ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электрические дендриты в полимерах из "Электрические свойства полимеров Издание 3" Электрические дендриты возникают в местах резко неоднородного поля (например, на конце иглы, внедренной в образец полимера) при подаче напряжения частотой 50 Гц или импульсного напряжения достаточно большой амплитуды. Электрические дендриты могут прорастать также под влиянием частичных разрядов, развивающихся между электродом и образцом, или во внутренних порах в полимере. Время развития пробоя вследствие прорастания дендритов в зависимости от условий опыта может изменяться от нескольких секунд до многих часов [4, с. 85]. [c.147] В прозрачных полимерах дендриты легко обнаруживаются невооруженным глазом или с помощью микроскопа, в непрозрачных полимерах дендриты можно обнаружить после изготовления тонких срезов полимера вблизи высоковольтного электрода. Установлено, что электрические дендриты в полимерах представляют собой полые трубочки диаметром около 1 мкм, постепенно сужающиеся на конце. Это доказывается специальными опытами, в которых ветки дендритов заполняют жидкими флуоресцирующими составами. В процессе образования дендрита выделяются газообразные продукты разложения полимера. [c.147] Рост дендритов сопровождается световыми вспышками и частичными разрядами, которые фиксируются обычными индикаторами частичных разрядов [4, с. 87]. По мере увеличения длины дендритов амплитуда разрядов возрастает. Общая длина дендрита в начале его образования растет сравнительно быстро, затем рост замедляется и, наконец, перед пробоем вновь усиливается (см. рис. 92). Рост электрических дендритов ускоряется, если применять полые иглы, обеспечивающие отвод газа из ствола дендрита (рис. 93). По-видимому, частичный отвод газа имеет место и при обычных игольчатых электродах, если образец выдержать в течение некоторого времени без напряжения после такого отдыха рост дендритов ускоряется. Длина ветвистых побегов увеличивается с повышением температуры (см. рис. 92) и зависит от полярности иглы положительному потенциалу иглы соответствует большая длина дендрита, чем отрицательному. [c.148] Развитие дендритов в полимерах проходит две стадии. Ранняя стадия соответствует зарождению дендрита и охватывает период времени от момента приложения напряжения до возникновения дендрита — з. Момент возникновения дендрита фиксируется либо визуально под микроскопом, либо с помощью индикатора частичных разрядов по появлению начальных электрических разрядов в образце. Принято считать [115], что возникновение дендрита соответствует появлению вблизи игольчатого электрода канала неполного пробоя длиной 10—20 мкм. Вторая стадия развития дендрита соответствует росту канала дендрита и охватывает период времени от момента появления дендрита до пробоя образца — р. Если к образцу приложено такое напряжение, что напряженность электрического поля вблизи электрода-острия нревыщает электрическую прочность полимера, то дендрит возникает практически сразу вследствие неполного пробоя полимера. [c.149] Таким образом, при больших напряжениях, когда время развития дендрита до полного пробоя образца практически совпадает с временем роста канала дендрита. [c.149] ТОЙ 50 Гц и повышении температуры опыта (рис. 95) [115]. [c.150] Сушествует ряд предположений о процессах, происходящих в течение индукционного периода. Выдвинуты следующие гипотезы зарождения дендритов [133] 1) локальный нагрев вблизи острия в сильном электрическом поле и появление начального дефекта вследствие теплового разложения полимера 2) наличие микропор и воздушных включений, в которых при высокой напряженности электрического поля могут возникнуть частичные разряды, способствующие разложению полимера и появлению канала дендрита 3) усталостное растрескивание материала под влиянием знакопеременных нагрузок 4) возникновение механических повреждений, обусловленных действием на полимерные молекулы в области высокой напряженности поля электромеханических сил зарождение микротрещин, их дальнейший рост и слияние между собой, приводящие к появлению поры-трещины, представляющей собой начальный канал дендрита [115] 5) инжекция электронов в полимер из электрода, ускорение их под влиянием сильного электрического поля, накопление электронами энергии, достаточной для ионизации полимерных молекул, и появление вследствие множественной ионизации микродефекта в полимере, развивающегося в начальный канал дендрита [133]. [c.150] К сожалению, до настоящего времени отсутствуют достаточно надежные экспериментальные данные в поддержку той или иной гипотезы. Однако надо отметить, что в последние годы появилось большое число работ, посвященных исследованию предпробивных явлений в полимерах в сильных электрических полях обнаружена электролюминесценция, возникающая перед появлением дендритов [134] установлено возникновение в полимерах мельчайших пор и трещин в зоне высоких напряженностей электрического поля при воздействии на образец серии импульсов [135] рассматриваются возможные механизмы разрыва макромолекул в сильных электрических полях, включающие ионизацию макромолекул в результате туннельного перехода электронов и последующий распад макроионов [136] или предполагающие термофлюктуационный механизм разрыва полимерных цепей [137]. [c.150] И В результате становится возможным следующий частичный пробой диэлектрика, начиная от какой-либо точки канала, напряженность поля вблизи которой достигает значения пр. По мере роста дендрита давление газа в канале может повышаться, что приводит к затуханию разрядов в канале. Таким образом можно качественно объяснить общие закономерности роста дендрита, наличие световых вспышек и частичных разрядов ускорение роста дендрита при отводе газов из его каналов. [c.151] Изучение роста дендритов представляет большой практический интерес, поскольку дендриты обнаруживаются в изоляции кабелей, длительно находившихся в эксплуатации. Важное значение имеют сравнительные испытания, позволяющие оценить относительную стойкость различных полимеров и их композиций к образованию дендритов. Оказалось, например, что при увеличении степени кристалличности рост дендритов замедляется (см. рис. 84). Наиболее существенное увеличение дендритостой-кости может быть достигнуто при введении некоторых низкомолекулярных добавок [4, с. 88 133], таких, как галогенсодержащие или ароматические соединения, а также и минеральных наполнителей (рис. 96). [c.151] Вернуться к основной статье