Руководство по материалам электротехники для всех. Часть 5
Продолжение руководства по материалам электротехники. В этой части продолжаем разбирать диэлектрики, часть посвящена органическим полусинтетическим диэлектрикам: бумаге, шелку, парафину, маслу, дереву.
Добро пожаловать под кат (ТРАФИК)
Бумага, картон
Различные сорта бумаги (Например: Бумага конденсаторная, Бумага кабельная, Бумага телефонная, Бумага крепированная, различных марок.) широко использовались в электротехнике, начиная от тонкой конденсаторной бумаги (толщина такой бумаги может быть 1 мкм, ГОСТ 1908-88), в качестве диэлектрика обкладок конденсаторов, заканчивая толстым электрокартоном, из которого изготавливались корпуса катушек у трансформаторов. Появление дешевых полимерных пленок практически полностью вытесняет бумагу из основных применений.
Металло-бумажные конденсаторы и их содержимое — толстый цилиндр из туго свитой бумаги с металлизацией.
Бумага обладает большим недостатком — гигроскопичностью, втягивая из воздуха воду, электроизоляционные свойства снижаются, поэтому чаще всего её пропитывают воском, трансформаторным маслом и т.п. На текущий момент вытеснена из множества применений пластиковыми пленками и листами.
Содержимое другого бумажного конденсатора. Видна парафиново-масляная пропитка. Сам конденсатор изолирован от стенок толстым электрокартоном.
Бумага за счет своей волокнистой структуры хорошо поддается пропитке и хорошо удерживает жидкие диэлектрики. Относительным преимуществом бумаги является термостойкость, с ростом температуры бумага не расплавится и не потечет, а только обуглится.
Трансформатор от микроволновой печи, изоляция обмоток от сердечника сделана из бумаги с последующей пропиткой.
Под шёлком обычно подразумевается синтетическое волокно. Чаще всего применяется как
дополнительная к основной изоляция.
Провод марки МГШВ (МГШВ — Монтажный Гибкий (многопроволочная жила) Шёлковая изоляция, Виниловая изоляция.) имеет две изоляции — из полиэфирной нити и из ПВХ.
Катушка обмоточного провода марки ПЭЛШО (ПЭЛШО — Провод с Эмалевым Лакостойким покрытием и Однослойной Шёлковой обмоткой.)
Также в декоративных целях провод может иметь наружную оплетку из искусственной нити
— из нейлона, капрона.
Воск, парафин
Используется для пропитки трансформаторов, особенно с бумажной изоляцией. Такой трансформатор при перегрузке начинает «плакать» парафином — это верный знак что его стоит выключить, так как дальше будет хуже.
Общая тенденция по уменьшению габаритов техники и ростом рабочей температуры заставляет производителей заменять легкоплавкий парафин на синтетические компаунды.
При отсутствии доступа к полимерным заливочным составам, пропитка изделия парафином
— самый доступный способ повышения стойкости изделия к влаге среди самодельшиков. Тепловая и механическая стойкость близки к нулю. Чтобы при пропитке внутри не осталось
пузырей воздуха, по возможности это лучше делать в вакууме.
Трансформаторное масло
Жидкий диэлектрик. Трансформаторное масло — это масло высокой степени чистоты и низкой
вязкости. Используется как диэлектрик и теплоноситель в электрических машинах, транс-
форматорах.
Внимание! Трансформаторное масло может содержать достаточно токсичные присадки (В том числе в виде загрязнений, достаточно плохо промытой тары.), в т.ч. крайне токсичный полихлорбифенил. Поэтому самое глупое, что может прийти в голову — это использование трансформаторного масла не по назначению — в качестве топлива, смазочного масла и т.д. Старый трансформатор может содержать чистый полихлорированный бифенил (выпускался, например, под названием «совол» или «совтол» ). В настоящее время применение полихлорированных бифенилов в новых трансформаторах запрещено, но старые трансформаторы и масляные конденсаторы встречаются повсеместно.
Читайте также: Плиссированная ткань с люрексом
«Утопить» в трансформаторном масле трансформаторы и прочие компоненты — самый простой способ наладить охлаждение и повысить электрическую прочность при самостоятельной сборке высоковольтных устройств (для питания трансформатора Теслы, рентгеновских трубок и т.д.) Основное преимущество этого способа — масло заполняет все промежутки, даже сложной формы, и избавиться от пузырей воздуха значительно легче, чем при заливке парафином или эпоксидной смолой.
Прозрачность масла, его лучшая, по сравнению с воздухом теплопроводность, используется иногда при моддинге ПК — все компоненты компьютера — материнская плата, процессор, блок питания и т.д. кроме HDD и носителей информацией, устанавливаются в аквариуме и заливаются прозрачным маслом (гуглить картинки на «Моддинг в масле»).
Фанера, ДСП
Широко используемый материал, правда почти не применяемый в электронной технике. Представляет собой шпон дерева (фанера) или опилки (ДСП — древесно-стружечная плита) склеенные фенолформальдегидной смолой, и спрессованные в плиты. Фанера — более прочный материал, чем ДСП. Благодаря взаимо перпендикулярной ориентации направления волокон в слоях, фанера обладает равной прочностью во всех направлениях, что делает фанеру достаточно прочным материалом. Раньше из фанеры изготавливали корпуса приборов (старые ламповые телевизоры имели корпус из фанеры/ДСП). Но горючесть, набухание от влаги сыграли свою роль и данный материал более массово не используется. Фанера, МДФ (древесное волокно проклеенное карбамидформальдегидными смолами) до сих пор используются для изготовления корпусов аудио аппаратуры — колонок, усилителей, где важны акустические свойства материала, а также, вместе со шпоном ценных пород дерева, для украшения дорогостоящей техники.
Тем не менее фанера — удобный материал в прототипировании низковольтных устройств, и многие коммерчески успешные на рынке устройства когда-то были кучкой железок, собранных на фанерке. С появлением лазерных резаков фанеру стали широко использовать любители для изготовления корпусов устройств и несложных механических конструкций, так как достаточно просто сделать на компьютере чертеж, по которому резак вырежет все детали автоматически.
В продаже встречается фанера тополя, бука и березы разных сортов. Сорт фанеры обозначается двумя цифрами через дробь, например 2/4, что значит, что лист фанеры 2-го сорта с одной стороны и 4-го сорта с другой. Высшие сорта — гладкие и без сучков, пригодны для изготовления мебели, наклейки шпона. 3-й сорт может иметь крупные сучки, а 4-й — вообще дырки от выпавших сучков, что делает его пригодным разве что для заборов. Однако из большого листа плохой фанеры можно попытаться выбрать хороший кусок. Для лазерной резки и выпиливания лобзиком используют в основном тополь, мягкий и дающий очень гладкую поверхность при шлифовании. Более твердая и дорогая береза годится для прочных рам, толстых корпусов, мебели. Листы такой фанеры бывают до 40 мм толщиной и представляют собой по сути готовую столешницу для верстака, надо только скруглить кромки. Существует водоупорная фанера (обычно ламинирована в коричневый цвет и с одной стороны часто с рифлением, чтобы стоящие на ней предметы не скользили), гибкая фанера и фанера, покрытая прямо на заводе шпоном ценных пород дерева. Купить все это можно на специализированных фирмах, в обычных магазинах такое продают крайне редко.
Читайте также: Из чего сделана ткань нетканка
В следующей части полностью синтетические органические диэлектрики (пластмассы).
Основные электрические свойства тканей организма
Все нормальные функции организма человека обусловлены электрическими взаимодействиями. Работа мышц, в том числе дыхание и удары сердца, контролируются электрическими токами. Информация, получаемая различными органами чувств, передаётся в мозг с помощью электрических сигналов. Хотя электрические токи участвуют в функционировании организма, токи от внешних источников при прохождении через органы могут вызвать их повреждения или даже смерть человека.
Биологическим объектам присущи такие электрические свойства, как сопротивление и емкость. Ткани организма человека обладают свойствами как проводников, так и диэлектриков. Наличие свободных ионов в клетках и тканях обуславливает проводимость этих объектов. Диэлектрические свойства и величина диэлектрической проницаемости определяются структурными компонентами и явлениями поляризации.
Биологические ткани обладают омическим (активным) сопротивлением благодаря наличию в них свободных ионов. Наличие омического сопротивления в тканях подтверждается нагревом ткани при прохождении через неё постоянного тока.
Биологическая ткань обладает электрической емкостью: мембрана клетки по своим электрическим свойствам является диэлектриком, внутри клетки у мембраны скапливаются отрицательные заряды, снаружи положительные заряды. Разноименные заряды, разделенные диэлектриком, представляют конденсатор.
Обладая емкостью, биоткань обладает емкостным сопротивлением: .
где, 
— частота тока, 
– емкость.
Вышеуказанными свойствами обладают токопроводящие ткани и жидкости в составе организма. К ним относятся: нервная ткань, влажная кожа, мозговая ткань, ликвор, кровь и т.д.
В состав организма входят и токонепроводящие ткани – диэлектрики. К диэлектрикам в составе организма относятся: сухая кожа, жировая ткань, кость без надкостницы, сухожилия, роговица глаза, ногти, обезжиренный волос
Основной характеристикой диэлектрика является диэлектрическая проницаемость вещества ,которая определяется отношением напряженности электрического поля в данной среде к напряженности поля в вакууме:
где – напряженность электрического поля в веществе и в вакууме.
Электропроводность 
– это величина, обратная омическому сопротивлению 
:
Представим таблицу электропроводностей ряда тканей.
| Вид ткани | Электропроводность (сименс) |
| Ликвор Кровь Мыщцы Внутренние органы Нервная ткань Сухожилие Кость | 0,018 0,006 0,005 0,002-0,003 0,0007 10 -4 10 -9 |
Электропроводность тканей и органов зависит от их функционального состояния, и следовательно может быть использована как диагностической показатель.
5.2. Электропроводность клеток и тканей при постоянном токе. Поляризация и её виды .
Известно, что сопротивление является коэффициентом пропорциональности между током и разностью потенциалов:
— закон Ома.
Однако для живых тканей было установлено, что сила тока после наложения разности потенциалов непрерывно уменьшается. Представим изменение этого тока во времени графически:
Поляризацией называется процесс перемещения связанных зарядов под действием электрического поля и образованием вследствие этого электродвижущей силы, направленной против внешнего поля.
При прохождении тока через биологическую систему в ней возникает ЭДС поляризации, которая уменьшает приложенную к объекту эффективную ЭДС, что и приводит к уменьшению тока.
Движущийся ион создаёт дополнительное электрическое поле (на рисунке показано пунктиром) которое направлено в сторону, противоположную внешнему полю.
— закон Ома для живой ткани
где, – ЭДС поляризации, как функция времени.
Возникновение ЭДС поляризации, главным образом связано с способностью живых клеток накапливать заряды при прохождении через них электрического тока, т.е. с их емкостным свойствами.
Читайте также: Цветы из ткани своими руками для украшения свадьбы
Рассмотрим виды поляризации, которые (в той или иной степени) присущи биологическим объектам. Временем релаксации поляризации называется время возникновения поляризации после мгновенного наложения электрического поля.
Почему электризуются шерсть, вискоза, шелк и синтетика? Статическое электричество — как с ним бороться?
Мы все знаем, как это неприятно, когда платье липнет к телу. Нас раздражают мелкие ворсинки, прилипающие к одежде или текстилю. Причина всего этого — статическое электричество.
Какие материалы электризуются больше, а какие меньше? Как нивелировать эти неприятные явления?
В какой степени текстильные волокна – натуральные и синтетические, предметы и материалы, использующиеся в быту, способны накапливать статическое электричество, видно на цветовой шкале (научное название – трибоэлектрическая шкала) . Красный цвет – это положительный заряд. Синий – отрицательный.
Чем насыщеннее оттенки того и другого, тем сильнее электризуется материал. И чем дальше они отстоят друг от друга на этой шкале, тем больше они электризуются при соприкосновении.
Зеленым цветом выделены инертные материалы. Это хлопок, лен и дерево. Однако необходимо учитывать, что все предметы мебели из дерева обычно покрыты лаком или воском, и в этом случае характеристики диаметрально меняются.
Конечно, в первую очередь нас интересует, насколько домашний текстиль – пледы, постельное белье, полотенца, способны накапливать статическое электричество. Ведь от этого зависит, достаточно ли комфортно нам будет этими предметами пользоваться.
Почему одно текстильное волокно электризуется больше, а другое меньше?
Правило простое: чем гидрофильнее волокно, тем меньше оно электризуется. Поэтому хорошо впитывающие влагу хлопок и лен практически не накапливают статическое электричество.
Это значит, что постельное белье, покрывала и полотенца из этих материалов не притягивают пыль, не раздражают кожу и не вызываюет неприятных ощущений от разрядов электричества в виде пощипываний. В тоже время шелк, хоть и в очень слабой степени, но при соприкосновении со своими электроантиподами, способен электризоваться, не говоря уже о натуральной шерсти.
Статическое электричество и влажность воздуха
Чем суше воздух в помещении, тем сильнее будет наэлектризованы предметы. Обычно это бывает зимой, когда мы редко открываем форточки, а батареи шпарят во всю мочь, выжигая влажность.
Но при одинаковых условиях одни материалы будут накапливать меньше статического электричества (натуральная шерсть), а другие в 2-3 раза больше (синтетика).
Что нужно делать, чтобы текстиль не электризовался?
Остерегайтесь соседства разнозаряженных материалов. Чем больше между ними расстояние по трибоэлектрической шкале, тем сильнее они будут заряжаться, соприкасаясь друг с другом. Не допускайте соприкосновения натуральной шерсти с полиэтиленом или пластиком.
Повысьте влажность в помещении. Любой из перечисленных способов: увлажнитель воздуха, проветривание помещения, влажные уборки, сосуды с водой (например, вазы с цветами), вода в открытом аквариуме — повышают влажность воздуха, а значит, уменьшают накопление статического электричества.
Совершенно снимают статическое электричество радикальное средство –антистатик. А если его запах вам не нравится, проведите влажной салфеткой по поверхности пледа, или предмету мебели — этой простой процедурой вы понизите наэлектризованность вещи практически до нуля.
Помогите нашему каналу развиваться: ПОДПИШИТЕСЬ НА КАНАЛ и ПОСТАВЬТЕ ЛАЙК . Спасибо!
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом