 9 является единственным из данной серии продуктов, для которого величина В при температуре выше 70 °С имеет положительное значение. В указанной области температур этот битум ведет себя как обычная полярная жидкость. [c.45] Константа А представляет собой отношение поляризации сме-ш,ения Пд к 1/ . Так как Лд меньше У , порядок величины А находится в пределах, ожидаемых для битумов. Для каменноугольного пека в интервале 30—90 °С значения А получаются более высокими, и создается впечатление, что поляризация смещения в данном случае увеличена за счет пространственного заряда или межфазной поляризации. При 100 °С и выше этот тип поляризации, по-видимому, уменьшается. В связи с тем, что пеки содержат суспендированные углеродистые частицы, высокие значения А могут также быть частично обусловлены диэлектрическими потерями, обусловленными омической проводимостью. [c.47] Вернуться к основной статье