Методы определения электрических свойств

Метод определения дымообразования (ГОСТ 24632-81).

Сущность метода состоит в измерении интенсивности светового потока, проходящего через задымленное пространство в испытательной камере при термическом разложении образца и вычислении удельной оптической плотности дыма в зависимости от времени испытания, скорости дымообразования, индекса непрозрачности, оптической плотности дыма.

Используют образцы в виде квадрата 75х75 мм толщиной 3-15 мм. Пленки могут быть толщиной 0,1 мм. Образец закрепляется вертикально. Напротив него располагается излучательная печь мощностью 800 Вт, мощность излучения 4 Вт/см², трехфакельная горелка - трубка из нержавеющей стали диаметром 2-2,5 мм. Интенсивность горения измеряется ротаметром, определяющим расход газа из баллона с бытовым газом, поступающего в горелку.

В камере смонтирована система фотометрического измерения интенсивности светового потока из источника света (лампочка накаливания), фотоэлемента Ф-3, усилителя постоянного тока (от 10^-5 до 10^-9 А), самопишущего потенциометра КСП-4 и оптической системы, формирующий и направляющий световой поток на фотоэлемент. Для настройки теплоизлучателя используют радиометр с милливольтметром для измерения теплового потока.

Образец кондиционируют, взвешивают и устанавливают. Экспонируемая площадь 65х65 см2. Включают излучательную печь и устанавливают тепловой поток 2,5 Вт/см². Устанавливают расход газа 3 см³/с. Держатель с образцом устанавливают на расстоянии 45 мм от печи и на диаграмме самописца отмечают начало испытаний. Заканчивают испытание, когда дымообразование достигает максимума.

Удельную оптическую плотность дыма D_уд рассчитывают по формуле:

D_уд=(V/(SL))lg(Io/I)= 132 lg(Io/I)

V-объем камеры 0,51 м3, экспонируемая поверхность S=4,225.10^{-3 м2}, L-длина светового пути, Io,I - интенсивности светового потока в начале и в процессе испытания. Отмечают Dmax при Imin.

Отмечают время дымообразования t₁₆, соответствующее достижению Dуд=16.

Отмечают максимальную скорость дымообразования по наибольшому наклону (по тангенсу угла наклона) касательной к линии D/t. Отмечают также среднюю скорость дымообразования Кср=(1/4)S(DD/Dt). Отмечают также:

индекс прозрачности дыма U_ип=D_maxK_cp/(100t₁₆)

массовую оптическую плотность дыма Dmax=(V/m²)lg(Io/I)

потеря массы в г: m=m₁-m₂.

Диэлектриками называются материалы, обладающие низкой электропроводностью: ниже 10^-10 См/см (r>10¹⁰ Oм.см), таким образом, диэлектрики обладают электроизоляционными свойствами.

Диэлектриками являются материалы в различном физическом соcтоянии: газы, жидкости и твердые тела. Наиболее широко используются такие газообразные диэлектрики как воздух и элегаз (СS). Их электропроводность крайне мала (<10^-16 Cм/см) и в значительной мере определяется внесенными извне носителями зарядов (эмиcсия электронов) или носителями зарядов, образовавшимися в результате воздействия электрического поля - ионизации газа. Элегаз обладает очень высокой электрической прочностью (в 10 раз выше, чем воздух) и используется для гашения дугового разряда в высоковольтных разъемах, выключателях и др.

Из жидких диэлектриков наиболее распространены низкомолекулярные углеводороды (вазелиновое, трансформаторное масла, кремнийорганическая жидкость). Их электропроводность = 10^-12 - 10^-16 Cм/см.

Твердые диэлектрики подразделяются на две большие группы: неорганические и органические. Неорганические диэлектрики - монокристаллы (чаще всего применяют кварц, сапфир, рубин), поликристаллические вещества (керамика), аморфные и аморфно-кристаллические вещества (неорганические стекла, ситаллы, плавленый кварц). Органические диэлектрики, как правило, высокомолекулярные соединения (полимеры). Развитие химии высокомолекулярных соединений (ВМС) и промышленности ВМС в значительной мере обусловлено потребностью в электрической изоляции (1/3 от общего производства ВМС). ВМС-диэлектрики делятся по методу получения: природные ВМС, искусственные ВМС, полученные обработкой природных ВМС, и синтетические ВМС, получаемые синтезом из низкомолекулярных веществ: полимеризацией или поликонденсацией.

Природные ВМС: целлюлоза, янтарь, шелк, хлопок, натуральный каучук (НК). Искусственные ВМС: нитроцеллюлоза, ацетат целлюлозы, резина, эбонит на основе НК.

Синтетические ВМС полимеризационные: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, АБС-пластики (сополимеры акрилонитрила, бутадиена и стирола), политетрафторэтилен и др. фторпласты, полиметилметакрилат (органическое стекло), синтетические каучуки, из них главнейшие: бутадиеновый, бутадиен-стирольный каучуки.

Синтетические ВМС поликонденсационные: пресс-порошки фенолформальдегидные, меламино-формальдегидные смолы и др. аминопласты, полиэтилентерефталат, полиамиды, полиимиды, поликарбонат, полисульфон, полиформальдегид.

Диэлектрические свойства характеризуются параметрами, описывающими поведение диэлектриков в постоянном электрическом поле (электропроводность на постоянном токе, электрическая прочность на постоянном напряжении) и в переменных электрических полях: диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь на разных частотах: промышленная частота 50 или 60 Гц, звуковых частотах 800 или 1000 Гц, при высоких частотах (1 Мгц) и на сверхвысоких частотах (0,5 и 3 ГГц- сантиметровый диапазон и 10 ГГц - миллиметровый диапазон). Третий параметр, характеризующий поведение на переменном токе - электрическая прочность на переменном токе, определяемая обычно при промышленной частоте.

Параметром, характеризующим электропроводность диэлектриков, является обратная величина - удельное объемное электросопротивление r_v, размерность которой - Oм.м. По существу r_v - это электросопротивление куба с ребрами по 1 м, на двух противоположных гранях которого нанесены электроды.

Удельное поверхностное сопротивление r_s характеризует проводимость поверхности диэлектрика. По существу r_s - это электросопротивление поверхности образца в виде квадрата, две полоски электродов расположены с двух противоположных сторон квадрата.