Фото и видео

Новости (архив)


Контакты

contact@forca.ru

Содержание материала

Полиолефины и другие полимерные материалы.
Во многих работах, посвященных изучению природы откатов полимерной изоляции при кратковременных и длительных воздействиях электрического поля, важное место отводится исходным дефектам материала, обусловленным несовершенством технологии их производства.
Процесс старения полимеров сопровождается одновременно протекающими физико-химическими превращениями: деструкцией, структурированием, ориентацией, рекристаллизацией и др. Окисление полиолефинов имеет нелинейную связь скорости реакции накопления пероксидных соединений со скоростью образования  активных центров. Поэтому уравнение Аррениуса является условным, характеризующим только температурное влияние на процесс старения.
В качестве дефектов, ответственных на развитие процессов разрушения твердых полимеров в электрическом поле, чаще всего рассматриваются места с локальным усилением напряженности электрического поля, например около электродов и неоднородностей и объеме диэлектрика, или места с пониженной электрической прочностью, например воздушные и газовые включения.
Работами группы В. Я. Ушакова [11] показано, что в ряде случаев канал пробоя может не проходить через исходные неоднородности, даже если они образуют цепочки, пересекающие весь межэлектродный промежуток.
Не столько концентрация, сколько размер этих неоднородностей, особенно находящихся в области повышенной напряженности поля, является определяющим фактором в развитии пробоя полимеров. Высокая напряженность поля на неоднородностях сама по себе также не является причиной пробоя, так как при малых размерах неоднородностей в них не развиваются частичные разряды, являющиеся основным фактором ускоренного разрушения неоднородных диэлектриков в электрическом поле.
Высокой чувствительностью начальных процессов разрушения полимеров характеризуются неоднородности структуры на молекулярном и надмолекулярном уровне. Последнее непосредственно следует из термофлюктуационной теории разрушения твердых тел.

В качестве основных факторов разрушения полимеров рассматриваются разрывы химических связей за счет термоактивационных процессов с учетом активирующего действия носителей заряда и других вторичных факторов, обусловленных воздействием сильного электрического поля.

Рис. 2.12. Зависимость времени зарождения дендритов от напряжения для фторопласта-4 (кривая 1) и полиэтилена (кривая 2)
При этом, как следует из работ группы К. Н. Кана [10], помимо тепловых и химических воздействий, существенную долю в разрушение полимеров вносят и механические нагрузки.

Кроме отмеченных причин разрушения полимеров при длительном электрическом нагружении для полиэтилена, следует отметить также влияние продолжительности существования локальных объемных зарядов, которые приводят к значительному повышению напряженности в граничных областях при инжекции электронов из электродов.
При наличии значительных полостей разрушение полимерного материала ускоряется при увеличении частоты, амплитуды и длительности приложения напряжения. Основным фактором, влияющим на степень повреждения, является кинетическая энергия электронов. Срок службы полимера обратно пропорционален средней кинетической энергии бомбардирующих электронов.
Старение литьевого полиэтилена в течение 1 мес независимо от температуры переработки (180...280°С) приводит к 40%-ному разрушению гель-фракции, содержание которой монотонно снижается, достигая 30% через 12 мес. Одновременно происходит накопление карбонильных групп и развитие деструкционных процессов старения.
На полимерную изоляцию в процессе разрушения, помимо напряжения и температуры, влияют условия повышенной влажности, обусловливающие возникновение и развитие водных три ингов.
Механические растягивающие напряжения, приложенные перпендикулярно направлению поля, ускоряют рост дендритов, в то время как приложенные в направлении поля — оказывают малое влияние.

На рис. 2.12 приведены экспериментальные данные испытания блочных материалов ПЭ и Ф-4 толщиной 2 мм, 260 кГц между плоскими электродами, на одном из которых припаяна вольфрамовая игла с радиусом закругления 10 мкм для инициирования образования дендрита. Испытания по определению зарождения дендритов производились по ступенчатой методике с выдержкой на ступени 1 мин, величина ступени 1 кВ. Регистрация момента зарождения дендрита осуществлялись регистрацией частичного разряда при чувствительности схемы 10-13 Кл.

Рис. 2.13. Кривые распределения времени развития дендритов при Ес р= = 5 МВ/м для фторопласта-4 (кривая 1) и полиэтилена (кривая 2, логарифмически-нормальное вероятностное распределение)

Из кривых рис. 2.12 видно, что время до зарождения дендритов для фторопластовой блочной изоляции больше, чем время для полиэтиленовой, причем с уменьшением времени зарождения эта разница будет увеличиваться.
По стойкости к процессам разрушения изоляции под действием частичных разрядов (рис. 2.13) фторопласт оказывается хуже полиэтилена при большей стойкости к образованию дендритов. Объяснить это явление можно более высокой химической активностью газов, выделяемых в канале дендрита фторопласта.
Если технология изготовления монолитного фторопласта более надежно обеспечивает отсутствие микро- и макродефектов, то именно этот материал и необходимо использовать.