Dielektrinių nuostolių tangentas, dielektrinių nuostolių indekso matavimas

Dielektriniai nuostoliai yra energija, išsklaidyta izoliacinėje medžiagoje, veikiant ją elektriniam laukui.

Dielektriko gebėjimas išsklaidyti energiją elektriniame lauke dažniausiai apibūdinamas dielektrinių nuostolių kampu, o kampo dielektrinių nuostolių liestine... Bandyme dielektriku laikomas kondensatoriaus dielektrikas, t. kurių talpa ir kampas matuojami. δ, papildantis fazės kampą tarp srovės ir įtampos talpinėje grandinėje iki 90 °. Šis kampas vadinamas dielektrinių nuostolių kampu.

Esant kintamajai įtampai, izoliacijoje teka srovė, kuri yra fazėje su taikoma įtampa kampu ϕ (1 pav.), mažesniu nei 90 laipsnių. paštas nedideliu kampu δ, dėl aktyvaus pasipriešinimo.

Ryžiai. 1.Srovių per dielektriką su nuostoliais vektorinė diagrama: U — dielektriko įtampa; I – bendra srovė per dielektriką; Ia, Ic — atitinkamai aktyvieji ir talpiniai visos srovės komponentai; ϕ – fazės poslinkio kampas tarp taikomos įtampos ir visos srovės; δ yra kampas tarp visos srovės ir jos talpinės komponentės

Srovės Ia aktyviojo komponento ir talpinio komponento Ic santykis vadinamas dielektrinių nuostolių kampo liestine ir išreiškiamas procentais:

Idealiame dielektrike be nuostolių kampas δ = 0 ir atitinkamai tan δ = 0. Drėkimas ir kiti izoliacijos defektai lemia dielektrinio nuostolių srovės aktyviosios dedamosios ir tgδ padidėjimą. Kadangi šiuo atveju aktyvusis komponentas auga daug greičiau nei talpinis, tan δ indikatorius atspindi izoliacijos būklės pokytį ir nuostolius joje. Esant nedideliam izoliacijos kiekiui, galima aptikti išsivysčiusius vietinius ir koncentruotus defektus.

Dielektrinių nuostolių liestinės matavimas

Norint išmatuoti talpą ir dielektrinių nuostolių kampą (arba tgδ), lygiavertė kondensatoriaus grandinė vaizduojama kaip idealus kondensatorius su aktyvia varža, sujungta nuosekliai (nuosekli grandinė) arba kaip idealus kondensatorius su aktyvia varža, sujungta lygiagrečiai (lygiagreti grandinė). ).

Serijinės grandinės aktyvioji galia yra:

P = (U2ωtgδ)/(1 + tg2δ), tgδ = ωCR

Lygiagrečiai grandinei:

P = U2ωtgδ, tgδ = 1 /(ωСR)

kur B – idealaus kondensatoriaus talpa, R – aktyvioji varža.

Dielektrinių nuostolių jutimo kampas paprastai neviršija vieneto šimtųjų ar dešimtųjų dalių (todėl dielektrinių nuostolių kampas paprastai išreiškiamas procentais), tada 1 + tg2δ≈ 1, o nuostoliai nuosekliosioms ir lygiagrečioms ekvivalentinėms grandinėms P = U2ωtgδ, tgδ = 1 / (ωCR)

Nuostolių vertė yra proporcinga dielektrikui taikomos įtampos ir dažnio kvadratui, į kurį reikia atsižvelgti renkantis aukštos įtampos ir aukšto dažnio įrenginių elektros izoliacines medžiagas.

Padidėjus dielektrikui taikomai įtampai iki tam tikros vertės UО, prasideda dielektrike esančių dujų ir skysčių intarpų jonizacija, o δ pradeda smarkiai didėti dėl papildomų nuostolių, atsirandančių dėl jonizacijos. Ties U1 dujos jonizuojamos ir redukuojamos (2 pav.).

Ryžiai. 2. Jonizacijos kreivė tgδ = f (U)

Vidutinis dielektrinių nuostolių tangentas, išmatuotas esant žemesnei nei UО įtampai (paprastai 3–10 kV) Įtampa parenkama taip, kad būtų lengviau atlikti bandymo įrenginį, išlaikant pakankamą prietaiso jautrumą.

Tai reiškia dielektrinių nuostolių (tgδ) liestinę, normalizuotą 20 ° C temperatūrai, todėl matavimas turėtų būti atliekamas esant normalioms temperatūroms (10–20 ОС). Šiame temperatūros diapazone dielektrinių nuostolių pokytis yra nedidelis, o kai kurių izoliacijos tipų išmatuotą vertę galima palyginti neperskaičiavus su normalizuota 20 ° C verte.

Siekiant pašalinti nuotėkio srovių ir išorinių elektrostatinių laukų įtaką tiriamojo objekto matavimo rezultatams ir aplink matavimo grandinę, įrengiami apsauginiai įtaisai apsauginių žiedų ir ekranų pavidalu.Įžemintų ekranų buvimas sukelia pasklidusias talpas; jų įtakai kompensuoti dažniausiai naudojamas apsaugos būdas – reguliuojamos vertės ir fazės įtampa.

Jie yra labiausiai paplitę tilto matavimo grandinės talpos tangentas ir dielektriniai nuostoliai.

Vietinius defektus, atsiradusius dėl laidžių tiltelių, geriausia aptikti išmatuojant nuolatinės srovės izoliacijos varžą. Tan δ matavimas atliekamas naudojant MD-16, P5026 (P5026M) arba P595 tipų kintamosios srovės tiltelius, kurie iš esmės yra talpos matuokliai (Schering tiltas). Scheminė tilto schema parodyta fig. 3.

Šioje schemoje nustatomi izoliacinės struktūros parametrai, atitinkantys ekvivalentinę grandinę su nuosekliu benuostolių kondensatoriaus C ir rezistoriaus R jungimu, kuriai tan δ = ωRC, kur ω – kampinis tinklo dažnis.

Matavimo procesas susideda iš tilto grandinės balansavimo (balansavimo), nuosekliai reguliuojant rezistoriaus varžą ir kondensatoriaus dėžutės talpą. Kai tiltas yra pusiausvyroje, kaip rodo matavimo prietaisas P, lygybė tenkinama. Jei talpos C reikšmė išreiškiama mikrofaradais, tai esant pramoniniam tinklo dažniui f = 50 Hz turėsime ω = 2πf = 100π ir todėl tan δ% = 0,01πRC.

P525 tilto schema parodyta Fig. 3.

Ryžiai. 3. Kintamosios srovės matavimo tiltelio P525 schema

Matuoti galima esant iki 1 kV ir aukštesnei įtampai 1 kV (3-10 kV), priklausomai nuo izoliacijos klasės ir aikštelės pajėgumo. Įtampos matavimo transformatorius gali būti maitinimo šaltinis. Tiltas naudojamas su išoriniu oro kondensatoriumi C0.Įrangos įtraukimo matuojant tan δ schema parodyta Fig. 4.

Ryžiai. 4. Bandomojo transformatoriaus pajungimo schema matuojant dielektrinių nuostolių kampo liestinę: S — jungiklis; TAB — autotransformatoriaus reguliavimas; SAC – bandomojo transformatoriaus T poliškumo jungiklis

Naudojamos dvi tilto perjungimo grandinės: vadinamoji normalioji arba tiesioji, kurioje matavimo elementas P jungiamas tarp vieno iš bandomosios izoliacinės konstrukcijos elektrodų ir įžeminimo, ir apverstas, kur jungiamas tarp bandomojo elektrodo. objektas ir tilto aukštos įtampos gnybtas. Įprasta grandinė naudojama, kai abu elektrodai yra izoliuoti nuo žemės, atvirkščiai – kai vienas iš elektrodų yra tvirtai prijungtas prie žemės.

Reikia atsiminti, kad pastaruoju atveju atskiri tilto elementai bus visiškai įtempti. Matuoti galima esant įtampai iki 1 kV ir virš 1 kV (3-10 kV), priklausomai nuo izoliacijos klasės ir aikštelės pajėgumo. Įtampos matavimo transformatorius gali būti maitinimo šaltinis.

Tiltas naudojamas su išoriniu etaloniniu oro kondensatoriumi. Tiltas ir reikalinga įranga yra arti bandymų aikštelės ir įrengiama tvora. Nuo įžemintų objektų turi būti bent 100-150 mm nuimtas laidas, kuris veda nuo bandomojo transformatoriaus T iki modelio kondensatoriaus C, taip pat tiltelio P jungiamieji kabeliai, esantys įtampai. reguliavimo įtaisas TAB ( LATR) turi būti ne mažesniu kaip 0,5 m atstumu nuo tilto.Tiltas, transformatoriaus ir reguliatoriaus korpusai, taip pat vienas transformatoriaus antrinės apvijos gnybtas turi būti įžemintas.

Indikatorius tan δ dažnai matuojamas eksploatuojamų skirstomųjų įrenginių zonoje, o kadangi tarp bandomojo objekto ir skirstomojo įrenginio elementų visada yra talpinis ryšys, įtakojanti srovė teka per bandomąjį objektą. Dėl šios srovės, kuri priklauso nuo įtakojančios įtampos įtampos ir fazės bei bendros jungties talpos, gali būti neteisingai įvertinta izoliacijos būklė, ypač objektuose, kurių talpa nedidelė, ypač įvorėse (iki 1000-2000). pF).

Tilto balansavimas atliekamas pakartotinai reguliuojant tilto grandinės elementus ir apsauginę įtampą, kuriai balanso indikatorius įtraukiamas arba įstrižainėje, arba tarp ekrano ir įstrižainės. Tiltas laikomas subalansuotu, jei per jį nėra srovės, kartu įtraukiant balanso indikatorių.

Tilto balansavimo metu

Gde f yra kintamosios srovės, tiekiančios grandinę, dažnis

° Cx = (R4 / Rx) Co

Pastovi varža R4 pasirenkama lygi 104/π Ω Šiuo atveju tgδ = C4, kur talpa C4 išreiškiama mikrofaradais.

Jei matavimas buvo atliktas ne 50 Hz dažniu f, tada tgδ = (f '/ 50) C4

Kai dielektrinių nuostolių liestinės matavimas atliekamas mažose kabelio atkarpose arba izoliacinių medžiagų pavyzdžiuose; dėl mažos talpos būtini elektroniniai stiprintuvai (pavyzdžiui, F-50-1 tipo, kurių stiprinimas apie 60).Atkreipkite dėmesį, kad tiltas atsižvelgia į nuostolius laide, jungiančiame tiltą su bandomuoju objektu, o išmatuota dielektrinių nuostolių liestinės vertė bus tinkamesnė esant 2πfRzCx, kur Rz – laido varža.

Matuojant pagal apversto tiltelio schemą, matavimo grandinės reguliuojamuose elementuose yra aukšta įtampa, todėl tilto elementų reguliavimas atliekamas arba atstumu, naudojant izoliacinius strypus, arba operatorius dedamas į bendrą ekraną su matavimu. elementai.

Transformatorių ir elektros mašinų dielektrinių nuostolių kampo liestinė matuojama tarp kiekvienos apvijos ir korpuso su įžemintomis laisvosiomis apvijomis.

Elektrinio lauko poveikis

Atskirkite elektrostatinį ir elektromagnetinį elektrinio lauko poveikį. Elektromagnetinis poveikis visiškai apsaugotas. Matavimo elementai dedami į metalinį korpusą (pvz., tilteliai P5026 ir P595). Elektrostatinį poveikį sukuria skirstomųjų įrenginių ir elektros linijų įtampingosios dalys. Įtakojantis įtampos vektorius gali užimti bet kokią padėtį bandomosios įtampos vektoriaus atžvilgiu.

Yra keletas būdų, kaip sumažinti elektrostatinių laukų įtaką tan δ matavimų rezultatams:

• išjungiant įtakos lauką sukuriančią įtampą. Šis metodas yra efektyviausias, bet ne visada pritaikomas vartotojų energijos tiekimo požiūriu;

• bandomojo objekto pašalinimas iš įtakos zonos. Tikslas pasiektas, tačiau objekto transportavimas nepageidautinas ir ne visada įmanomas;

• matuojant kitokį nei 50 Hz dažnį. Jis naudojamas retai, nes tam reikalinga speciali įranga;

• klaidų pašalinimo skaičiavimo metodai;

• įtakų kompensavimo būdas, kai pasiekiamas bandomosios įtampos ir paveikto lauko EML vektorių išlygiavimas.

Šiuo tikslu į įtampos reguliavimo grandinę įtraukiamas fazių perjungiklis ir, išjungus bandomąjį objektą, pasiekiamas tilto balansas. Jei nėra fazinio reguliatoriaus, veiksminga priemonė gali būti maitinti tiltą iš šios trifazės sistemos įtampos (atsižvelgiant į poliškumą), tokiu atveju matavimo rezultatas bus minimalus. Dažnai pakanka atlikti matavimą keturis kartus su skirtingais bandomosios įtampos poliais ir prijungus tiltinį galvanometrą; Jie naudojami tiek savarankiškai, tiek kitais metodais gautiems rezultatams pagerinti.