Тангента диелектричног губитка, мерење индекса диелектричних губитака

Диелектрични губитак је енергија која се расипа у изолационом материјалу под утицајем електричног поља на њега.

Способност диелектрика да расипа енергију у електричном пољу обично се карактерише углом диелектричних губитака, и тангентом угла диелектричног губитка... У тесту се диелектрик сматра диелектриком кондензатора, тј. чији се капацитет и угао мере. δ, допуњујући фазни угао између струје и напона у капацитивном колу до 90 °. Овај угао се назива угао диелектричних губитака.

Код наизменичног напона у изолацији тече струја која је у фази са примењеним напоном под углом ϕ (сл. 1), мањим од 90 степени. е-маил под малим углом δ, због присуства активног отпора.

Пиринач. 1.Векторски дијаграм струја кроз диелектрик са губицима: У — напон на диелектрику; И је укупна струја кроз диелектрик; Иа, Иц — активна и капацитивна компонента укупне струје, респективно; ϕ је угао померања фазе између примењеног напона и укупне струје; δ је угао између укупне струје и њене капацитивне компоненте

Однос активне компоненте струје Иа према капацитивној компоненти Иц назива се тангент угла диелектричног губитка и изражава се у процентима:

У идеалном диелектрику без губитака, угао δ = 0 и, сходно томе, тан δ = 0. Влажење и други изолациони недостаци изазивају повећање активне компоненте струје диелектричног губитка и тгδ. Пошто у овом случају активна компонента расте много брже од капацитивне, индикатор тан δ одражава промену стања изолације и губитке у њему. Са малом количином изолације могуће је открити развијене локалне и концентрисане недостатке.

Мерење тангенте диелектричних губитака

За мерење капацитивности и угла диелектричног губитка (или тгδ), еквивалентно коло кондензатора је представљено као идеалан кондензатор са активним отпором повезаним у серији (серијски круг) или као идеалан кондензатор са активним отпором повезаним паралелно (паралелно коло ).

За серијско коло, активна снага је:

П = (У2ωтгδ)/(1 + тг2δ), тгδ = ωЦР

За паралелно коло:

П = У2ωтгδ, тгδ = 1 /(ωСР)

где је Б. — капацитет идеалног кондензатора, Р — активни отпор.

Угао чула диелектричних губитака обично не прелази стоти део или десети део јединице (дакле, угао диелектричних губитака се обично изражава у процентима), затим 1 + тг2δ≈ 1, а губици за серијска и паралелна еквивалентна кола П = У2ωтгδ, тгδ = 1 ( ωЦР)

Вредност губитака је пропорционална квадрату напона и фреквенције примењене на диелектрик, што се мора узети у обзир при избору електричних изолационих материјала за високонапонску и високофреквентну опрему.

Са повећањем напона примењеног на диелектрик до одређене вредности УО, почиње јонизација гасних и течних инклузија присутних у диелектрику, док δ почиње нагло да расте услед додатних губитака изазваних јонизацијом. На У1 гас се јонизује и редукује (слика 2).

Пиринач. 2. Крива јонизације тгδ = ф (У)

Тангента средњег диелектричног губитка мерена при напонима нижим од УО (обично 3 — 10 кВ) Напон се бира да олакша уређај за тестирање уз одржавање довољне осетљивости инструмента.

То значи да је тангенс диелектричних губитака (тгδ) нормализован за температуру од 20 ° Ц, стога мерење треба да се врши на температурама блиским нормализованим (10 — 20 ОС). У овом температурном опсегу промена диелектричних губитака је мала, а за неке врсте изолације измерена вредност се може упоредити без поновног израчунавања са нормализованом вредношћу за 20 °Ц.

Да би се елиминисао утицај струја цурења и спољашњих електростатичких поља на резултате мерења испитног објекта и око мерног кола, постављају се заштитни уређаји у виду заштитних прстенова и екрана.Присуство уземљених штитова узрокује лутајуће капацитете; да би се компензовао њихов утицај, обично се користи метода заштите — напон подесив по вредности и фази.

Они су најчешћи мостна мерна кола тангента капацитивности и диелектричних губитака.

Локални дефекти узроковани проводљивим мостовима најбоље се откривају мерењем отпора једносмерне изолације. Мерење тан δ врши се са АЦ мостовима типа МД-16, П5026 (П5026М) или П595, који су у суштини мерила капацитивности (Шерингов мост). Шематски дијаграм моста је приказан на Сл. 3.

У овој шеми одређују се параметри изолационе структуре који одговарају еквивалентном колу са серијским повезивањем кондензатора без губитака Ц и отпорника Р, за које је тан δ = ωРЦ, где је ω угаона фреквенција мреже.

Процес мерења се састоји у балансирању (балансирању) мосног кола сукцесивним подешавањем отпора отпорника и капацитивности кондензаторске кутије. Када је мост у равнотежи, као што показује мерни уређај П, једнакост је задовољена. Ако је вредност капацитивности Ц изражена у микрофарадима, онда ћемо на индустријској фреквенцији мреже ф = 50 Хз имати ω = 2πф = 100π и стога тан δ% = 0,01πРЦ.

Шематски дијаграм П525 моста је приказан на Сл. 3.

Пиринач. 3. Шема мерног моста наизменичне струје П525

Мерење је могуће за напоне до 1 кВ и изнад 1 кВ (3-10 кВ), у зависности од класе изолације и капацитета локације. Као извор напајања може послужити напонски мерни трансформатор. Мост се користи са екстерним ваздушним кондензатором Ц0.Шематски дијаграм укључивања опреме при мерењу тан δ приказан је на Сл. 4.

Пиринач. 4. Шема прикључка испитног трансформатора при мерењу тангента угла диелектричних губитака: С — прекидач; ТАБ — подешавање аутотрансформатора; САЦ — Прекидач поларитета за тест трансформатор Т

Користе се два мостна склопна кола: такозвана нормална или права, у којој је мерни елемент П спојен између једне од електрода испитиване изолационе конструкције и уземљења, и инверзни, где је спојен између електроде испитиваног. објекат и високонапонски терминал моста. Нормално коло се користи када су обе електроде изоловане од земље, обрнуто - када је једна од електрода чврсто повезана са земљом.

Мора се имати на уму да ће у овом другом случају појединачни елементи моста бити под пуним тестом. Мерење је могуће на напонима до 1 кВ и изнад 1 кВ (3-10 кВ), у зависности од класе изолације и капацитета локације. Као извор напајања може послужити напонски мерни трансформатор.

Мост се користи са екстерним референтним ваздушним кондензатором. Мост и неопходна опрема се постављају у непосредној близини полигона и поставља се ограда. Жица која води од испитног трансформатора Т до моделног кондензатора Ц, као и прикључни каблови моста П који су под напоном, морају бити удаљени од уземљених објеката најмање 100-150 мм.Трансформатор Т и његов регулациони уређај ТАБ (ЛАТР) мора бити на удаљености од најмање 0,5 м од моста.Кућишта моста, трансформатора и регулатора, као и један терминал секундарног намотаја трансформатора, морају бити уземљени.

Индикатор тан δ се често мери у радној области расклопног уређаја, а пошто увек постоји капацитивна веза између испитног објекта и елемената склопног уређаја, утицајна струја тече кроз испитни објекат. Ова струја, која зависи од напона и фазе утицајног напона и укупног капацитета прикључка, може довести до погрешне процене стања изолације, посебно на објектима са малом капацитивношћу, посебно на чаурама (до 1000-2000). пФ).

Балансирање моста се врши вишеструким подешавањем елемената мосног кола и заштитног напона, за шта је индикатор баланса укључен или у дијагонали или између екрана и дијагонале. Мост се сматра уравнотеженим ако кроз њега нема струје уз истовремено укључивање индикатора равнотеже.

У време балансирања моста

Где ф је фреквенција наизменичне струје која напаја коло

° Цк = (Р4 / Рк) Цо

Константни отпор Р4 је изабран једнак 104/π Ω. У овом случају тгδ = Ц4, где је капацитивност Ц4 изражена у микрофарадима.

Ако је мерење извршено са фреквенцијом ф' различитом од 50Хз, онда је тгδ = (ф '/ 50) Ц4

Када се мерење тангенте диелектричног губитка врши на малим деловима кабла или узорцима изолационих материјала; због њиховог малог капацитета неопходна су електронска појачала (на пример, типа Ф-50-1 са појачањем од око 60).Имајте на уму да мост узима у обзир губитке у жици која повезује мост са испитним објектом, а измерена вредност тангенте диелектричног губитка ће бити валиднија на 2πфРзЦк, где је Рз — отпор жице.

Приликом мерења према инверзној шеми моста, подесиви елементи мерног кола су под високим напоном, па се подешавање елемената моста врши или на удаљености помоћу изолационих шипки, или се оператер смешта у заједнички екран са мерним елемената.

Тангента угла диелектричног губитка трансформатора и електричних машина мери се између сваког намотаја и кућишта са уземљеним слободним намотајима.

Ефекти електричног поља

Разликовати електростатичке и електромагнетне ефекте електричног поља. Електромагнетни утицаји су искључени пуном заштитом. Мерни елементи су смештени у метално кућиште (нпр. мостови П5026 и П595). Електростатичке утицаје стварају делови расклопних уређаја и водова под напоном. Вектор утицајног напона може заузети било коју позицију у односу на вектор испитног напона.

Постоји неколико начина да се смањи утицај електростатичких поља на резултате мерења тан δ:

• искључивање напона који ствара утицајно поље. Овај метод је најефикаснији, али није увек применљив у погледу снабдевања потрошача енергијом;

• повлачење тестног објекта из подручја утицаја. Циљ је постигнут, али је транспорт предмета непожељан и није увек могућ;

• мерење фреквенције која није 50 Хз. Ретко се користи јер захтева посебну опрему;

• рачунске методе за искључивање грешака;

• метода компензације утицаја, у којој се постиже поравнање вектора испитног напона и ЕМФ-а погођеног поља.

У ту сврху, у круг регулације напона је укључен фазни померач и, када се испитни објекат искључи, постиже се баланс моста. У недостатку фазног регулатора, ефикасна мера може бити напајање моста са овог напона трофазног система (узимајући у обзир поларитет), у ком случају ће резултат мерења бити минималан. Често је довољно извршити мерење четири пута са различитим поларитетима испитног напона и повезаним мостним галванометром; Користе се и самостално и за побољшање резултата добијених другим методама.