Влияние на конструкцию РЭС климатических факторов

Объекта установки

Рассмотрим влияние климатических факторов на электроизоляционные и металлические материалы, элементы конструкций РЭС, параметры электрорадиоэлементов (ЭРЭ).

Повышенная температура приводит к изменению физико-механических и электрических свойств изоляционных материалов, уменьшает вязкость пропиточных масел и смазок, размягчает твердые изоляционные и связующие материалы, пропиточные и заливочные компоненты вытекают. Нарушается механическая прочность деталей из органических пластмасс (оргстекло, винипласт, полиэтилен), они деформируются под действием собственного веса и внешних усилий.

В диэлектриках, как правило, растет тангенс угла диэлектрических потерь (tgδ), падают удельные поверхностное и объемное сопротивления изоляции (R_изол), снижается электрическая прочность, что ведет к возрастанию опасности пробоя.

С повышением температуры изменяется сопротивление металлов и сплавов, что приводит к изменению режимов работы электрических цепей. Материалы имеют различные температурные коэффициенты линейного расширения (ТКЛР). Так, у изоляционных материалов ТКЛР изменяется от 0,5∙10^-6 1/°С для кварца до 180∙10^-6 1/°С для полиэтилена, у металлов и сплавов – от 0,9∙10^-6 1/°С для инвара до 39∙10^-6 1/°С для цинка. Следовательно, с повышением температуры возможно изменение размеров, ослабление крепления деталей и узлов, деформация элементов конструкции, если не учтены различия ТКЛР сопрягаемых деталей.

Повышенная температура вызывает изменение посадочных мест и установочных размеров, заклинивание, ослабление креплений деталей и узлов, деформацию при сопряжение пластмасс и металлических деталей с разными ТКЛР.

С повышением температуры у полупроводниковых приборов изменяются электрические параметры, в частности входные и выходные сопротивления, что приводит к изменению режима работы устройства.

Конденсаторы всех типов меняют емкость вместе с тем изменяются электрическая прочность, диэлектрические потери, сопротивление изоляции. Изменение емкости с повышением температуры определяется величиной температурного коэффициента емкости (ТКЕ). У керамических конденсаторов, например, ТКЕ разделен на 16 классов от +120∙10^-6 до –3300∙10^-6 1/°С.

Резисторы с изменением температуры меняют величину сопротивления (R), что характеризуется величиной температурного коэффициента сопротивления (ТКС), который изменяется в зависимости от номинала – чем большее R, тем больший ТКС/

С повышением температуры изменяется индуктивность и собственная емкость катушек индуктивности, что ведет к изменению резонансной частоты контура.

Длительное воздействие повышенной температуры приводит к ускоренному старению материалов. Это сопровождается усадкой, снижением прочности, образованием трещин, деформацией, разрушением.

Старение электроизоляционных материалов при повышении температуры на 10 °С выше предельной сокращает их срок службы в 1,5... 2 раза.

Пониженная температура, как правило, приводит к снижению эластичности, повышению хрупкости, растрескиванию и разрушению пластмасс и резины. Смазка загустевает, что ухудшает работу подвижных соединений.

Перепады температур ускоряют процесс образования трещин, зазоров, вызывают заклинивание подвижных соединений, хрупкие детали растрескиваются; эластичные меняют форму.

Повышенная влажность приводит к коррозии металлов, особенно опасно воздействие влаги при повышенной температуре. При использовании материалов с различными величинами электрохимического потенциала процесс коррозии ускоряется. Материалы органического происхождения (бумага, картон, текстолит, гетинакс) при увлажнении набухают, в результате чего падает удельное объемное сопротивление, ра­стут диэлектрические потери. Стекло, керамика, слюда, кварц, полистирол, полиэтилен адсорбируют влагу на поверхности, что приводит к образованию водяных пленок и снижению поверхностного сопротивления изоляции.

Вода при температуре 100 °С, проникнув в поры материала, испаряется и вызывает его разрушение за счет увеличения объема при испарении. Лакокрасочные покрытия наиболее подвержены такому виду разрушения.

Вода при температуре ниже 0 °С замерзает и также вызывает разрушение покрытий.

Вода обладает малой вязкостью и значительной проникающей способностью. Она заполняет трещины, каналы, структурные пустоты диэлектриков. Следовательно, появляются проводящие мостики в структуре, например, печатной платы.

При воздействии влаги на негерметизированные конденсаторы снижается сопротивление изоляции, электрическая прочность, увеличивается емкость и тангенс угла диэлектрических потерь.

У герметизированных конденсаторов воздействие повышенной влажности приводит к понижению сопротивления поверхностной изоляции, и конденсации влаги на поверхности.

Влага действует на обкладки конденсаторов, снижая коррозийную стойкость, повышая потери в поверхностном слое металла в контактных соединениях.

В катушках индуктивности при воздействии влаги возрастают диэлектрические потери, паразитная емкость, снижается добротность.

У резисторов повышается сопротивление, в переменных резисторахвозникает окисление подвижных контактов, что снижает их надежность.

В переключателях под действием влаги растут диэлектрические потери, уменьшаются переходные сопротивления контактов. У монтажных проводов снижаются электрическая прочность и сопротивление изоляции, увеличиваются паразитные емкости монтажа и токи утечки.

Дождь в промышленных районах всегда загрязнен активными элементами – серой, углекислым газом, кислотами, что ускоряет процесс коррозии металлов и разрушение электроизоляционных материалов. Особенно быстро разрушаются материалы во влажном морском климате.

Иней, обледенение также могут оказывать нежелательные воздействия на внешние элементы РЭА, например на антенно-фидерные устройства, вызывать уменьшение излучаемой мощности, ухудшение условий приема сигналов, поломки элементов конструкции.

Снежная пыль обладает высокой проникающей способностью, усиливает коррозию металлов и ускоряет процесс разрушения материалов.

Уменьшение атмосферного давления (на каждые 10 м подъема давление снижается на 133,32 Па) приводит к ухудшению условий отвода тепла от элементов аппаратуры, снижению электрической прочности воздуха. Из-за разности давлений возможна деформация кожуха герметичных РЭС.

Пыльобладает большой проникающей способностью. Попадая в зазоры, она вызывает ускоренный износ трущихся поверхностей контактных устройств. Осаждаясь на поверхности, она вызывает уменьшение сопротивления изоляции, приводит к образованию токопроводящих мостиков.

Солнечная радиация является фактором, также отрицательно влияющим на аппаратуру. Длинноволновая часть спектра солнечных лучей (инфракрасная и красная) вызывает тепловой эффект, коротковолновая (ультрафиолетовая и фиолетовая) – фотохимическое действие, которое приводит к раз­рушению материалов органического происхождения (распаду резины, каучука, целлюлозы), особенно лакокрасочных покрытий. Солнечная радиация ускоряет коррозию металлов и сплавов.

К биологическим факторам, влияющим на РЭС, прежде всего относится плесень. Она на 90 % состоит из воды, способна ее поглощать и покрывать поверхности водяной пленкой. Плесень разрушает натуральные волокнистые материалы (хлопок, бумагу), ухудшает электрические и физико-механические свойства пластмасс с органическими наполнителями, поражает стекло (оптические призмы, линзы). Плесень хорошо размножается на металле при наличии пыли и жировых пятен. Остатки канифоли – среда для ее размножения. Плесень снижает сопротивление изоляции, электрическую прочность, ускоряет коррозию металлов, разрушает защитные покрытия, контакты; вызывает замыкание и пробои.

Насекомые (термиты, муравьи) съедают органические материалы, пластмассы с органическими наполнителями. Термиты повреждают кабели.