Механические свойства твердых диэлектриков

Прочность — способность материала, не разрушаясь, оказывать сопротивление внешним силам

 

Ряд диэлектриков обладает пластичностью — способностью необратимо деформироваться без разрушения под действием внешних сил. С повышением температуры пластичность возрастает.

 

Некоторые материалы (например, ПТФЭ) способны деформироваться при длительном воздействии небольшой механической нагрузки; это явление называют хладотечением.

 

Для ряда диэлектриков важными характеристиками являются твердость и эластичность. Твердость — это способность материала оказывать сопротивление проникновению в него более твердого

 

тела, и определяют ее в зависимости от природы диэлектрика различными методами (по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, Польди, Шору и на микротвердость).

Эластичность (упругость) — это свойство материала проявлять упругую (обратимую) деформацию без разрушения под воздействием небольших усилий, т. е. после снятия внешних сил восстанавливать свою прежнюю форму. Эластичность — свойство, обратное пластичности.

При динамических нагрузках материал характеризуется удельной ударной вязкостью (испытание на ударный изгиб) ауд. Вязкость — способность материала оказывать сопротивление ударным

нагрузкам. Это свойство — обратное хрупкости, поэтому фактически указывает на степень хрупкости материала. При знакопеременных нагрузках прочность материалов характеризуют усталостной прочностью — величина наибольшего напряжения, которое может выдержать материал без разрушения при заданном числе перемен нагрузки (циклов).

 

Для материалов подвижных контактов важной характеристикой является износостойкость.

Теплостойкость диэлектриков

Слюда. Диэлектрическая проницаемость для различных сортов изменяется в пределах от 4 до 8. Электрическая прочность от 50 до 200 кВ при толщине 1 мм. Слюда расщепляется на очень тонкие пластинки, толщиной в несколько тысячных долей миллиметра, которые тем не менее обладают большой гибкостью и упругостью. Наиболее распространены в электротехнике две разновидности слюды: мусковит, отличающийся высокой прозрачностью, и флогопит - большей частицы бурого цвета.

Мусковит - прекрасный диэлектрик для конденсаторов. Хорошие чистые сорта мусковита без пятен обладают ничтожным углом потерь (tg б <0,001 при 1 Мгц, электрическая прочность 90 кВ/мм) и очень высоким удельным объемным сопротивлением, достигающим (8-10).10-14 ом.см.

Флогопит обладает несколько худшими электрическими качествами,(tg б <0,005 при 1 Мгц, электрическая прочность 50кВ/мм), но весьма огнеупорен, поэтому широко применяется для изоляции электронагревательных приборов, работающих при температурах до 1000 С. Все сорта слюды почти совершенно негигроскопичны.

Асбест (силикат магния) - минеральное вещество, перерабатываемое на шнуры, фитили и асбестовый картон. В сочетании с другими веществами применяется для приготовления асбестового шифера, асбоцементa, асбопластмасс и др. Все производные асбеста - огнеупорные материалы. Они обладают достаточно большим сопротивлением изоляции и применяются для изготовления каркасов нагревательных приборов и мощных сопротивлений. Сам асбест безопасен, но асбестовая пыль явлется канцерогеном!

Фарфор. Различают три типа фарфоров: электротехнический (изоляторный), радиофарфор и ультрафарфор.

Воск пчелиный. Диэлектрическая проницаемость 2,5, электрическая прочность 20-25 кВ/мм, температура плавления около 65 С, гигроскопичность почти отсутствует. Применяется для пропитки обмоток и хлопчатобумажных оплеток в целях придания им влагоустойчивости и стабилизации изоляционных качеств.

Пчелиному воску близки по физическим и электрическим качествам озокерит (горный воск), применяемый для пропитки изоляции проводов и для заливки кабельных муфт, церезин, пригодный для пропитки изоляции высокочастотных деталей, в том числе бумажных конденсаторов, и парафин, применяемый для пропитки конденсаторной бумаги и для заливки конденсаторов. Парафин является также хорошим пропиточным материалом для снижения гигроскопичности дерева и фанеры.

Канифоль - продукт переработки смолы хвойных деревьев. Обладает высоким электрическим сопротивлением. Широко применяется при пайке, а также в качестве составной части многих пропиточных, заливочных и покровных изолирующих материалов (компаундов). Растворяется канифоль в скипидаре, спирте, маслах и ацетоне.

Шеллак - естественный продукт, относящийся к разряду смол. Отличается высокой склеивающей способностью и имеет относительно хорошие диэлекпрические показатели. Клеящая масса приготовляется растворением сухого щеллака в спирте, ацетоне или растворе буры. Применяется для крепления витков катушек.

Резина - продукт вулканизации (нагревание с добавлением серы) каучука. В настоящее время наиболее распространена резина, изготовляемая из синтетического каучука. Для электротехнических целей применяется специальная резина (с примесью оксида свинца), не вызывающая коррозии металлов. Важнейшие применения резины в электротехнике - изоляция проводов и герметизация аппаратуры, особенно переносной. Кроме того, резина применяется и для механической амортизации радиоаппаратуры. Электроизоляционные свойства резины достаточно высоки, но в цепях высокой частоты большинство сортов резины вносит значительные потери.

Эбонит - материал, вырабатываемый из каучука принагревании с избытком серы. Легко обрабатывается и потому находит широкое применение в радиоаппаратуре. Наряду с удовлетворительными изоляционными свойствами обладает очень низкой теплостойкостью (применение эбонита допустимо в узлах с нагревом не выше 40 С). Со временем свойства эбонита сильно изменяются, поэтому в высокочастотных цепях

его не применяют.