Решение ТОЭ онлайн
Техника высоких напряжений ТВН
Электротехника, основы электроники
Электрические измерения, электрические материалы

 
» » Поверхностная проводимость, поверхностное сопротивление диэлектриков
на правах рекламы

Поверхностная проводимость, поверхностное сопротивление диэлектриков

Поверхностная проводимость, поверхностное сопротивление диэлектриков

Поверхностная проводимость твёрдых диэлектриков. Факторы, влияющие на поверхностное сопротивление

Для твердых электроизоляционных материалов [1] необходимо различать объемную и поверхностную проводимость.

Для сравнительной оценки объемной и поверхностной проводимости различных материалов пользуются значениями удельного объемного сопротивления ρV и удельного поверхностного сопротивления ρS.

По удельному объемному сопротивлению может быть определена удельная объемная проводимость, по удельному поверхностному сопротивлению – удельная поверхностная проводимость.

Удельное поверхностное сопротивление ρS равно сопротивлению квадрата (любых размеров), мысленно выделенного на поверхности материала, если ток проходит через квадрат, от одной его стороны к противоположной.

Рис. 1 Удельное поверхностное сопротивление: 1 – параллельно поставленные электроды; 2 – образец материала

Рис. 1 Удельное поверхностное сопротивление:

1 – параллельно поставленные электроды; 2 – образец материала

Удельное поверхностное сопротивление (в омах) рассчитывается по формуле

Удельное поверхностное сопротивление (в омах) рассчитывается по формуле

где RS – поверхностное сопротивление образца материала 2, Ом, между параллельно поставленными электродами 1 шириной d, отстоящими друг от друга на расстояние l.

Удельная поверхностная проводимость ρS измеряется в сименсах (См).

Полная проводимость твердого диэлектрика, соответствующая его сопротивлению изоляции, складывается из объемной и поверхностной проводимостей.

Поверхностная электропроводность ρS обусловлена присутствием влаги или загрязнений на поверхности диэлектрика. Вода отличается значительной удельной проводимостью. Достаточно тончайшего слоя влаги на поверхности диэлектрика, чтобы была обнаружена заметная проводимость, определяемая в основном толщиной этого слоя. Однако, поскольку сопротивление адсорбированной пленки влаги связано с природой материала, на поверхности которого она находится, поверхностную электропроводность обычно рассматривают как свойство самого диэлектрика.

Адсорбция влаги на поверхности диэлектрика находится в тесной зависимости от относительной влажности окружающей среды. Поэтому относительная влажность является важнейшим фактором, определяющим значение удельной поверхностной проводимости диэлектрика. Особенно резкое уменьшение удельного поверхностного сопротивления наблюдается при относительной влажности, превышающей 70 — 80 %.

Удельная поверхностная проводимость тем ниже, чем меньше полярность вещества, чем чище поверхность диэлектрика и чем лучше она отполирована. Наиболее высокими значениями удельного поверхностного сопротивления обладают неполярные диэлектрики, поверхность которых не смачивается водой. Полярные диэлектрики характеризуются более низкими значениями ρS, заметно уменьшающимися во влажной среде. Особенно резкое понижение удельного поверхностного сопротивления можно наблюдать у полярных диэлектриков, частично растворимых в воде, у которых на поверхности образуется пленка электролита. Кроме того, к поверхности полярных диэлектриков легко прилипают различные загрязнения, также приводящие к снижению ρS. Низкие значения удельного поверхностного сопротивления имеют и объемно-пористые материалы, так как процесс поглощения влаги толщей материала стимулирует также и образование поверхностных пленок воды.

Удельное поверхностное сопротивление [2] церезина, являющегося неполярным диэлектриком, существенно выше по сравнению с ρS щелочного стекла и фенопласта и не зависит от влажности окружающей среды (рис. 2).

Загрязнение поверхности некоторых диэлектриков уменьшает их удельное поверхностное сопротивление (табл. 1).

Рис. 2 Зависимость удельного поверхностного сопротивления от относительной влажности для различных диэлектриков: 1 — церезин; 2 — щелочное стекло; 3 — фенопласт

Рис. 2 Зависимость удельного поверхностного сопротивления от относительной влажности для различных диэлектриков:

1 — церезин; 2 — щелочное стекло; 3 — фенопласт

Таблица 1 – Удельное поверхностное сопротивление некоторых материалов при относительной влажности, равной 70 %

Диэлектрик

ρS при неочищенной поверхности, Ом

ρS после очистки поверхности, Ом

Щелочное стекло

2·108

1·1011

Плавленый кварц

2·108

1·1012

Микалекс

10·108

1·1013

Стремясь повысить удельное поверхностное сопротивление, применяют разнообразные приемы очистки поверхности: промывку (водой, растворителями), прокаливание при температуре 600 —700°С.

Наиболее эффективной является очистка поверхности изделия, не впитывающего воду, продолжительным кипячением в дистиллированной воде. Пропитка поверхностных слоев детали церезином не обеспечивает достаточной устойчивости значений ρS при высокой влажности ввиду возможности проникновения влаги в микропоры поверхности изделия сквозь защитные покрытия. Покрытие керамики и стекол кремнийорганическими лаками значительно повышает удельное поверхностное сопротивление изделий во влажной среде.

В итоге можно сделать следующие выводы. Зависимость удельной поверхностной проводимости от влажности обусловливается наличием на поверхности диэлектрика диссоциирующих на ионы веществ, вода, адсорбируемая поверхностью, способствует их выявлению. Если эти вещества случайно попали на поверхность диэлектрика, то путем их удаления можно получать высокие значения удельного поверхностного сопротивления при любой влажности воздуха. Если вещества, диссоциирующие на ионы, являются составной частью материала, то удельное поверхностное сопротивление будет сильно снижаться при увеличении влажности.

Список литературы

1. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В, Тареев Б.М. Электротехнические материалы. 7-е изд. – Л.: Энергоатомиздат, 1985. – 304 с.

2. Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Ю.В. Корицкого. – М.: Энергия, 1985. Т.3. – 568 с.


Теги: поверхностная проводимость, поверхностное сопротивление

Комментарии:

Оставить комментарий