Поверхнева провідність, поверхневий опір діелектриків
Поверхнева провідність, поверхневий опір діелектриків
Поверхнева провідність твердих діелектриків. Фактори, що впливають на поверхневий опір
Для твердих електроізоляційних матеріалів [1] необхідно розрізняти об'ємну і поверхневу провідність.
Для порівняльної оцінки об'ємної і поверхневої провідності різних матеріалів користуються значеннями питомого об'ємного сопротівленіяρV і питомого поверхневого сопротівленіяρS.
За питомою об'ємною опору може бути визначена питома об'ємна провідність, за питомою поверхневому опору - питома поверхнева провідність.
Питомий поверхневий опір ρS дорівнює опору квадрата (будь-яких розмірів), подумки виділеного на поверхні матеріалу, якщо струм проходить через квадрат, від однієї його сторони до протилежної.
Мал. 1 Питомий поверхневий опір:
1 - паралельно поставлені електроди; 2 - зразок матеріалу
Питомий поверхневий опір (в Омасі) розраховується за формулою
де RS - поверхневий опір зразка матеріалу 2. Ом, між паралельно поставленими електродами 1 шириною d. відстають один від одного на відстань l.
Питома поверхнева провідність ρS вимірюється в Сіменса (См).
Повна провідність твердого діелектрика, відповідна його опору ізоляції, складається з об'ємної і поверхневої провідності.
Поверхнева електропровідність ρS обумовлена присутністю вологи або забруднень на поверхні діелектрика. Вода відрізняється значною питомою провідністю. Досить найтоншого шару вологи на поверхні діелектрика, щоб була виявлена помітна провідність, обумовлена в основному товщиною цього шару. Однак, оскільки опір адсорбированной плівки вологи пов'язано з природою матеріалу, на поверхні якого вона знаходиться, поверхневу електропровідність зазвичай розглядають як властивість самого діелектрика.
Адсорбція вологи на поверхні діелектрика знаходиться в тісній залежності від відносної вологості навколишнього середовища. Тому відносна вологість є найважливішим чинником, що визначає значення питомої поверхневої провідності діелектрика. Особливо різке зменшення питомого поверхневого опору спостерігається при відносній вологості, що перевищує 70 - 80%.
Питома поверхнева провідність тим нижче, чим менше полярність речовини, ніж чистіше поверхня діелектрика і чим краще вона відполірована. Найбільш високими значеннями питомого поверхневого опору мають неполярні діелектрики, поверхня яких не змочується водою. Полярні діелектрики характеризуються більш низькими значеннями ρS. помітно зменшуються у вологому середовищі. Особливо різке зниження питомої поверхневого опору можна спостерігати у полярних діелектриків, частково розчинних у воді, у яких на поверхні утворюється плівка електроліту. Крім того, до поверхні полярних діелектриків легко прилипають різні забруднення, також призводять до зниження ρS. Низькі значення питомої поверхневого опору мають і об'ємно-пористі матеріали, так як процес поглинання вологи товщею матеріалу стимулює також і утворення поверхневих плівок води.
Питомий поверхневий опір [2] церезина, що є неполярних діелектриком, істотно вище в порівнянні з ρS лужного скла і фенопласту і не залежить від вологості навколишнього середовища (рис. 2).
Забруднення поверхні деяких діелектриків зменшує їх питомий поверхневий опір (табл. 1).
Мал. 2 Залежність питомого поверхневого опору від відносної вологості для різних діелектриків:
1 - церезин; 2 - лужне скло; 3 - фенопласт
Таблиця 1 - Питомий поверхневий опір деяких матеріалів при відносній вологості, що дорівнює 70%
Прагнучи підвищити питомий поверхневий опір, застосовують різноманітні прийоми очищення поверхні: промивання (водою, розчинниками), прожарювання при температурі 600 -700 ° С.
Найбільш ефективною є очищення поверхні виробу, не вбирає воду, тривалим кип'ятінням в дистильованої воді. Просочення поверхневих шарів деталі церезином не забезпечує достатньої стійкості значень ρS при високій вологості зважаючи на можливість проникнення вологи в мікропори поверхні виробу крізь захисні покриття. Покриття кераміки і скла кремнийорганическими лаками значно підвищує питомий поверхневий опір виробів у вологому середовищі.
У підсумку можна зробити наступні висновки. Залежність питомої поверхневої провідності від вологості обумовлюється наявністю на поверхні діелектрика диссоциирующих на іони речовин, вода, адсорбируемого поверхнею, сприяє їх виявленню. Якщо ці речовини випадково потрапили на поверхню діелектрика, то шляхом їх видалення можна отримувати високі значення питомої поверхневого опору при будь-якої вологості повітря. Якщо речовини, диссоциирующие на іони, є складовою частиною матеріалу, то питомий поверхневий опір буде сильно знижуватися при збільшенні вологості.
1. Богородицький Н.П. Пасинків В.В, Тареев Б.М. Електротехнічні матеріали. 7-е изд. - Л. Вища школа, 1985. - 304 с.
2. Довідник по електротехнічним матеріалам / Под ред. Ю.В. Корицького. - М. Енергія, 1985. Т.3. - 568 с.