Главная  Развитие электроэнергетической системы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [ 45 ] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84]

териала с удельной поверхностью, находящейся в заданных пределах, можно исключить указанные аргументы из числа переменных. Тогда по аналогии с решением подобных задач для обычного бетона, считая смесь цемента с дисперсным углеродом смешанным (композиционным) вяжущим, определяем удельное электрическое сопротивление как функцию его расхода, водовяжущего (водокомпозиционного) отношения и коэффициента избытка цементно-углеродного теста по отношению к пустотности заполнителя. Однако поскольку электрическая проводимость самого смешанного вяжущего зависит от объемной концентрации добавки в нем, то целесообразнее воспользоваться в качестве аргумента этим параметром. В результате число переменных сокращается до трех и выражение функциональной зависимости удельного сопротивления от исходного состава может быть в общем виде представлено следующим образом:

Рб =/(бу, BIK, :„зб)-

На рис. 3.5 приведены экспериментальные кривые зависимости удельного электрического сопротивления бетэла от концентрации электропроводной добавки, представленной исковым коксом с различной удельной поверхностью, а также сажей. Все они в общем виде описываются зависимостью

Ig Рб = Л - В5у,

где у1 и В - эмпирические коэффициенты, значения которых определяются видом электропроводной добавки, ее дисперсностью, способом


Рис. 3.5. Зависимость удельного электрического сопротивления р от объемной концентрации углерода 5:

I - бетэл на пековом коксе с удельной поверхностью 600 м/кг при В/К = = 0,33; 2 - то же с удельной поверхностью 800 м/кг при В/К =0.15; 3 - то же с уделшой поверхностью 1500 м/кг при В/К = 0,15; 4 - бетэл на техническом углероде П-803 с уделыюй поверхностью 15 ООО м/кг при В/К = 0,15



уплотнения, условиями твердения и другими технологическими параметрами.

Для практических целей на алгоритмическом языке ПЛ/1 была разработана программа для ЕС ЭВМ, с помощью которой осуществлялось проектирование состава бетэла.

Прочность бетэла, как указано выще, определяется когезией его кристаллизационной структуры, образованной затвердевшим цементным камнем. Согласно современным представлениям (работы Т.К. Пау-эрса, Ю.М. Баженова, А.В. Волженского, Г.И. Горчакова, А.Е. Шейкина, И.Н. Ахвердова и др. [42, 59, 62-64, 71]), которые полностью распространяются и на бетэл, прочность цементного камня в значительной степени определяется его пористостью, а также степенью гидратации. Статая объем углерода в цементном камне условной пористостью, вводим при выводе формулы прочности бетэла понятие обьемной доли несущего, каркаса Д аналогично понятию относительной плотности цементного камня, которая определяется отношением объема несущего каркаса F„.k (сумма объемов новообразований и непрореагировавшего цемента) к обтьему цементно-углеродного камня:

Кцу 1 + (У/Я)(7ц/7у)+ (£/Я)7ц

здесь У, Ц - расходы углерода и цемента, кг; ВЩ - водоцементное отношение; а - степень гидратации цемента; 7ц, 7у - плотности цемента и углерода, кг/м.

Считая, что зависимость прочности цементно-углеродного камня от его пористости имеет аналогично цементному камню степенной характер, получаем:

/ 1 + 0,21 «7,,)

е..= А

1+ (УЩ)(11Уу) (£/Я)7ц

где у1 и и - эмпирические коэффициенты.

Согласно предложенной зависимости прочность бетэла прямо пропорциональна содержанию цемента, его степени гидратации и обратно пропорциональна количеству углерода и воды.

У бетэла, как у большинства композиционных материалов, при определенных значениях напряженности электрического поля закон Ома перестает соблюдаться. На нелинейность вольт-амперной характеристики бетэла могут оказывать влияние в общем случае большое число различных факторов, которые можно разделить на две группы. К первой группе относятся физические параметры электропроводной добавки, например характер ее электропроводности, высота потенциального барьера и т.п., ко второй группе - шютность и структура композиции, меняя которые можно в определенной степени управлять ее нелиней-



Таблица 3.9- Основные свойства бетэла

Параметр

Значение

Удельное электрическое сопротивление. Ом м

10" - 10

Допустимая плотность тока при переменном

10 - 0,07

напряжении (=50Гц), А/см

Допустимая напряженность электрического поля. В/см

300 - 2.000

Удельная разрушающая энергия при однократном включении, Дж/см

150 - 600

Температурный коэффициент сопротивления, 1/К

-(5-30)• 10"

Коэффициент нелинейности а

0,95 - 0,99

Рабочий диапазон температур, К

213-523

Теплопроводность, Вт/ (м К)

2,3 - 2,9

Удельная теплоемкость, Дж/ (кг К)

0,9 - 0,95

Коэффициент линейного расщирения, 1/К

(9,9-10,6) 10"*

Разрушающее напряжение при сжатии, МПа

10-60

Модуль упругости, МПа

(1,05-1,7) Ю"

Коэффициент Пуассона

0,105 - 0,126

Плотность, кг/м

1900- 2300

Общая пористость, %

10 - 45

ностью. Так, при переходе от уплотнения бетэловой смеси на молотом коксе вибрацией к прессованию происходит уменьшение нелинейности вольт-амперной характеристики, которая еще более уменьшается при использовании в качестве электропроводной добавки сажи.

Температурный коэффициент сопротивления бетэла имеет отрицательное значение, при этом абсолютное значение его увеличивается с ростом удельного электрического сопротивления. Температурный коэффициент бетэла, изготовленного на коксе, находится в пределах (15-30) • 10"", на саже - (5-12) • 10"".

Из изложенного следует, что путем изменения исходного состава и технологии изготовления можно получать бетэл с широким диапазоном свойств, основные из которых приведены в табл. 3.9-

Работоспособность бетэла в качестве материала для мощных резисторов определяется его электрической прочностью (допустимой напряженностью электрического поля Е), и энергоемкостью W.

Электрическая прочность бетэла (см. рис. 2.7, а), характеризуемая вольт-секундными характеристиками, возрастает с ростом удельного электрического сопротивления и уменьшением длительности приложения напряжения.

Энергоемкость бетэла зависит от его структуры и теплофизических характеристик входящих в состав композиции компонентов и связана с интенсивностью тепловых процессов в его объеме, поэтому на кривых, описьшающих зависимость удельной энергоемкости от времени (джоуль-секундных характеристиках, см. рис. 2-7, б), наблюда-



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [ 45 ] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84]

0.0012