ВЛАЖНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ДИЭЛЕКТРИКОВ

Влажностные свойства диэлектриков характеризуются гигроскопичностью, (т.е. способностью диэлектрика впитывать в себя влагу) и влагопроницаемостью (т.е. способностью диэлектрика пропускать сквозь себя пары воды). Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество водяного пара.

Абсолютная влажность воздуха m – это масса m водяного пара, содержащаяся в единице объема воздуха (в одном кубометре). Каждой температуре окружающей среды соответствует определенное значение абсолютной влажности при насыщении m_нас. Большего количества водяных паров (при условии, что абсолютная влажность превышает абсолютную влажность насыщения) воздух содержать не может, и они выпадают в виде росы. Температура, при которой это происходит, называется точкой росы. Абсолютная влажность, необходимая для насыщения воздуха, резко возрастает с увеличением температуры, т.е. растет и давление водяных паров.

Относительной влажностью воздуха называют выражаемое в процентах отношение:

где – давление, которое соответствует абсолютной влажности воздуха при определенной температуре, Па,

– давление водяных паров при насыщении, соответствующее абсолютной влажности воздуха при насыщении для определенной температуры, Па.

Абсолютной влажности воздуха (при нормальном атмосферном давлении) соответствуют различные значения относительной влажности φ. При температуре 20 °С и нормальном атмосферном давлении 10⁵ Па (750-760 мм рт. ст.) значение т_нас составляет 17,3 г/м³.

За нормальную влажность воздуха (для проведения различных испытаний, для определения свойств гигроскопических материалов в стандартных условиях увлажнения и т. п.) принимается относительная влажность .

В воздухе с нормальной влажностью при 20 °С содержание водяных паров т = 17,3*0,65 = 11,25 г/м³. Вода является сильно полярным диэлектриком с низким удельным сопротивлением, около 10³-10⁴ Ом*м, а поэтому попадание ее в поры твердых диэлектриков ведет к резкому снижению их электрических свойств. Особенно заметно воздействие влажности при повышенных температурах (30-40 °С) и высоких значениях φ, близких к 98-100 %. Подобные условия наблюдаются в странах с влажным тропическим климатом, причем в период дождей они могут сохраняться в течение длительного периода времени, что неблагоприятно сказывается на работе электрических машин и аппаратов. В первую очередь, воздействие повышенной влажности воздуха отражается на поверхностном сопротивлении диэлектриков. Для предохранения поверхности электроизоляционных деталей, выполненных из полярных твердых диэлектриков, от действия влажности их покрывают лаками, не смачивающимися водой.

Для изоляционных материалов важно оценивать степень их гигроскопичности. Эта оценка проводится косвенным путем по увеличению массы увлажняемого материала. Для текстильных материалов, приемка и сдача которых осуществляется по весу, устанавливается понятие так называемой кондиционной влажности. Например, для кабельной бумаги кондиционная влажность равна .

Поверхность любого изоляционного материала может смачиваться или не смачиваться водой или другими жидкостями. Эта способность характеризуется краевым углом смачивания q. Чем меньше q, тем сильнее смачивание. Для смачиваемых поверхностей θ < 90° (рис. 24, а), для несмачиваемых θ > 90° (рис. 24, б).

Рисунок 24 - Капля жидкости на смачиваемой поверхности диэлектрика (а) и на несмачиваемой поверхности(б)