.

Воздействие влаги, пыли, солнечной радиации и биологических факторов на электротехническо е оборудование

Воздействие влаги.   Воздействие влаги на металлы и изоляционные материалы имеет разную природу, но одинаковый конечный результат — разрушение исходной структуры материала В металлах это происходит за счет коррозии, в изоляционных материалах — за счет влагопоглощения Термодинамической причиной коррозии является переход корродирующего металла из менее стабильного состояния, в котором он используется в конструкции РЭА, в более стабильное первоначальное состояние, из которого он был получен (в виде окислов, сульфидов, карбонатов и т. п.). На скорость коррозии влияют: концентрационная поляризация, перенапряжение и пассивность металлов. Чисто химическая коррозия происходит во время реакции сухого газа с металлом при высокой температуре (окалина на поверхности стали). Наличие влаги — причина электрохимической коррозии, реакции которой идут при низких температурах. Коррозия может быть равномерной (по всей поверхности изделия), неравномерной (например, за счет повреждения защитного слоя и образования затем отверстий в металле) и межкристаллической (распространение вдоль границ кристаллов н разрывов их структуры). Влага является причиной и различных побочных явлений, увеличивающих дестабилизирующее воздействие пыли и биологических факторов.
Влияние влаги на изоляционные материалы определяется отсутствием изоляционных пластмасс, которые могут противостоять воздействию влаги. Низкокачественные изоляционные материалы с макроскопическими порами или трещинами поглощают влагу за счет капиллярных эффектов. В высококачественных изоляционных материалах (используемых обычно в РЭА) определяющим фактором влагопоглощения является диффузия. При процессах герметизации важен третий режим — проникновение (режим переноса влаги через полупрозрачную оболочку).
Диффузия — поглощение изоляционным материалом (растворителем) растворяемого вещества (паров воды) до полного уравнивания давлений в окружающей среде и внутри изоляционного материала, после чего процесс поглощения влаги прекращается . Проникновение водяных паров через пленку включает в себя три стадии: проникновение влаги через поверхность пленки со стороны повышенной концентрации влаги; диффузия влаги от наружной поверхности пленки к внутренней; выход влаги через внутреннюю поверхность пленки в область пониженной концентрации влаги. Свойства поверхности пленки оказывают существенное влияние. Процесс диффузии определяется в основном свойствами, формой и размером изоляционной детали при наличии разности давлений водяных паров в среде и детали. Процесс проникновения определяется в основном разницей степени концентрации водяных паров между наружной и внутренней поверхностями перегородки. За счет достаточно высокой электропроводности воды по сравнению с электропроводностью изоляционного материала при диффузии влаги имеет место существенное (на 2…4 порядка) падение сопротивления изоляции, рост tg δ и изменение относительной диэлектрической постоянной. При поглощении или отдаче влаги (набухание и усадка) происходит изменение объема и размеров изоляционных деталей, что может быть причиной возникновения заметных механических напряжений в материале. Иногда это приводит к ускоренному и увеличенному влагопоглощению (из-за трещин), нарушению механической прочности элементов или их работоспособности.
Сухое тепло и сухой холод. Некоторые сплавы меди при t < — 20°С (253 К) склонны к холодной хрупкости. Термореактивные изоляционные материалы сохраняют свою форму до момента разрушения из-за термохимической цепной реакции разложения. Термопластические — при температурной перегрузке сначала становятся эластичными и текучими и только после этого разрушаются. Термочувствительны и многие резины. Смазочные материалы при низкой температуре увеличивают свою вязкость и могут совсем застыть. При высокой температуре вязкость смазки уменьшается и смазка может совсем испариться.
Изменение температуры детален особенно сложной формы и из разнородных материалов может быть причиной значительных механических напряжений и даже разрушений (гальванического или лакокрасочного покрытия, слоя глазури и т. п.).
Способы защиты от влаги.
  • Покрытие лаком
  • Покрытие герметиком
  • Применение не гигроскопичных материалов
  • Применение устойчивых к коррозии материалов
  • Применение антикоррозийных покрытий (Al, Ti, Zn, Cr)
  • Применение защитных плёнок
  • Пропитка гигроскопичных материалов специальными смолами  Заливка влагостойкими компаундами, но при их использовании изделие становится непригодным для ремонта, ухудшается режим. При усадке компаунда элементы испытывают механическое напряжение, поэтому используются отдельные элементы
  • Опрессовка – прессование порошками, ухудшается тепловой режим и изделие также становится непригодным для ремонта
  • Перфорация корпуса для испарения влаги
  • Влагопоглащающие прокладки в корпусе
  • Кондиционирование помещения
  •  Вентиляция подсушенным воздухом
  • Герметизация. Может быть полной или частичной. Лучше применять частичную. 
Песок и пыль. Максимальная опасность — не относительно крупные частицы пыли и песка (у них меньше острых граней), а мелкие, взвешенные в атмосфере, с величиной зерна 1 ... 40 мкм. Результаты их воздействия в подшипниках и механизмах — падение точности, заедания; в зазорах с контактами — препятствие нормальной работе реле и переключателей; на поверхности изоляционных деталей из-за гигроскопичности — паразитная проводимость; на поверхности металлических деталей — увеличение скорости коррозии.Во всех случаях в тропических условиях пыль может быть питательной средой для плесневых микроорганизмов. Пыль в пустыне из-за высокого содержания кварца более твердая и абразивная  При значительной запыленности, повышенной температуре пыли, наличии кислорода и источника энергии — пыль взрывается, что может быть причиной больших разрушений. Оптимальные условия работы контактов в РЭА — обеспыливание воздуха и поддержание постоянной влажности.
Защита от пыли и песка.
  • 1.      На стыках корпуса должны быть предусмотрены фетровые или резиновые прокладки
  • 2.      Защита перфорации корпуса сеткой
  • 3.      Фильтры вентиляционных отверстий
  • 4.      Подбор смазывающих материалов – смазка не должна быть густой
  • 5.      В корпусе предусмотреть лабиринты с пропиткой
  • 6.      Защитные покрытия (лаковые)
  • 7.      Поддерживать постоянную влажность в помещении, учитывая что пыль гигроскопична
  • 8.      Герметизация диэлектрика или всего устройства. 
Воздействие солнечной радиации. Солнечная радиация — электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца.  Электромагнитная составляющая солнечной радиации распространяется со скоростью света и проникает в земную атмосферу. До земной поверхности солнечная радиация доходит в виде прямой и рассеянной радиации. Спектральный диапазон электромагнитного излучения Солнца очень широк — от радиоволн до рентгеновских лучей — однако максимум его интенсивности приходится на видимую (жёлто-зелёную) часть спектра. Существует также корпускулярная часть солнечной радиации, состоящая преимущественно из протонов, движущихся от Солнца со скоростями 300—1500 км/с (Солнечный ветер). Во время солнечных вспышек образуются также частицы больших энергий (в основном протоны и электроны), образующие солнечную компоненту космических лучей. Энергетический вклад корпускулярной составляющей солнечной радиации в её общую интенсивность невелик по сравнению с электромагнитной. Поэтому в ряде приложений термин «солнечная радиация» используют в узком смысле, имея в виду только её электромагнитную часть.  Количество солнечной радиации зависит от высоты солнца, времени года, прозрачности атмосферы. Для измерения солнечной радиации служат актинометры и пиргелиометры. Различают две группы воздействия PC: фотолитическое и фотоокислительное (перегрев). Фотолитическое характеризуется избирательным поглощением солнечных лучей в полосах поглощения. Воздействие фотонов приводит к отрыву фотоэлектронов и разрыву молекулярных связей. Следствием этого является изменение цвета ряда полимерных материалов, хрупкость и потеря прочности, нарушение лакокрасочных покрытий. Фотоокислительное воздействие PC — разрыв химических связей при одновременном воздействии излучения, воздействие кислорода, воздуха и влаги. Результат — усиленная коррозия (особенно в условиях тропического климата) Перегрев РЭА до 25 ... 30 К от поглощения энергии солнечных лучей происходит за счет: непосредственного излучения Солнца; излучения, рассеянного и отраженного атмосферой; теплых слоев воздуха, излучения от грунта, теплопроводности воздуха и грунта. Специфическим видом воздействий, которым подвергается РЭА и ее материалы, являются воздействие СВЧ излучений. Количество солнечной радиации зависит от высоты солнца, времени года, прозрачности атмосферы. Для измерения солнечной радиации служат актинометры и пиргелиометры. 
  • ·   Изменяется цвет полимерных материалов
  • ·   Защитные покрытия теряют свою прочность и становятся хрупкими
  • ·   Происходит усиленное старение материалов
  • ·   За счёт поглощения лучистой энергии происходит перегрев радиоаппаратуры
  • ·   Под воздействием радиации происходит уход параметров
Защита от солнечной радиации.
  • Многослойный корпус
  • Предусмотреть навесы и тенты
  • Цветовое решение
  • В крайних случаях производят углубление в землю. 
Биологические факторы   К биологическим факторам относятся микроорганизмы, насекомые, грызуны, животные и птицы.
Влияние микроорганизмов: плесень, грибы
Плесень. Плесень разрушает органические диэлектрики, усиливает коррозию и попадая на плату может вызвать короткое замыкание. Поражая стёкла плесень может вызвать изменение его оптических свойств.
Плесень развивается в помещениях с повышенной влажностью и пониженной освещённостью.
Изоляционные материалы на основе целлюлозы при воздействии плесневых грибков ухудшают свои механические и электрические параметры и могут даже разрушиться. 
Насекомые. Попадая внутрь вызывают несанкционированное срабатывание контактов. Термиты проедают древесину, пластмассу с древесным наполнителем и высокомолекулярные искусственные соединения. Изоляция на основе целлюлозы является питательной средой для термитов и микроорганизмов. Остатки насекомых так же являются питательной средой для развития микроорганизмов. Насекомые редко повреждают РЭА. Наиболее опасны для РЭА, работающей в тропических условиях, термиты. Они поедают преимущественно древесину, поэтому опасны для приборов, имеющих деревянные детали и пластмассы с древесными наполнителями и установленных в деревянных строениях. 
Грызуны. Кабели в пластмассовой и не армированной резиновой изоляции могут повреждать грызуны (крысы, мыши). Для защиты изоляции применяют стальную оплетку, но обычно повреждения кабеля и проводов грызунами не превышают 2%, поэтому целесообразнее устранить случайное повреждение, чем применять дорогостоящие защитные мероприятия. Аппаратуру необходимо защищать от неправомерного включения и выключения.
Способы защиты от биологических факторов.
Плесень.
  • Протирка от плесени.
  • Нормальная освещённость
  • Проветривание помещения
Насекомые:
  • Пропитка фунгицидами
  • Защитная сетка в перфорации
  • Избегать применения органических материалов
  • Бетонный фундамент зданий
Грызуны:
  • Аппаратура ставится на высокий бетонный фундамент
  • По возможности избегать применения органических материалов