Mpk-prometey.ru

МПК Прометей
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электропроводность объемная и поверхностная

Электропроводность объемная и поверхностная

Электропроводность– явление, обусловленное наличием свободных и слабо связанных носителей заряда в диэлектрике. Эти заряды под действием постоянного приложенного напряжения приобретают направленное движение, вызывая тем самым электрический ток.

Идеальный диэлектрик должен иметь бесконечно большое электрическое сопротивление и не должен пропускать электрический ток. Однако реальные диэлектрики обладают некоторой электропроводностью (током утечки), и их удельное сопротивление составляет величину, лежащую в пределах от 10 6 (практически 10 9 ) до 10 17 Ом·м и выше. Поэтому, в диэлектрике при подведении к нему электрического поля наряду с поляризационными процессами, возникает также явление электропроводности.

Поляризационные процессы смещения связанных зарядов в веществе до момента установления равновесного состояния протекают во времени, создавая токи смещения, в диэлектриках. Токи смещения упругосвязанных зарядов при электронной и ионной поляризациях столь кратковременны, что их обычно не удается зафиксировать прибором. Токи смещения различных видов замедленной поляризации, наблюдаемые у большого числа технических диэлектриков, называют абсорбционными токами. При постоянном напряжении абсорбционные токи, меняя свое направление, протекают только в моменты включения и выключения напряжения; при переменном напряжении они протекают в течение всего времени нахождения материала в электрическом поле.

Наличие в технических диэлектриках небольшого числа свободных зарядов приводит к возникновению слабых по величине сквозных токов. Ток утечки в техническом диэлектрике представляет собой сумму сквозного тока и тока абсорбции. Для плотностей токов можно записать:

+ .

Плотность тока смещения определяется скоростью изменения вектора электрического смещенияD:

= ,

обусловленного мгновенными (электронными, ионными) и замедленными смещениями зарядов.

Как видно из рисунка 3.3., после завершения процессов поляризации через диэлектрик протекает только сквозной ток. Токи смещения необходимо принимать во внимание при измерениях проводимости диэлектриков ввиду того, что при небольшой выдержке образца диэлектрика под напряжением обычно регистрируется не только сквозной ток, но и сопровождающий его ток абсорбции, вследствие чего может быть формироваться неправильное представление о проводимости.

Проводимость диэлектрика при постоянном напряжении определяется по сквозному току, сопровождающемуся выделением и нейтрализацией зарядов на электродах. При переменном напряжении активная проводимость определяется не только сквозным током, но и активными составляющими абсорбционных токов.

Истинной сопротивление изоляции, определяющее сквозной ток, моет быть вычислено по следующей формуле:

.

Поскольку при определении абсорбционных токов даже замедленных видов поляризации возникают некоторые трудности, сопротивление диэлектрика рассчитывают обычно как частное от деления напряжения на ток, измеренный через одну минуту после включения напряжения и принимаемый за сквозной ток.

Электропроводность объемная и поверхностная

Электропроводность диэлектриков имеет две характерные особенности.

1. При приложении к образцу твердого или жидкого диэлектрика постоянного напряжение через него протекает ток сквозной проводимости (ток утечки) I, который складывается из 2 составляющих: тока объемной проводимости IU и тока поверхностной проводимости IS.

Для сравнительной оценки величин токов объемной и поверхностной проводимостей пользуются значениями удельного объемного сопротивления и удельного поверхностного сопротивления или удельной объемной проводимости и удельной поверхностной проводимости .

Для плоского образца, находящегося в однородном электрическом поле при постоянном напряжении U, удельное объемное и удельное поверхностное сопротивления определяются соответственно по формулам:

где R – объемное сопротивление образца, Ом ;

— поверхностное сопротивление образца, Ом ;

площадь измерительного электрода, м 2 ;

толщина образца, м.

Удельная объемная , См/м (Ом -1 м) и удельная поверхностная .См (Ом -1 ), проводимости являются величинами, обратными соответствующим удельным сопротивлениям:

, .

2. Второй характерной особенностью электропроводности диэлектриков – спадание тока со временем после приложения постоянного напряжения.

При включении постоянного напряжения ток в диэлектрике вначале резко возрастает, а затем постепенно снижается, асимптотически приближаясь к некоторой установившейся величине (рис. 3.3). Резкое возрастание тока вначале и последующее его снижение вызваны током смещения в диэлектрике. Плотность тока смещения определяется скоростью изменения вектора электрического смещения D (или вектора напряженности E, поскольку ):

Ток смещения вызванкак

1. мгновенными (деформационными) видами поляризации,

Из-за кратковременности установления ионной и электронной поляризаций не удается зафиксировать с помощью измерительного прибора. Ток смещения, обусловленный деформационными видами поляризации, имеет важное значение в работе p-n-перехода полупроводниковых приборов и

2. так и замедленными(релаксационными);

В данном случае ток смещения наблюдается в технических диэлектриках от нескольких минут до нескольких десятков минутпосле приложения напряжения и называется током абсорбции .

Ток абсорбции .вызван релаксационными видами поляризации перераспределением свободных зарядов в объеме диэлектрика. Последнее приводит к накоплению носителей заряда в местах наибольшей концентрации ловушек (уровней захвата) – дефектов решетки, неоднородностей, границ раздела и т.п., и вносит свой вклад в поляризацию диэлектрика.

3. а также перераспределением свободных зарядов – их дрейфом, но без разряжения на электродах.

Ток абсорбции при постоянном напряжении наблюдается только в момент включения и выключения, при переменном напряжении – в каждый полупериод изменения электрического поля, т.е. практически в течение всего времени приложения переменного напряжения.

Читайте так же:
Специальные розетки для электрических плит

Составляющая тока, которая не изменяется со временем приложения постоянного напряжения, представляет собой стационарный поток электрически заряженных частиц, разрежающихся на электродах, и называется током сквозной проводимости (сквозным током, током утечки или остаточным током).

Ток сквозной проводимостиобусловлен направленным движением свободных зарядов с обязательным их разряжением на электродах. Он измеряет только тогда, когда после приложения к образцу постоянного напряжения ток абсорбции спадет практически до нуля. Это время, как отмечалось выше, составляет от нескольких десятков минут и определяется экспериментально.

При длительной работе под напряжением ток через твердые и жидкие диэлектрики с течением времени может увеличиваться или уменьшаться. Уменьшение тока со временем говорит о том, что электропроводность материала была обусловлена ионами посторонних примесей и уменьшалась за счет электрической очистке образца. Увеличение тока со временем говорит об участии в нем зарядов, являющимися структурными элементами самого материала, и о протекающем в нем под напряжением необратимом процессе старения, способном со временем постепенно привести к разрушению – пробою образца.

Коэффициент абсорбции (электротехника)

Коэффициент абсорбции (электротехника) — электротехнический термин, применимый при характеристике качества изоляционного материала (диэлектрика). В первую очередь коэффициент абсорбции указывает на наличие влаги в изоляции. Например, при коэффициенте абсорбции ниже 1,3 запрещено включать генератор без предварительной сушки изоляции статора. Коэффициент абсорбции представляет собой отношение измеренного сопротивления изоляции в конце измерения к сопротивлению изоляции, измеренному вначале.

Вычисление

Коэффициент абсорбции — это отношение значений изоляции, измеренных через 15 секунд после приложения напряжения мегомметра и после 60-ти.

где ka — коэффициент абсорбции, R60 — значение изоляции, измеренное мегомметром через 60 секунд после начала измерения, R15 — значение изоляции, измеренное мегомметром через 15 секунд после начала измерений.

Измерения производят таким образом:

Подключают измерительные щупы мегомметра к испытываемому электрооборудованию (токоведущие части → корпус), начинают процесс измерения. Через 15 секунд записывают показания мегомметра. Продолжают измерение. Через 60 секунд записывают показания мегометра, прекращают измерение. Подставляя измеренные значения в формулу (1) высчитывают коэффициент абсорбции, записывают вычисленное значение в протокол вместе с измеренными значениями изоляции.

В современных микропроцессорных мегомметрах и тераомметрах вычисление коэффициента абсорбции происходит автоматически, и показывается на дисплее испытательного устройства после завершения измерений.

Регламент

Величину коэффициента абсорбции регламентируют правила «Объем и нормы испытаний электрооборудования» (РД 34.45-51.300-97).

Правила устанавливают определённые требования к величине коэффициента абсорбции для:

  • Синхронных машин (генераторов, синхронных компенсаторов, двигателей);
  • Машин постоянного тока, кроме возбудителей (с номинальным напряжением выше 500В);
  • Асинхронных электродвигателей свыше 3-х мегаватт мощности и 1 кВ номинального напряжения.

Кроме того, необходимость измерения коэффициента абсорбции может быть регламентирована отдельными инструктивными указаниями или указаниями завода изготовителя на определённый тип электрооборудования.

Что характеризует

В первую очередь — наличие влаги в изоляционном материале. При подаче напряжения и во время заряда токоведущей части, начинают происходить процессы поляризации в изоляционном материале. В упрощённом виде это можно представить так: диэлектрик характеризуется наличием в нём так называемого тока смещения, который уменьшается с течением времени после поляризации материала диэлектрика. При наличии влаги в изоляции, она создаёт пути для токов проводимости, который с течением времени не изменяется, и пропорционален изменению приложенного напряжения. Соответственно не изменяется значения сопротивления, измеренного в разные моменты времени (или даже может уменьшаться, за счёт явления электролиза во влаге). Соответственно, коэффициент абсорбции будет примерно равен 1.

Во вторую очередь, коэффициент абсорбции характеризует ёмкость. Чем больше коэффициент — тем больше ёмкость изолированной токоведущей части.

ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

К диэлектрикам относятся вещества, плохо проводящие электрический ток (плохо по сравнению с проводниками). Термин введен Фарадеем ( dia (греч.) — через) для обозначения сред, через которые проникает электрическое поле (напомним, что через проводники электростатическое поле не проникает).

Выясним, что происходит с диэлектриком в электрическом поле. Зарядим электрометр и отметим его показания. Приблизим к электрометру незаряженный диэлектрик, например, толстую стеклянную пластину (рис.11.1). Показания электрометра уменьшаются.

Такой же эффект наблюдается и для проводников. Как отмечалось ранее (лк. №9 п.1), на теле возникают индукционные заряды, которые изменяют поле.

Появление зарядов ведет к возникновению сил, действующих даже на незаряженные диэлектрики. Стеклянная или парафиновая палочка, подвешенная на нити, будет поворачиваться вдоль электрического поля (рис.11.2). Следовательно, на ближайшей к шару части палочки появляются заряды, разноименные с зарядом шара, а на удаленной части — одноименные.

Однако между проводниками и диэлектриками есть существенное различие. Повторим опыт, описанный в лк.№9 п.1, но к электроскопам подсоединим диэлектрик (рис.11.3).

Если разделить его на две части, то они окажутся в целом незаряженными, и листочки электроскопов не разойдутся.

Приведенные опыты показывают, что на первоначально незаряженных диэлектриках в электрическом поле возникают электрические заряды. На диэлектрике появляются электрические полюсы, отчего явление получило название поляризации диэлектриков. Появившиеся заряды будем называть поляризационными. Их существенное отличие от свободных зарядов в проводниках заключается в том, что отделить друг от друга поляризационные заряды невозможно, поэтому их еще называют связанными.

Читайте так же:
Роутеры работающие от розетки

rem: Заметим, что в любом веществе есть как свободные, так и связанные заряды. Внешнее электрическое поле действует двояко: во-первых, начинает перемещать свободные заряды, то есть возникает электрический ток; во-вторых, перераспределяет электрические заряды, то есть поляризует вещество (рис.11.4). В зависимости от того, какой процесс преобладает, вещества и делятся на проводники и диэлектрики. Очевидно, что изменяя внешние условия, например, температуру, можно изменить баланс между этими процессами. Поэтому мы и отмечаем, что в природе нет абсолютных диэлектриков или абсолютных проводников.

2. Поляризованность.

Будем считать, что нейтральная молекула (или атом) в диэлектрике под воздействием электрического поля превращаются в диполь, который имеет дипольный момент

(11.1)

rem: В некоторых диэлектриках и без внешнего поля уже есть диполи. О причинах (см. лк. №13 п.5).

Для количественной характеристики поляризации диэлектрика служит физическая величина, которая называется поляризованностью.

def: Поляризованностью диэлектрика называется электрический дипольный момент всех молекул в единице объема диэлектрика. (11.2)

Если диэлектрик однородный и смещение зарядов по всему объему одинаково, то поляризованность (устаревшее название — вектор поляризации) будет однородна.

Возьмем тонкую диэлектрическую пластинку и выделим в ней элементарный объем в виде наклонного цилиндра с образующей, параллельной полю (рис.11.5). Ясно, что объем этого цилиндра , где a — угол между направлением поля и нормалью. Поляризованность всего объема цилиндра . С другой стороны это есть не что иное, как дипольный момент системы зарядов на поверхностях , где — поверхностная плотность связанных зарядов. Так как и имеют одно направление, то, приравняв, получим

где — проекция вектора поляризованности на внешнюю нормаль к соответствующей поверхности. Для правой поверхности (см. рис.) >0 и s >0, для левой <0 и s <0. Нормальная составляющая поляризованности представляет количество электричества (заряд), смещаемого через единичную площадку в направлении нормали к ней.

3. Объемные заряды в диэлектриках.

Если вектор поляризованности различен в разных точках пространства, то есть поляризация неоднородная, то в диэлектрике могут появиться и объемные заряды. Рассмотрим внутри неоднородно поляризованного диэлектрика б/м объем dV (рис.11.6). Поляризованность в точке М(x,y,z) равна . Тогда положительный заряд на грани 1234 (выходящий из объема dV) равен (q= s S)

а заряд на грани 5678 (входящий в объем dV)

Разность этих зарядов

По смыслу — это заряд, который должен образоваться внутри объема, чтобы нейтрализовать действие внешнего поля.

Ясно, что аналогичная ситуация должна быть и на других гранях, то есть образующийся внутри объема dV заряд должен равняться

С другой стороны, этот же заряд равен , где — объемная плотность связанных зарядов. Очевидно, что в скобках формулы (11.10) стоит оператор дивергенции. Тогда

4. Электрическая индукция.

Связанные заряды отличаются от свободных только тем, что не могут существовать отдельно друг от друга. Они также являются источником поля и для них можно записать теорему Гаусса

Отсюда легко получить

Величину, стоящую в скобках, принято называть индукцией электрического поля (по старому — электрическим смещением).

Ясно, что поляризованность диэлектрика должна быть связана с напряженностью электрического поля в данной точке. Самое простое — предположить, что они пропорциональны друг другу (это выполняется, как показывает эксперимент, для очень большого класса веществ).

где c — коэффициент пропорциональности, называемый диэлектрической восприимчивостью, а электрическую постоянную вводим для удобства записи. Тогда

Величина, стоящая в скобках, по смыслу совпадает с диэлектрической проницаемостью среды e (с ней мы уже встречались лк. №3 п.8). Очевидно, что

Пусть два заряженных шарика взаимодействуют между собой в вакууме. Погрузим их в изолирующую (диэлектрическую) жидкость, например, в керосин (рис.11.7). Сила взаимодействия при этом заметно уменьшается. Керосин поляризуется, и у поверхности положительного шарика собираются отрицательные заряды молекулярных диполей керосина, а около отрицательного шарика — положительные заряды. Легко видеть, что поле при этом ослабевает, следовательно, уменьшается и сила взаимодействия между шариками.

Этим объясняется ряд известных опытов.

Парафиновый шарик б притягивается к заряженному металлическому шарику а в воздухе, но отталкивается от него в ацетоне (рис.11.8). Это объясняется тем, что диэлектрическая проницаемость ацетона e =20,74 больше, чем диэлектрическая проницаемость парафина e =1,90-2,20. По сути дела парафиновый шарик вместе со слоем окружающего диэлектрика имеет тот же по знаку заряд, что и металлический шар.

Еще один эксперимент — это опыт Пуччианти. В стакан с керосином ( e =2,10) помещается металлический заряженный шарик, вблизи которого из трубки выходят пузырьки воздуха ( e =1,00059), отталкиваясь от шарика. Вы теперь уже достаточно подготовлены, чтобы объяснить причину этого явления. Следите только, чтобы воздух выходил достаточно медленно, тогда пузырьки не будут электризоваться.

5. Теорема Гаусса в диэлектриках.

Из формул (11.15) и (11.16) следует теорема Гаусса для диэлектриков.

Читайте так же:
Товари для собак розетка

В дифференциальной форме

В интегральной форме

Например, напряженность однородно заряженного резинового ( e =4,20) шара в керосине ( e =2,10) выглядит следующим образом (рис.11.10).

6. Электрическая индукция и напряженность (лучше не читать).

До сих пор мы говорили об однородном изотропном диэлектрике. Если вещество анизотропно, то связь между индукцией и напряженностью усложняется. Они уже не обязательно должны быть сонаправлены друг с другом. Как известно, связь между двумя произвольными векторами осуществляется с помощью тензора второго ранга. Таким тензором и является диэлектрическая проницаемость.

Если еще электрические поля достаточно сильные, например, в лазерах, то связь еще более усложняется

Поясним, что суммирование идет по повторяющимся индексам. Линейная зависимость нарушается и в некоторых веществах (см. лекцию №12).

7. Граничные условия.

Рассмотрим границу двух диэлектриков, на которые наложено внешнее поле . Под действием внешнего поля оба диэлектрика поляризуются и вблизи границы в каждом из них появятся поляризационные заряды (рис.11.11). Они создадут собственное поле

причем в обоих диэлектриках поле направлено в разные стороны. Если для определенности считать, что | s 1|>| s 2|, то поля направлены от поверхности. Так как электрическое поле заряженной поверхности перпендикулярно ей, то касательные составляющие результирующего поля равны друг другу

Нормальные же составляющие терпят разрыв

Если кроме поляризационных зарядов на границе имеются еще и свободные заряды с поверхностной плотностью s , то

Формулы (11.26) и (11.30) называются граничными условиями для касательной составляющей напряженности и нормальной составляющей индукции электрического поля.

Если на поверхности есть свободный заряд, то электрическая индукция терпит разрыв. Если такого заряда нет, то индукция непрерывна.

8. Преломление линий электрической индукции.

Из рисунка 11.12 видно, что

Таким образом, на границе двух диэлектриков линии электрической индукции преломляются.

В однородном изотропном диэлектрике индукция и напряженность сонаправлены, следовательно, линии напряженности преломляются аналогично. Однако картины линий индукции и линий напряженности будут все же различны. Линии индукции непрерывны, а линии напряженности частично прерываются на границе раздела. На рис.11.13а и 11.13б показано преломление электрического поля на бесконечной плоскопараллельной диэлектрической пластинке. Угадайте, где линии индукции, а где напряженности?

На рис.11.13в показаны линии индукции для пластинки конечных размеров. Когда линии индукции переходят из среды с меньшей проницаемостью в среду с большей проницаемостью, то вследствие преломления они оказываются ближе друг к другу. В этом смысле можно говорить, что в диэлектрике эти линии сгущаются.

На рис.11.14 изображено изменение однородного поля при внесении в него диэлектрического шара (или цилиндра, ось которого перпендикулярна плоскости чертежа).

Диэлектрическая проницаемость шара на рис.11.14а больше, а на рис.11.14б меньше диэлектрической проницаемости среды. В первом случае линии индукции концентрируются, а во втором случае становятся более редкими.

Для описания полого диэлектрика предоставим слово профессору А.А.Эйхенвальду.

«Если въ какомъ-нибудь полъ помъстить полый дiэлектрикъ, напръмеръ, въ видъ цилиндра, то вслъдствiе концентрацiи линiй силъ въ дiэлектрикъ внутри его полости поле будетъ ослаблено (рис.11.15). Это ослабленiе будетъ тъмъ значительнъе, чъмъ совершеннъе замкнута сама полость и чъмъ больше дiэлектрическая постоянная дiэлектрика. Если же будетъ помъщенъ полый проводникъ, то во внутренней полости совсъмъ не будет линiй силъ(рис.11.16)».

9. Измерение индукции и напряженности.

Физики всегда радуются, когда удается указать принципиальный способ измерения какой-либо величины. Вырежем внутри диэлектрика длинную узкую полость вдоль поля и поместим туда пробный заряд, равный 1 Кл. (рис.11.17). Влиянием поляризационных зарядов на торцах полости можно пренебречь, поэтому поле будет создаваться только зарядами у внешней поверхности диэлектрика, а это и есть напряженность внутри диэлектрика. Следовательно, напряженность численно равна силе, которую можно измерить механическими способами.

Теперь вырежем полость поперек поля (рис.11.18)

Поля наружных и внутренних поляризационных зарядов компенсируют друг друга, и останется только внешнее поле, а его индукция и есть индукция внутри диэлектрика в соответствии с (11.30). Следовательно, измеряем силу, умножаем на e и получаем индукцию внутри диэлектрика.

Конечно, эти способы представляют только теоретический интерес. Для однородного поля все гораздо проще. Измерив разность потенциалов между пластинами, и зная расстояние между ними, определяем напряженность E= Dj /d, опираясь на связь напряженности и потенциала (7.8). Построив на любой из пластин поверхность в форме консервной банки и применив теорему Гаусса (11.21), имеем D=q/S, то есть нужно определить заряд на пластинах и измерить их площадь.

10. Единица измерения индукции.

У этой величины нет собственного наименования единицы измерения. очевидно, что она измеряется в тех же единицах, что и поляризованность и поверхностная плотность заряда, то есть Кл/м 2 .

11. Некоторые дополнения.

Следует отметить, что название «электрическое смещение» подходит только к поляризационной составляющей вектора электрической индукции, связанной с присутствием вещества и его перестройкой (смещением зарядов) во внешнем поле. В вакууме эта часть исчезает, но тем не менее индукция и там не равна нулю.

Читайте так же:
Розетка источник электрического тока

При изучении переменных полей мы увидим, что именно эта величин определяет так называемый ток смещения.

В заключении нужно подчеркнуть, что индукция и напряженность представляют собой различные физические величины с различным физическим смыслом. Однако в некоторых случаях, например для описания электрического поля в вакууме достаточно только одного вектора напряженности электрического поля.

Как проверить сопротивление изоляции электродвигателя

Коэффициент абсорбции трансформатора определяется в следующих ситуациях:

  • при вводе в эксплуатацию нового оборудования;
  • в случае запуска агрегата после текущего или капитального ремонта.

Учитывая, что ремонты производятся с частотой, установленной нормативными документами, периодичность измерения данного показателя определяется графиком проведения ремонтных работ.

Измерение уровня абсорбции состоит в обычном определении сопротивления изоляции. Для этого к силовой цепи агрегата на определённый период подключается электрический ток, с одновременным инструментальным измерением показателя сопротивления изоляции.

Для любого изоляционного материала характерно определённое значение электрической ёмкости. При работе оборудования покрытие насыщается токами, которые называют абсорбционными. Интенсивность такого насыщения и его продолжительность определяются качественными свойствами материала, толщиной покрытия и характеристиками тока.

Испытание проводят с использованием следующего подключения:

Для чистоты опыта, работы выполняют при температуре окружающей среды в диапазоне от 10 до 35 градусов выше нуля.

На рисунках ниже представлены схемы подключения и зависимость коэффициента абсорбции от температуры:

Для проведения измерений используют специальный прибор – мегаомметр. Измерения проводятся отдельно по каждой из обмоток, проверяется величина сопротивления между катушками и корпусом.

Также читайте: СИЗ — средства индивидуальной защиты для электрика

Если температура воздуха ниже плюс 10 градусов, требуется предварительное прогревание обмоток.

В зависимости от типа трансформатора, измерения проводятся для видов обмоток, указанных в таблице:

При проведении испытаний необходимо соблюдать следующие требования:

  • предварительно на пару минут заземляются контакты проверяемой обмотки;
  • в промежутке между двумя замерами контакты заземляются на 5 минут, чтобы ушёл ток;
  • если проверяются обмотки одного напряжения, в процессе измерения одновременно закорачиваются шпильки контактов.

Проведение указанных испытаний не регламентируется для трансформаторов с мощностью, не превышающей 1600 кВА.

Коэффициент абсорбции

Коэффициент абсорбции — отношение R60 к R15, где R60 представляет собой значение сопротивления изоляции, отсчитанное через 60 секунд после приложения напряжения мегаомметром к испытуемому объекту, R15 — то же, только отсчитанное через 15 сек.
Коэффициент абсорбции определяет увлажнение изоляции. Если изоляция сухая, то коэффициент абсорбции намного больше единицы, если влажная то коэффициент близок к единице.

Значение коэффициента абсорбции нового оборудования должно отличаться от заводских данных (в сторону уменьшения) не более чем на 20%, а его значение должно быть не ниже 1.3 при температуре 10–30°С.

При невыполнении этих условий оборудование подлежит сушке.

Физическая сущность коэффициента абсорбции: всякая электрическая изоляция обладает электрической емкостью.

Приложенное к изоляции напряжение мегомметра обусловливает проникновение через точку изоляции токов, которые как бы «насыщают» изоляцию. Эти токи названы токами абсорбции.

Времени для проникновения тока в изоляцию требуется тем больше, чем больше геометрические размеры и лучше качество изоляции, препятствующей этому. Из этого следует, что тем больше изоляция увлажнена, тем коэффициент абсорбции будет меньше.

В соответствии с ПТЭЭП, а также ПУЭ коэффициент абсорбции проверяется в обмотках трансформаторов и на обмотках двигателей после текущего и капитального ремонтов в сроки установленные системой планово-предупредительного ремонта руководителем предприятия потребителя.

Как правило, по нормативам коэффициент составляет не меньше 1,3. При сухой изоляции этот показатель превышает 1,4. У влажной изоляции коэффициент близок к 1, и изоляцию нужно сушить. На результат измерений влияет температура изоляции. При проведении испытаний температура должна быть не ниже +10°С и не выше +35°С.

Как подсчитать

В ходе проведения испытаний определяются показатели сопротивления, используемые для расчёта значения коэффициента абсорбции. Расчёт выполняется по следующей формуле:

  • R60 – величина сопротивления, полученная, спустя 1 минуту от начала проведения испытания;
  • R – аналогичный показатель, замеренный после 15 секунд от начала подачи тока.

В результате расчёта с использованием замеренных данных, получают значение коэффициента абсорбции, который следует сравнить с нормируемой величиной.

Вычисление

Коэффициент абсорбции — это отношение значений изоляции, измеренных через 15 секунд после приложения напряжения мегомметра и после 60-ти.

kа = R60/R15 (1),

где ka — коэффициент абсорбции, R60 — значение изоляции, измеренное мегомметром через 60 секунд после начала измерения, R15 — значение изоляции, измеренное мегомметром через 15 секунд после начала измерений.

Измерения производят таким образом:

Подключают измерительные щупы мегомметра к испытываемому электрооборудованию (токоведущие части → корпус), начинают процесс измерения. Через 15 секунд записывают показания мегомметра. Продолжают измерение. Через 60 секунд записывают показания мегометра, прекращают измерение. Подставляя измеренные значения в формулу (1) высчитывают коэффициент абсорбции, записывают вычисленное значение в протокол вместе с измеренными значениями изоляции.

Читайте так же:
Схема расключения розетки для интернета

В современных микропроцессорных мегомметрах и тераомметрах вычисление коэффициента абсорбции происходит автоматически, и показывается на дисплее испытательного устройства после завершения измерений.

Нормированные показатели

Определив значение данного показателя, можно установить ресурс изоляционной обмотки. Чем выше коэффициент, тем дольше прослужит изоляционное покрытие. Нормой считается величина в районе 1,3.

Фактические приведённые ниже значения указывают на следующее состояние изоляции:

  • 1,25 и менее – изоляция не соответствует требованиям;
  • от 1,25 до 1,6 – в пределах нормы;
  • 1,6 – покрытие с большим ресурсом.

Также для трансформаторов нормируются показатели сопротивления R60, в зависимости от мощности оборудования и температуры обмоток. Нормы проверяются по следующей таблице:

Для нового оборудования отклонение от значения, указанного производителем в паспортной документации, не должно превышать 20 процентов.

Если показатель агрегата ниже нормы, необходима дополнительная просушка оборудования, после чего процедуру измерения повторяют. При получении аналогичных данных после просушки, ресурс изоляционного покрытия исчерпан, а агрегат нуждается в ремонте.

Также читайте: Формулировка закона Ома для участка электрической цепи

ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ АБСОРБЦИИ ( DAR ) И ПОЛЯРИЗАЦИИ( PI ). ДЛЯ ЧЕГО ЭТО НУЖНО?

Очень часто покупатели мегомметров задают один и тот же вопрос: « во многих цифровых мегомметрах есть функция Измерение абсорбции ( DAR ) и поляризации( PI ). Для чего это надо, ведь это только увеличивает стоимость мегомметра, а что это такое мало кто понимает»…

Давайте попробуем разобраться.

Начнем с того что основная задача мегомметра это измерение больших сопротивлений разного рода изоляторов а так же для измерения высокого сопротивления изолирующих материалов (диэлектриков) проводов и кабелей, разъёмов, трансформаторов, обмоток электрических машин и других устройств.

Но хочется заметить следующее, что сопротивление изоляции характеризует ее состояние только в данный момент времени и не является стабильным, так как зависит от целого ряда факторов, основными из которых являются температура и влажность изоляции в момент проведения измерения. А температура и влажность изоляции зависит от того в какой среде находится диэлектрик и как долго он там находится. Ни кому не секрет что по истечении какого то времени сопротивление изоляции падает по воздействием окружающей среды.

Как сильно? Все это зависит и от материала из чего изготовлен диэлектрик и какова окружающая среда. При тестировании изоляции кабелей или каких то других диэлектриков надо сделать качественную и количественную оценку изолирующих материалов или как принято говорить охарактеризовать старение изоляции.

Для этого проводятся испытания следующим образом: Мегомметр подает испытательное напряжение на измеряемый объект в течении какого то времени, при этом на определенных этапах производиться замер сопротивления. В зависимости от показателей сопротивления в различные моменты времени производится расчет коэффициентов. Особо хотелось бы отметить что разные производители мегомметров при измерении абсорбции ( DAR ) и поляризации( PI ). производят настройку мегомметра при замерах на различные временные диапазоны но смысл всех расчетов одинаков. То есть замер производится по истечении 30 секунд, 1 минуты, 10 минут . При измерении абсорбции ( DAR ) и поляризации( PI ) мегомметр автоматически производит все замеры и вычисляет соответствующие коэффициенты. Многие мегомметры имеют функцию изменения времени замеров и общего времени тестирования так как в разных областях имеются разные методики определения коэффициентов абсорбции ( DAR ) и поляризации( PI ). Общий подход к оценке качества изоляции отображен в таблице

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ PI = R10минут / R1минутуАБСОРБЦИЯ DAR = R1минута / R30секундКачество изоляции
< 1< 1,25Опасное
1…2< 1,25Несоответствующее
2…41,25…1,6Хорошее
> 4> 1,6Отличное

В зависимости от полученных данных можно сделать заключение о пригодности кого или иного кабеля для дальнейшей эксплуатации. Мегомметры в которых присутствует функция замера коэффициентов абсорбции ( DAR ) и поляризации( PI ): Е6-24, Е6-24/1, М4122U, MI 2077, MI 3201, MI 3200, APPA605, UT511, UT512, UT513, MIC100, MIC2500, MIC30, DT6605.

Эти, а также многие другие мегомметры вы можете приобрести как за наличный расчет, так и по безналичному способу оплаты в ООО «Акодис» тел. 495- 50-60-377, 388, 499-977-70-27

Требования безопасности при проведении испытаний

Для обеспечения безопасности, требуется соблюдение следующих требований в ходе проведения данных испытаний:

  • работы не допускается проводить в одиночку;
  • чтобы предупредить опасность поражения током, следует пользоваться установленными средствами защиты;
  • при подсоединении контактов оборудование должно быть обесточено;
  • зона выполнения работ предварительно ограждается, с установкой знаков безопасности и предупредительных плакатов;
  • не разрешается прикасаться к элементам, находящимся под напряжением, без использования специальных изолирующих штанг;
  • применение диэлектрических перчаток обязательно, если значение напряжения превышает 1 кВ.

Измерения должны проводиться специалистами аккредитованной лаборатории с использованием оборудования, прошедшего своевременную поверку.

Коэффициент абсорбции позволяет установить соответствие состояния изоляционного покрытия провода обмоток требованиям нормативных документов и обеспечить контроль работоспособности трансформаторов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector