Dielektrilise kao puutuja, dielektrilise kao indeksi mõõtmine

Dielektriline kadu on energia, mis hajub isolatsioonimaterjalis sellele elektrivälja mõjul.

Dielektriku võimet hajutada energiat elektriväljas iseloomustatakse tavaliselt dielektriliste kadude nurgaga, nurga dielektrilise kao puutujaga... Testis loetakse dielektrikuks kondensaatori dielektrikuid, mille dielektrikuks on dielektriku dielektrik. mille mahtuvust ja nurka mõõdetakse. δ, mis täiendab mahtuvusliku vooluahela voolu ja pinge vahelist faasinurka 90 ° -ni. Seda nurka nimetatakse dielektrilise kao nurgaks.

Vahelduvpinge korral liigub isolatsioonis vool, mis on faasis rakendatud pingega nurga ϕ (joonis 1), alla 90 kraadi all. e-post väikese nurga all δ, mis on tingitud aktiivse takistuse olemasolust.

Riis. 1.Kadudega dielektriku läbivate voolude vektorskeem: U — pinge dielektrikul; I on dielektriku läbiv koguvool; Ia, Ic — vastavalt koguvoolu aktiivsed ja mahtuvuslikud komponendid; ϕ on rakendatud pinge ja koguvoolu vaheline faasinihke nurk; δ on nurk koguvoolu ja selle mahtuvusliku komponendi vahel

Voolu Ia aktiivse komponendi ja mahtuvusliku komponendi Ic suhet nimetatakse dielektrilise kao nurga puutujaks ja seda väljendatakse protsentides:

Ideaalses kadudeta dielektrikus on nurk δ = 0 ja vastavalt tan δ = 0. Niisumine ja muud isolatsioonidefektid põhjustavad dielektrilise kaduvoolu aktiivse komponendi ja tgδ suurenemist. Kuna sel juhul kasvab aktiivne komponent palju kiiremini kui mahtuvuslik, peegeldab tan δ indikaator isolatsiooni oleku muutust ja selles esinevaid kadusid. Väikese koguse isolatsiooniga on võimalik tuvastada tekkinud lokaalseid ja kontsentreeritud defekte.

Dielektrilise kao puutuja mõõtmine

Mahtuvuse ja dielektrilise kadu nurga (või tgδ) mõõtmiseks on kondensaatori ekvivalentne vooluring kujutatud ideaalse kondensaatorina, mille aktiivtakistus on ühendatud järjestikku (jadalülitus) või ideaalse kondensaatorina, mille aktiivtakistus on ühendatud paralleelselt (paralleelahel). ).

Jadaahela korral on aktiivvõimsus:

P = (U2ωtgδ)/(1 + tg2δ), tgδ = ωCR

Paralleelahela jaoks:

P = U2ωtgδ, tgδ = 1 /(ωСR)

kus B — ideaalse kondensaatori mahtuvus; R — aktiivne takistus.

Dielektriliste kadude tunnetusnurk ei ületa tavaliselt ühiku sajandikuid või kümnendikke (seetõttu väljendatakse dielektriliste kadude nurk tavaliselt protsentides), siis 1 + tg2δ≈ 1 ja kaod järjestikuste ja paralleelsete ekvivalentahelate puhul P = U2ωtgδ, tgδ = 1 / ( ωCR)

Kadude väärtus on võrdeline dielektrikule rakendatud pinge ja sageduse ruuduga, mida tuleb arvestada kõrgepinge- ja kõrgsagedusseadmete elektriisolatsioonimaterjalide valikul.

Dielektrikule rakendatava pinge suurenemisega teatud väärtuseni UО algab dielektrikus sisalduvate gaasi- ja vedelikusulgude ionisatsioon, samal ajal kui δ hakkab ionisatsioonist põhjustatud lisakadude tõttu järsult suurenema. U1 juures gaas ioniseeritakse ja redutseeritakse (joonis 2).

Riis. 2. Ionisatsioonikõver tgδ = f (U)

Keskmine dielektrilise kao puutuja mõõdetuna pingetel, mis on madalamad kui UО (tavaliselt 3–10 kV) Pinge valitakse katseseadme hõlbustamiseks, säilitades samal ajal seadme piisava tundlikkuse.

See tähendab dielektriliste kadude (tgδ) puutujat, mis on normaliseeritud temperatuurile 20 ° C, seetõttu tuleks mõõtmine läbi viia normaliseeritud temperatuuridele (10–20 ОС) lähedasel temperatuuril. Selles temperatuurivahemikus on dielektriliste kadude muutus väike ja teatud tüüpi isolatsiooni puhul saab mõõdetud väärtust ilma ümberarvutamiseta võrrelda 20 ° C normaliseeritud väärtusega.

Lekkevoolude ja väliste elektrostaatiliste väljade mõju välistamiseks katseobjekti mõõtmistulemustele ja mõõteahela ümber paigaldatakse kaitseseadmed kaitserõngaste ja -ekraanide kujul.Maandatud kilpide olemasolu põhjustab hajutatud mahtuvusi; nende mõju kompenseerimiseks kasutatakse tavaliselt kaitsemeetodit — väärtuselt ja faasilt reguleeritavat pinget.

Need on kõige levinumad silla mõõteahelad mahtuvuse tangens ja dielektrilised kaod.

Juhtivate sildade põhjustatud lokaalseid defekte saab kõige paremini tuvastada alalisvoolu isolatsioonitakistuse mõõtmisega. Tan δ mõõtmine toimub MD-16, P5026 (P5026M) või P595 tüüpi vahelduvvoolusildadega, mis on sisuliselt mahtuvusmõõturid (Scheringi sild). Silla skemaatiline diagramm on näidatud joonisel fig. 3.

Selles skeemis määratakse kadudeta kondensaatori C ja takisti R jadaühendusega samaväärsele vooluringile vastava isolatsioonistruktuuri parameetrid, mille puhul tan δ = ωRC, kus ω on võrgu nurksagedus.

Mõõtmisprotsess seisneb sillaahela tasakaalustamises (balanseerimises), reguleerides järjestikku takisti takistust ja kondensaatorikarbi mahtuvust. Kui sild on tasakaalus, nagu näitab mõõteseade P, on võrdsus täidetud. Kui mahtuvuse C väärtust väljendatakse mikrofaraadides, siis võrgu tööstuslikul sagedusel f = 50 Hz saame ω = 2πf = 100π ja seega tan δ% = 0,01πRC.

P525 silla skemaatiline diagramm on näidatud joonisel fig. 3.

Riis. 3. Vahelduvvoolu mõõtesilla P525 skemaatiline diagramm

Mõõtmine on võimalik pingetel kuni 1 kV ja üle 1 kV (3-10 kV), olenevalt objekti isolatsiooniklassist ja võimsusest. Pinge mõõtetrafo võib olla toiteallikaks. Silda kasutatakse välise õhukondensaatoriga C0.Skemaatiline diagramm seadmete kaasamise kohta tan δ mõõtmisel on näidatud joonisel fig. 4.

Riis. 4. Katsetrafo ühendusskeem dielektriliste kadude nurga puutuja mõõtmisel: S — lüliti; TAB — autotransformaatori reguleerimine; SAC – polaarsuslüliti testtrafo T jaoks

Kasutatakse kahte sillalülitusahelat: nn tavalist ehk sirget, milles mõõteelement P on ühendatud katsetatava isolatsioonikonstruktsiooni ühe elektroodi ja maanduse vahele ning tagurpidi, kus see on ühendatud testitava elektroodi vahele. objekt ja silla kõrgepingeklemm. Tavalist vooluringi kasutatakse siis, kui mõlemad elektroodid on maandusest isoleeritud, vastupidi – kui üks elektroodidest on kindlalt maandusega ühendatud.

Tuleb meeles pidada, et viimasel juhul on silla üksikud elemendid täieliku katsepinge all. Mõõtmine on võimalik pingetel kuni 1 kV ja üle 1 kV (3-10 kV), olenevalt objekti isolatsiooniklassist ja võimsusest. Pinge mõõtetrafo võib olla toiteallikaks.

Silda kasutatakse välise referentsõhukondensaatoriga. Sild ja vajalikud seadmed paigutatakse katseplatsi vahetusse lähedusse ning paigaldatakse tara. Juhttrafost T mudelkondensaatorisse C viiv juhe, samuti pinge all olevad silla P ühenduskaablid tuleb maandatud objektidelt eemaldada vähemalt 100-150 mm Trafo T ja selle reguleerimisseade TAB ( LATR) peab asuma sillast vähemalt 0,5 m kaugusel.Silla, trafo ja regulaatori korpused, samuti trafo sekundaarmähise üks klemm peavad olema maandatud.

Näitaja tan δ mõõdetakse sageli tööjaotusseadme piirkonnas ja kuna katseobjekti ja lülitusseadme elementide vahel on alati mahtuvuslik ühendus, siis mõjuv vool liigub läbi katseobjekti. See vool, mis sõltub mõjutava pinge pingest ja faasist ning ühenduse kogumahtuvusest, võib põhjustada isolatsiooni seisukorra vale hinnangu, eriti väikese mahtuvusega objektidel, eriti läbiviikudel (kuni 1000-2000). pF).

Silla tasakaalustamine toimub sillaahela elementide ja kaitsepinge korduva reguleerimisega, mille jaoks on tasakaalu indikaator kaasatud kas diagonaalis või ekraani ja diagonaali vahele. Sild loetakse tasakaalustatuks, kui seda läbivat voolu ei toimu koos tasakaalu indikaatori samaaegse lisamisega.

Silla tasakaalustamise ajal

Gde f on ahelat varustava vahelduvvoolu sagedus

° Cx = (R4 / Rx) Co

Püsitakistus R4 valitakse võrdseks 104/π Ω Sel juhul tgδ = C4, kus mahtuvust C4 väljendatakse mikrofaradides.

Kui mõõtmine tehti sagedusega f', mis ei ole 50 Hz, siis tgδ = (f '/ 50) C4

Kui dielektrilise kadu puutuja mõõtmine viiakse läbi kaabli väikestel osadel või isoleermaterjalide näidistel; oma väikese võimsuse tõttu on vajalikud elektroonilised võimendid (näiteks F-50-1 tüüpi võimendusega umbes 60).Pange tähele, et sild võtab arvesse silda katseobjektiga ühendava traadi kadu ja mõõdetud dielektrilise kao puutuja väärtus kehtib rohkem 2πfRzCx, kus Rz on traadi takistus.

Pööratud silla skeemi järgi mõõtmisel on mõõteahela reguleeritavad elemendid kõrgepinge all, mistõttu sillaelementide reguleerimine toimub kas vahemaa tagant, kasutades isoleervardaid või paigutatakse operaator mõõteseadmega ühisesse ekraani. elemendid.

Trafode ja elektrimasinate dielektrilise kao nurga puutuja mõõdetakse iga mähise ja maandatud vaba mähistega korpuse vahel.

Elektrivälja mõjud

Eristada elektrivälja elektrostaatilisi ja elektromagnetilisi mõjusid. Täieliku varjestuse korral on elektromagnetilised mõjud välistatud. Mõõteelemendid asetatakse metallkorpusesse (nt sillad P5026 ja P595). Elektrostaatilisi mõjusid tekitavad lülitusseadmete ja elektriliinide pingestatud osad. Mõjutav pingevektor võib katsepingevektori suhtes asuda mis tahes asendis.

Elektrostaatiliste väljade mõju tan δ mõõtmise tulemustele saab vähendada mitmel viisil:

• mõjuvälja tekitava pinge väljalülitamine. See meetod on tarbijate energiavarustuse seisukohalt kõige tõhusam, kuid mitte alati rakendatav;

• katseobjekti eemaldamine mõjualast. Eesmärk on saavutatud, kuid objekti transportimine on ebasoovitav ja mitte alati võimalik;

• mõõtes muud sagedust kui 50 Hz. Seda kasutatakse harva, kuna see nõuab spetsiaalset varustust;

• arvutusmeetodid vigade välistamiseks;

• mõjude kompenseerimise meetod, mille käigus saavutatakse katsepinge ja mõjuvälja EMF vektorite joondamine.

Selleks on pinge reguleerimise ahelasse lisatud faasinihuti ja katseobjekti väljalülitamisel saavutatakse silla tasakaal. Faasiregulaatori puudumisel võib tõhusaks meetmeks olla silla toide kolmefaasilise süsteemi sellest pingest (arvestades polaarsust), sel juhul on mõõtmistulemus minimaalne. Sageli piisab neljakordsest mõõtmisest katsepinge erineva polaarsusega ja ühendatud sildgalvanomeetriga; Neid kasutatakse nii iseseisvalt kui ka muude meetoditega saadud tulemuste parandamiseks.