Specifična prostornina in površinski upor trdnih dielektrikov

Pregled trdnega vzorca dielektrik, je mogoče razlikovati dve načeloma možni poti za pretok električnega toka: po površini danega dielektrika in skozi njegov volumen. S tega vidika je mogoče oceniti sposobnost dielektrika za prevajanje električnega toka v teh smereh z uporabo konceptov površinskega in volumskega upora.

Masivna odpornost To je upor, ki ga kaže dielektrik, ko enosmerni tok teče skozi njegov volumen.

Površinska odpornost — To je upor, ki ga kaže dielektrik, ko po njegovi površini teče enosmerni tok. Površinska in prostorninska upornost se določita eksperimentalno.

Vrednost specifične prostorninske upornosti dielektrika je številčno enaka uporu kocke iz tega dielektrika, katere rob je dolg 1 meter, pod pogojem, da skozi njeni dve nasprotni strani teče enosmerni tok.

Eksperimentator želi izmeriti masivni upor dielektrika in prilepi kovinske elektrode na nasprotne strani vzorca kubičnega dielektrika.

Območje elektrod je enako S, debelina vzorca pa h. V poskusu so elektrode nameščene znotraj zaščitnih kovinskih obročev, ki so nujno ozemljeni, da se odpravi vpliv površinskih tokov na natančnost meritev.

Ko so elektrode in zaščitni obroči nameščeni v skladu z vsemi ustreznimi eksperimentalnimi pogoji, se na elektrode dovede konstantna napetost U iz kalibriranega vira konstantne napetosti in se zadrži 3 minute, tako da so polarizacijski procesi v dielektričnem vzorcu zagotovo zaključeni.

Nato, ne da bi odklopili vir enosmerne napetosti, izmerite napetost in tok naprej z voltmetrom in mikroampermetrom. Volumsko upornost dielektričnega vzorca se nato izračuna po naslednji formuli:

Prostorninski upor se meri v ohmih.

Ker je površina elektrod znana, je enaka S, znana je tudi debelina dielektrika, ki je enaka h, in pravkar izmerjen volumski upor Rv, lahko zdaj najdete volumsko upornost dielektrika (merjeno v Ohm * m), z uporabo naslednje formule:

Če želite ugotoviti površinsko upornost dielektrika, najprej poiščite površinsko upornost določenega vzorca. V ta namen sta dve kovinski elektrodi dolžine l prilepljeni na vzorec na razdalji d med njima.

Na vezane elektrode nato dovedemo konstantno napetost U iz vira konstantne napetosti, ki jo vzdržujemo 3 minute, da se polarizacijski procesi v vzorcu verjetno končajo, napetost pa izmerimo z voltmetrom, tok pa z ampermetrom. .

Končno se površinski upor v ohmih izračuna po formuli:

Zdaj, da bi našli specifično površinsko upornost dielektrika, je treba izhajati iz dejstva, da je številčno enaka površinski upornosti kvadratne površine danega materiala, če tok teče med elektrodama, nameščenima na straneh ta kvadrat. Potem bo specifična površinska odpornost enaka:

Površinski upor se meri v ohmih.

Specifična površinska upornost dielektrika je značilnost dielektričnega materiala in je odvisna od kemične sestave dielektrika, njegove trenutne temperature, vlažnosti in napetosti, ki se uporablja na njegovi površini.

Suhost dielektrične površine igra veliko vlogo. Najtanjša plast vode na površini vzorca zadošča za opazno prevodnost, ki bo odvisna od debeline te plasti.

Površinska prevodnost je predvsem posledica prisotnosti nečistoč, napak in vlage na površini dielektrika. Porozni in polarni dielektriki so bolj dovzetni za vlago kot drugi. Specifična površinska odpornost takšnih materialov je povezana z vrednostjo trdote in dielektričnim omočilnim kotom.

Spodaj je tabela, iz katere je razvidno, da imajo trši dielektriki z manjšim kontaktnim kotom nižjo specifično površinsko upornost v mokrem stanju. S tega vidika delimo dielektrike na hidrofobne in hidrofilne.

Nepolarni dielektriki so hidrofobni in se ne zmočijo z vodo, ko je površina čista. Iz tega razloga, tudi če je takšen dielektrik postavljen v vlažno okolje, se njegova površinska upornost praktično ne spremeni.

Polarni in večina ionskih dielektrikov so hidrofilni in imajo omočljivost. Če hidrofilni dielektrik postavimo v mokro okolje, se njegova površinska odpornost zmanjša. Različni onesnaževalci se zlahka oprimejo mokre površine, kar lahko prispeva tudi k zmanjšanju odpornosti površine.

Obstajajo tudi vmesni dielektriki, ki vključujejo šibko polarne materiale, kot je lavsan.

Če se mokra izolacija segreje, lahko njena površinska odpornost začne naraščati, ko se temperatura dvigne. Ko je izolacija suha, se lahko odpornost zmanjša. Nizke temperature prispevajo k povečanju površinske upornosti dielektrika v posušenem stanju za 6-7 vrst velikosti v primerjavi z istim materialom, le mokrim.

Za povečanje površinske upornosti dielektrika se zatekajo k različnim tehnološkim metodam. Na primer, vzorec lahko operemo v topilu ali v vreli destilirani vodi, odvisno od vrste dielektrika, ali segrejemo na dovolj visoko temperaturo, prekrijemo z lakom, odpornim proti vlagi, glazuro, postavimo v zaščitno lupino, ohišje, itd. .