ظل الخسارة العازلة ، قياس مؤشر خسارة العازل

فقدان العازل هو الطاقة المشتتة في مادة عازلة تحت تأثير مجال كهربائي عليها.

عادةً ما تتميز قدرة العازل الكهربائي على تبديد الطاقة في مجال كهربائي بزاوية فقد العازل ، وظل زاوية فقدان العزل الكهربائي ... في الاختبار ، يعتبر العازل هو العازل الكهربائي للمكثف ، يتم قياس السعة والزاوية. δ ، يكمل زاوية المرحلة بين التيار والجهد في الدائرة السعوية بزاوية 90 درجة. تسمى هذه الزاوية بزاوية فقد العازل.

مع الجهد المتناوب ، يتدفق التيار في العزل ، والذي يكون في طور مع الجهد المطبق بزاوية ϕ (الشكل 1) ، أقل من 90 درجة. البريد الإلكتروني بزاوية صغيرة δ ، بسبب وجود مقاومة نشطة.

أرز. 1.مخطط متجه للتيارات عبر عازل مع خسائر: U - الجهد على العازل ؛ أنا هو إجمالي التيار عبر العازل ؛ Ia ، Ic - المكونات النشطة والسعة للتيار الكلي ، على التوالي ؛ ϕ هي زاوية تحول الطور بين الجهد المطبق والتيار الكلي ؛ δ هي الزاوية بين التيار الكلي ومكونه السعوي

تسمى نسبة المكون النشط للتيار Ia إلى المكون السعوي Ic ظل زاوية فقدان العزل الكهربائي ويتم التعبير عنها كنسبة مئوية:

في عازل مثالي بدون خسائر ، تكون الزاوية δ = 0 ، وبالتالي ، tan δ = 0. يتسبب الترطيب وعيوب العزل الأخرى في زيادة المكون النشط لتيار فقد العازل و tgδ. نظرًا لأن المكون النشط في هذه الحالة ينمو بشكل أسرع بكثير من المكون السعوي ، فإن مؤشر tan يعكس التغيير في حالة العزل والخسائر فيه. مع كمية صغيرة من العزل ، من الممكن اكتشاف العيوب الموضعية والمركزة المتطورة.

قياس مماس الخسارة العازلة

لقياس السعة وزاوية فقدان العزل الكهربائي (أو tgδ) ، يتم تمثيل الدائرة المكافئة للمكثف كمكثف مثالي مع مقاومة نشطة متصلة في سلسلة (دائرة متسلسلة) أو كمكثف مثالي مع مقاومة نشطة متصلة بالتوازي (دائرة متوازية) ).

بالنسبة لدائرة متسلسلة ، تكون الطاقة النشطة هي:

P = (U2ωtgδ) / (1 + tg2δ) ، tgδ = CR

لدائرة موازية:

P = U2ωtgδ ، tgδ = 1 / (ωСR)

حيث B. - سعة مكثف مثالي ؛ R - مقاومة نشطة.

عادة لا تتجاوز زاوية الإحساس بخسائر العازل المئات أو أعشار الوحدة (لذلك يتم التعبير عن زاوية الخسائر العازلة كنسبة مئوية) ، ثم 1 + tg2δ≈ 1 ، والخسائر في الدوائر المكافئة المتسلسلة والمتوازية P = U2ωtgδ ، tgδ = 1 / (ωCR)

تتناسب قيمة الخسائر مع مربع الجهد والتردد المطبق على العازل ، والذي يجب أن يؤخذ في الاعتبار عند اختيار مواد العزل الكهربائي للمعدات ذات الجهد العالي والتردد العالي.

مع زيادة الجهد المطبق على العازل إلى قيمة معينة UО ، يبدأ تأين شوائب الغاز والسائل الموجودة في العازل ، بينما يبدأ في الزيادة بشكل حاد بسبب الخسائر الإضافية الناجمة عن التأين. في U1 ، يتأين الغاز ويختزل (الشكل 2).

أرز. 2. منحنى التأين tgδ = f (U)

يُقاس متوسط ​​ظل الخسارة العازلة عند الفولتية الأقل من UО (نموذجيًا 3-10 كيلو فولت) ويتم اختيار الجهد لتسهيل جهاز الاختبار مع الحفاظ على حساسية كافية للأداة.

بمعنى ، ظل الفقد العازل (tgδ) المقيس لدرجة حرارة 20 درجة مئوية ، لذلك يجب إجراء القياس في درجات حرارة قريبة من درجات الحرارة الطبيعية (10-20 درجة مئوية). في نطاق درجة الحرارة هذا ، يكون التغيير في فقد العازل صغيرًا ، وبالنسبة لبعض أنواع العزل ، يمكن مقارنة القيمة المقاسة دون إعادة الحساب مع القيمة الطبيعية لـ 20 درجة مئوية.

من أجل القضاء على تأثير تيارات التسرب والمجالات الكهروستاتيكية الخارجية على نتائج قياس جسم الاختبار وحول دائرة القياس ، يتم تثبيت أجهزة واقية على شكل حلقات وشاشات واقية.يسبب وجود الدروع الأرضية سعات شاردة ؛ للتعويض عن تأثيرها ، عادة ما تستخدم طريقة الحماية - الجهد قابل للتعديل في القيمة والمرحلة.

هم الأكثر شيوعا دوائر قياس الجسر السعة المماس وخسائر العزل.

من الأفضل اكتشاف العيوب المحلية التي تسببها الجسور الموصلة عن طريق قياس مقاومة عزل التيار المستمر. يتم إجراء قياس tan باستخدام جسور التيار المتردد من الأنواع MD-16 أو P5026 (P5026M) أو P595 ، وهي في الأساس عدادات السعة (جسر شيرينغ). يظهر رسم تخطيطي للجسر في الشكل. 3.

في هذا المخطط ، يتم تحديد معلمات بنية العزل المقابلة للدائرة المكافئة مع توصيل متسلسل لمكثف عديم الفقد C ومقاوم R ، حيث tan δ = ωRC ، حيث ω هو التردد الزاوي للشبكة.

تتكون عملية القياس من موازنة (موازنة) دائرة الجسر عن طريق الضبط المتتالي لمقاومة المقاوم وسعة صندوق المكثف. عندما يكون الجسر في حالة توازن ، كما هو موضح بواسطة جهاز القياس P ، يتم استيفاء المساواة. إذا تم التعبير عن قيمة السعة C بوحدة الميكروفاراد ، فعند التردد الصناعي للشبكة f = 50 هرتز سيكون لدينا ω = 2πf = 100π وبالتالي tan δ٪ = 0.01πRC.

يظهر رسم تخطيطي لجسر P525 في الشكل. 3.

أرز. 3. رسم تخطيطي لجسر قياس التيار المتردد P525

يمكن قياس الفولتية حتى 1 كيلو فولت وما فوق 1 كيلو فولت (3-10 كيلو فولت) ، اعتمادًا على فئة العزل وسعة الموقع. يمكن أن يعمل محول قياس الجهد كمصدر للطاقة. يستخدم الجسر مع مكثف هواء خارجي C0.يظهر رسم تخطيطي لإدراج المعدات عند قياس tan في الشكل. 4.

أرز. 4. مخطط توصيل محول الاختبار عند قياس ظل زاوية خسائر العزل الكهربائي: S - التبديل ؛ TAB - تعديل المحول التلقائي ؛ SAC - تبديل القطبية لمحول الاختبار T

يتم استخدام دائرتي تبديل جسر: ما يسمى عادي أو مستقيم ، حيث يتم توصيل عنصر القياس P بين أحد أقطاب الهيكل العازل المختبَر والأرض ، والمقلوب ، حيث يتم توصيله بين القطب الكهربائي للاختبار الكائن ومحطة الجهد العالي للجسر. يتم استخدام الدائرة العادية عندما يتم عزل كلا القطبين عن الأرض ، وعكسهما - عندما يكون أحد القطبين متصلين بقوة بالأرض.

يجب أن نتذكر أنه في الحالة الأخيرة ، ستكون العناصر الفردية للجسر تحت ضغط اختبار كامل. يمكن القياس بجهود تصل إلى 1 كيلو فولت وما فوق 1 كيلو فولت (3-10 كيلو فولت) ، اعتمادًا على فئة العزل وسعة الموقع. يمكن أن يعمل محول قياس الجهد كمصدر للطاقة.

يستخدم الجسر مع مكثف هواء مرجعي خارجي. تم وضع الجسر والمعدات اللازمة بالقرب من موقع الاختبار وتركيب سياج. يجب إزالة السلك الذي يؤدي من محول الاختبار T إلى نموذج المكثف C ، وكذلك كابلات التوصيل للجسر P ، والتي تكون تحت الجهد الكهربي ، من الأجسام المؤرضة بمقدار 100-150 مم على الأقل. يجب أن يكون جهاز التنظيم TAB (LATR) على مسافة 0.5 متر على الأقل من الجسر.يجب تأريض علب الجسر والمحول والمنظم ، بالإضافة إلى أحد طرفي الملف الثانوي للمحول.

غالبًا ما يتم قياس مؤشر tan δ في منطقة مجموعة المفاتيح التشغيلية ، وبما أنه يوجد دائمًا اتصال سعوي بين كائن الاختبار وعناصر لوحة المفاتيح ، يتدفق التيار المؤثر عبر كائن الاختبار. يمكن أن يؤدي هذا التيار ، الذي يعتمد على الجهد والطور للجهد المؤثر والسعة الكلية للتوصيل ، إلى تقييم غير صحيح لحالة العزل ، خاصة على الأشياء ذات السعة الصغيرة ، خاصة البطانات (حتى 1000-2000) pF).

تتم موازنة الجسر عن طريق الضبط المتكرر لعناصر دائرة الجسر والجهد الواقي ، حيث يتم تضمين مؤشر التوازن إما في القطر أو بين الشاشة والقطري. يعتبر الجسر متوازنًا إذا لم يكن هناك تيار من خلاله مع التضمين المتزامن لمؤشر التوازن.

في وقت موازنة الجسر

Gde f هو تردد التيار المتردد الذي يغذي الدائرة

° Cx = (R4 / Rx) Co

يتم اختيار المقاومة الثابتة R4 تساوي 104 / π Ω في هذه الحالة tgδ = C4 ، حيث يتم التعبير عن السعة C4 بوحدة الميكروفاراد.

إذا تم إجراء القياس بتردد f 'بخلاف 50 هرتز ، فإن tgδ = (f' / 50) C4

عندما يتم إجراء قياس ظل فقدان العزل الكهربائي على مقاطع صغيرة من الكابلات أو عينات من المواد العازلة ؛ نظرًا لسعتها المنخفضة ، فإن مكبرات الصوت الإلكترونية ضرورية (على سبيل المثال ، من النوع F-50-1 مع ربح يبلغ حوالي 60).لاحظ أن الجسر يأخذ في الاعتبار الخسارة في السلك الذي يربط الجسر بجسم الاختبار ، وستكون قيمة ظل الخسارة العازلة المقاسة أكثر صلاحية عند 2πfRzCx ، حيث Rz - مقاومة السلك.

عند القياس وفقًا لمخطط الجسر المقلوب ، تكون العناصر القابلة للتعديل لدائرة القياس تحت الجهد العالي ، وبالتالي يتم ضبط عناصر الجسر إما على مسافة باستخدام قضبان العزل ، أو يتم وضع المشغل في شاشة مشتركة مع قياس عناصر.

يتم قياس ظل زاوية فقدان العزل الكهربائي للمحولات والآلات الكهربائية بين كل ملف ومبيت مع ملفات حرة مؤرضة.

تأثيرات المجال الكهربائي

يميز بين التأثيرات الكهروستاتيكية والتأثيرات الكهرومغناطيسية للمجال الكهربائي. يتم استبعاد التأثيرات الكهرومغناطيسية عن طريق التدريع الكامل. توضع عناصر القياس في غلاف معدني (مثل الجسور P5026 و P595). يتم إنشاء التأثيرات الكهروستاتيكية بواسطة الأجزاء الحية من المفاتيح الكهربائية وخطوط الطاقة. يمكن أن يشغل متجه الجهد المؤثر أي موضع فيما يتعلق بمتجه جهد الاختبار.

هناك عدة طرق لتقليل تأثير المجالات الكهروستاتيكية على نتائج قياسات تان δ:

• فصل الجهد عن المجال المؤثر. هذه الطريقة هي الأكثر فعالية ، ولكنها لا تنطبق دائمًا من حيث إمداد المستهلكين بالطاقة ؛

• سحب كائن الاختبار من منطقة التأثير. يتم تحقيق الهدف ، ولكن نقل الشيء غير مرغوب فيه وغير ممكن دائمًا ؛

• قياس تردد غير 50 ​​هرتز. نادرًا ما يتم استخدامه لأنه يتطلب معدات خاصة ؛

• الطرق الحسابية لاستبعاد الخطأ ؛

• طريقة لتعويض التأثيرات ، حيث يتم تحقيق محاذاة نواقل جهد الاختبار والمجالات الكهرومغناطيسية للحقل المتأثر.

لهذا الغرض ، يتم تضمين ناقل الحركة في دائرة تنظيم الجهد ، وعندما يتم إيقاف تشغيل كائن الاختبار ، يتحقق توازن الجسر. في حالة عدم وجود منظم طور ، يمكن أن يكون التدبير الفعال هو تزويد الجسر من هذا الجهد للنظام ثلاثي الطور (مع مراعاة القطبية) ، وفي هذه الحالة ستكون نتيجة القياس ضئيلة. غالبًا ما يكون كافياً لإجراء القياس أربع مرات بأقطاب مختلفة لجهد الاختبار وتوصيل الجلفانومتر الجسر ؛ يتم استخدامها بشكل مستقل ولتحسين النتائج التي تم الحصول عليها بطرق أخرى.