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] Поскольку это уравнение справедливо только в случае сферических молекул, оно позволяет получить довольно грубо приближен-ные 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] Битумы обнаруживают тенденцию к образованию максимума диэлектрических потерь при более высоких температурах. На основании своих более поздних исследований, проведенных на битуме, в котором он увеличивал содержание асфальтенов, Сааль [44] объяснил это явление эффектом Максвелла — Вагнера. В этом случае диэлектрик состоит из двух или более компонентов с различными диэлектрическими постоянными и проводимостями. В подобных системах обычно имеются такие носители зарядов, которые могут перемещаться в теле диэлектрика на определенное расстояние. Когда движение носителей зарядов задерживается (в результате их захвата в самом теле диэлектрика или на поверхности раздела либо в результате невозможности их разряда и отложения на электродах), наблюдается появление пространственных зар дов [451, вызывающих искажение макроскопического поля. Это явление возникает также в результате поверхностной поляризации. [c.42] Аналогичным поведением могли бь1 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 п оля-ризацию. [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, котораяТ1ёсёт противоположный ему заряд. Это и есть ориентационная поляризация. [c.43] Здесь Z — число ближайших соседей молекулы, на которые ее ориентирующее действие уже не распространяется os — функция произведения косинуса угла дипольных моментов двух взятых молекул и экспоненциальной функции высоты среднего энергетического барьера. Так как угол 7 может меняться от О до 180 °С, его косинус может иметь значения от + 1 до —1. [c.44] Значения А vi В для битумов, исследованных Саалем, приводятся в табл. 1.5. Там же приведены значения А тл В, сснсванные на данных Вальтера, для каменноугольного пека. Вид зависимости я/У, от Т 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] Вернуться к основной статье