Електричні випробування пластичних мас (стр. 2 из 2)
, Ом·м,де S - площина вимірювального електрода, м2;
d - товщина зразка, м.
Результат розраховують як середнє арифметичне для всіх зразків та представляють в вигляді однозначного числа, помноженого на 10 у відповідному ступеню.
2. Визначення діелектричної проникності та тангенсу кута діелектричних втрат пластмас
Велика кількість пластичних мас застосовується для виготовлення виробів та деталей електротехнічної, радіотехнічної та приладобудівної галузей промисловості. Ці вироби та деталі повинні бути стійкими до дії електричного струму, не пропускати його, тобто бути діелектриками. Стійкість пластичних мас до дії електричного струму перевіряється експериментально
Діелектричні втрати - це втрати електроенергії в діелектрику внаслідок витрати її на нагрівання матеріалу.
Діелектричні втрати визначаються тангенсом кута діелектричних втрат tg δ, що характеризує здатність діелектрика розсіювати підведену до нього електроенергію. В ідеальному діелектрику струм випереджає напругу на кут 90º; у реальному кут відрізняється від прямого на кут δ, тангенс якого й характеризує діелектричні втрати. Чим менше значення tg δ, тим нижчі діелектричні втрати, тим краще електроізоляційні властивості полімерного матеріалу.
пластична маса електричне випробування
Тангенс кута діелектричних втрат у полімерах звичайно визначається при частоті 50 Гц і рідше при частоті 106 Гц.
Зразки являють собою диски діаметром 50±0,5 мм. Товщина їх повинна відповідати ємності від 20 до 300 пФ, але не перевищувати 5мм. Звичайно товщина береться в межах 0,5-2,5 мм.
Одночасно визначають діелектричну проникність ε електроізоляційного матеріалу, що визначається як відношення ємності конденсатора з даним ізолятором до ємності конденсатора з повітряним ізолятором або під вакуумом. Діелектрична проникність визначається на зразках таких же розмірів, що й tg δ.
Методика визначення полягає в тому, що зразки стандартних розмірів витримують 24 години в термостаті за 50±3 ºС і відносної вологості 20-30 %. Потім їх прохолоджують до кімнатної температури в ексикаторі над хлористим кальцієм. Зразки поміщають у вимірювальний конденсатор між фіксованим електродом і рухливим заземленим електродом. Потім підключають конденсатор до вимірювального приладу й відзначають показання приладу: значення ємності С1еталонного конденсатора приладу й величину фактора втрат, що виражає добротністю Q1, або величину tg δ1. Потім випробуваний зразок виймають із вимірювального конденсатора, рухливий електрод опускають до повного зіткнення з нижнім електродом, щоб фіксувати паралельність їхніх робочих поверхонь. Після цього знову піднімають рухливий електрод і відзначають фактор втрат (Q2 або tg δ2) вимірювального конденсатора без зразка. При цьому ємність еталонного конденсатора приладу повинна зберігатися постійною й рівною С1, а підстроювання по ємності здійснюється зміною відстані між пластинами електродного пристрою за допомогою мікрометричного гвинта. Після цього встановлюють зазор, дорівнює товщині зразка, і роблять другий вимір ємності (С2) еталонні конденсатори.
Діелектрична проникність обчислюється по формулі:
,де d - товщина випробуваного зразка;
D - діаметр електрода;
Сх - ємкість випробуваного зразка в пікафарадах.
,де С1 і С2 - значення ємності еталонного конденсатора.
Знак перед формулою залежить від типу приладу: у випадку приладу із прямим відліком ємності - знак мінус і при відліку ємності методом заміщення - знак плюс.
Тангенс кута діелектричних втрат можна розрахувати по добротності вимірювального ланцюга:
,де Q1 - добротність вимірювального контуру в присутності випробуваного зразка;
Q2 - добротність вимірювального контуру у відсутності випробуваного зразка;
С - повна ємність вимірювального контуру, яка дорівнює ємності еталонного конденсатора настроєного приладу, коли вимірювальний контур відключений;
Сх - ємність випробуваного зразка; розраховується.
Якщо безпосередньо виміряється tg δ, розрахунок ведеться за формулою:
,де tg δ1 - тангенс кута втрат вимірювального конденсатора в присутності зразка полімеру;
tg δ2 - те ж без зразка;
С1 - повна ємність вимірювального конденсатора в присутності зразка;
Сх - ємність випробуваного зразка, обчислена по наведеній раніше формулі.
3. Визначення іскростійкості (дугостійкості) пластичних мас
Іскростійкістю або дугостійкістю називається здатність полімерних матеріалів утворювати провідні містки при дії електричної вольтової дуги по поверхні матеріалу. Пластмасові вироби дуже часто застосовуються в електронній, радіотехнічній та електротехнічній промисловості. Виникнення дуги або іскри в електричних приладах може пошкодити поверхню такого виробу та вивести його з ладу. Найпростішим прикладом дії дуги на пластмасовий виріб є виникнення іскри у звичайному вимикачі світла. Можна вважати, що пластмаси є єдиними матеріалами, які забезпечать стійкість такого вимикача до дії електричної дуги.
Метод характеризує стійкість полімерного матеріалу до впливу електричної дуги. Визначена за цим методом іскростійкість не залежить від електричної міцності матеріалу. Сутність методу полягає у визначенні моменту переходу електродуги в струм провідності по провідному сліду, що утворився від дії дуги, на поверхні матеріалу.
Критерієм іскростійкості є час, виражений в секундах, що протікає від моменту запалювання дуги до моменту її зникнення.
Для випробування застосовуються зразки матеріалу, які виготовлені у вигляді квадрата зі стороною 100 мм або у вигляді кола діаметром 100 мм. Товщина зразків не регламентується. Обов'язковою умовою є поверхнева їхня чистота.
Для визначення іскростійкості застосовується спеціальний прилад.
Основними частинами приладу є підставка, що переміщається у вертикальному напрямку, на яку кладуть зразок, і два вольфрамових електроди, укріплених у штативах таким чином, щоб кут між кожним з них і площиною зразка становив 45 градусів. Відстань між кінцями електродів, обмірювана на поверхні зразка, повинне становити 8 мм. Нижні кінці електродів, що стикаються з поверхнею зразка, повинні бути загострені на кінці під кутом 45 градусів.
При визначенні прилад включають в електромережу через підвищувальний трансформатор і обмежуючий опір 1 МОм. Підвищувальний трансформатор потужністю 1-2 кВт дозволяє плавно регулювати напругу за допомогою реостата або потенціалу-регулятора до 12000 В. Як опір може бути використана скляна трубка з водою. Для виміру струму прилад забезпечується міліамперметром зі шкалою до 50 мА.
Випробуваний зразок установлюють на підставку приладу так, щоб відстань між кінцями електродів становило 8 мм, а кут нахилу електродів до площини зразка рівнявся 45 град. Електроди не повинні торкатися поверхні зразка.
Вмикають струм і поступово підвищують напругу доти, поки не відбувається пробій між електродами. Напруга трансформатора регулюється з таким розрахунком, щоб сила струму в дузі становила 10 мА. Потім струм відключають, підставку з випробуваним зразком піднімають нагору так, щоб електроди були притиснуті впритул до поверхні зразка, після чого знову включають струм і одночасно пускають секундомір.
Момент зникнення дуги між кінцями електродів, тобто момент переходу дуги в розряд по поверхні матеріалу, фіксують по секундоміру. Відключають рубильник і записують час горіння дуги в секундах.
Випробування повторюють 10 разів на тому самому зразку, пересуваючи щораз електроди на нове місце. Розраховують середнє арифметичне з результатів всіх випробувань.
Чим більше час горіння дуги при випробуванні, тим вища іскростійкість матеріалу.
Література
1. Григорьев А.П., Федотова О.Я. Лабораторный практикум по технологии пластических масс. - М.: Высшая школа, 1977, с.247-251