Dielectric loss padaplis, dielectric loss index pagsukat

Ang pagkawala ng dielectric ay ang enerhiya na nawala sa isang insulating material sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field dito.

Ang kakayahan ng isang dielectric na mawala ang enerhiya sa isang electric field ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng isang anggulo ng dielectric na pagkalugi, at isang tangent ng isang anggulo na pagkawala ng dielectric... Sa pagsubok, ang dielectric ay itinuturing na ang dielectric ng isang kapasitor, ang capacitance at anggulo ng kung saan ay sinusukat. δ, na umaakma sa anggulo ng phase sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe sa capacitive circuit hanggang 90 °. Ang anggulong ito ay tinatawag na dielectric loss angle.

Sa pamamagitan ng isang alternating boltahe, ang isang kasalukuyang dumadaloy sa pagkakabukod, na nasa yugto na may inilapat na boltahe sa isang anggulo ϕ (Larawan 1), mas mababa sa 90 degrees. e-mail sa isang maliit na anggulo δ, dahil sa pagkakaroon ng aktibong pagtutol.

kanin. 1.Vector diagram ng mga alon sa pamamagitan ng isang dielectric na may mga pagkalugi: U - boltahe sa dielectric; I ay ang kabuuang kasalukuyang sa pamamagitan ng dielectric; Ia, Ic — aktibo at capacitive na bahagi ng kabuuang kasalukuyang, ayon sa pagkakabanggit; ϕ ay ang phase shift angle sa pagitan ng inilapat na boltahe at ang kabuuang kasalukuyang; Ang δ ay ang anggulo sa pagitan ng kabuuang kasalukuyang at ang capacitive component nito

Ang ratio ng aktibong sangkap ng kasalukuyang Ia sa capacitive component Ic ay tinatawag na tangent ng dielectric loss angle at ipinahayag bilang isang porsyento:

Sa isang perpektong dielectric na walang pagkalugi, ang anggulo δ = 0 at, nang naaayon, tan δ = 0. Ang basa at iba pang mga depekto sa pagkakabukod ay nagdudulot ng pagtaas sa aktibong bahagi ng kasalukuyang pagkawala ng dielectric at tgδ. Dahil sa kasong ito ang aktibong sangkap ay lumalaki nang mas mabilis kaysa sa capacitive, ang tan δ indicator ay sumasalamin sa pagbabago sa estado ng pagkakabukod at mga pagkalugi dito. Sa isang maliit na halaga ng pagkakabukod, posibleng makita ang mga nabuong lokal at puro mga depekto.

Dielectric loss tangent pagsukat

Upang sukatin ang capacitance at dielectric loss angle (o tgδ), ang katumbas na circuit ng isang capacitor ay kinakatawan bilang isang ideal na capacitor na may aktibong resistance na konektado sa serye (series circuit) o ​​bilang isang ideal na capacitor na may active resistance na konektado sa parallel (parallel circuit ).

Para sa isang serye ng circuit, ang aktibong kapangyarihan ay:

P = (U2ωtgδ)/(1 + tg2δ), tgδ = ωCR

Para sa isang parallel circuit:

P = U2ωtgδ, tgδ = 1 /(ωСR)

kung saan B. - kapasidad ng isang perpektong kapasitor; R - aktibong pagtutol.

Ang anggulo ng pakiramdam ng mga pagkalugi ng dielectric ay karaniwang hindi lalampas sa daan-daang o ikasampu ng pagkakaisa (samakatuwid ang anggulo ng mga pagkalugi ng dielectric ay karaniwang ipinapahayag bilang isang porsyento), pagkatapos ay 1 + tg2δ≈ 1, at mga pagkalugi para sa serye at magkatulad na katumbas na mga circuit P = U2ωtgδ, tgδ = 1 / ( ωCR)

Ang halaga ng mga pagkalugi ay proporsyonal sa parisukat ng boltahe at dalas na inilapat sa dielectric, na dapat isaalang-alang kapag pumipili ng mga de-koryenteng insulating na materyales para sa mataas na boltahe at mataas na dalas na kagamitan.

Sa pagtaas ng boltahe na inilapat sa dielectric sa isang tiyak na halaga UО, ang ionization ng gas at likidong mga pagsasama na naroroon sa dielectric ay nagsisimula, habang ang δ ay nagsisimula nang tumaas nang husto dahil sa mga karagdagang pagkalugi na dulot ng ionization. Sa U1, ang gas ay ionized at nabawasan (Larawan 2).

kanin. 2. Ionization curve tgδ = f (U)

Mean dielectric loss tangent na sinusukat sa mga boltahe na mas mababa sa UО (karaniwang 3 — 10 kV). Pinipili ang boltahe upang mapadali ang test device habang pinapanatili ang sapat na sensitivity ng instrumento.

Ibig sabihin, ang tangent ng dielectric losses (tgδ) ay na-normalize para sa temperatura na 20 ° C, samakatuwid ang pagsukat ay dapat isagawa sa mga temperatura na malapit sa mga normalized (10 — 20 ОС). Sa saklaw ng temperatura na ito, ang pagbabago sa mga pagkalugi ng dielectric ay maliit, at para sa ilang mga uri ng pagkakabukod, ang sinusukat na halaga ay maaaring ihambing nang walang muling pagkalkula sa normalized na halaga para sa 20 ° C.

Upang maalis ang impluwensya ng mga daloy ng pagtagas at mga panlabas na electrostatic na patlang sa mga resulta ng pagsukat ng bagay na pagsubok at sa paligid ng circuit ng pagsukat, ang mga proteksiyon na aparato sa anyo ng mga proteksiyon na singsing at mga screen ay naka-install.Ang pagkakaroon ng grounded shields ay nagiging sanhi ng mga stray capacitances; upang mabayaran ang kanilang impluwensya, ang paraan ng proteksyon ay karaniwang ginagamit - boltahe na nababagay sa halaga at yugto.

Sila ang pinakakaraniwan mga circuit ng pagsukat ng tulay capacitance tangent at dielectric na pagkalugi.

Ang mga lokal na depekto na dulot ng mga conductive bridge ay pinakamahusay na natukoy sa pamamagitan ng pagsukat ng DC insulation resistance. Ang pagsukat ng tan δ ay isinasagawa gamit ang mga AC bridge ng mga uri ng MD-16, P5026 (P5026M) o P595, na mahalagang mga capacitance meter (Schering bridge). Ang isang schematic diagram ng tulay ay ipinapakita sa Fig. 3.

Sa scheme na ito, ang mga parameter ng istraktura ng paghihiwalay na naaayon sa katumbas na circuit na may isang serye na koneksyon ng isang lossless capacitor C at isang risistor R ay tinutukoy, kung saan ang tan δ = ωRC, kung saan ang ω ay ang angular frequency ng network.

Ang proseso ng pagsukat ay binubuo sa pagbabalanse (pagbabalanse) ng circuit ng tulay sa pamamagitan ng sunud-sunod na pagsasaayos ng paglaban ng risistor at ang kapasidad ng kahon ng kapasitor. Kapag ang tulay ay nasa equilibrium, gaya ng ipinahiwatig ng aparatong panukat P, ang pagkakapantay-pantay ay nasisiyahan. Kung ang halaga ng kapasidad C ay ipinahayag sa microfarads, pagkatapos ay sa pang-industriya na dalas ng network f = 50 Hz magkakaroon tayo ng ω = 2πf = 100π at samakatuwid ay tan δ% = 0.01πRC.

Ang isang schematic diagram ng P525 bridge ay ipinapakita sa Fig. 3.

kanin. 3. Schematic diagram ng AC measuring bridge P525

Posible ang pagsukat para sa mga boltahe hanggang 1 kV at higit sa 1 kV (3-10 kV), depende sa klase ng pagkakabukod at kapasidad ng site. Ang isang transformer ng pagsukat ng boltahe ay maaaring magsilbi bilang pinagmumulan ng kuryente. Ang tulay ay ginagamit sa isang panlabas na air capacitor C0.Ang isang schematic diagram ng pagsasama ng kagamitan kapag sinusukat ang tan δ ay ipinapakita sa Fig. 4.

kanin. 4. Diagram ng koneksyon ng transpormer ng pagsubok kapag sinusukat ang tangent ng anggulo ng mga pagkalugi ng dielectric: S - switch; TAB - pagsasaayos ng autotransformer; SAC — Polarity Switch para sa Test Transformer T

Dalawang bridge switching circuit ang ginagamit: ang tinatawag na normal o tuwid, kung saan ang pagsukat ng elemento P ay konektado sa pagitan ng isa sa mga electrodes ng nasubok na insulating structure at sa lupa, at baligtad, kung saan ito ay konektado sa pagitan ng electrode ng nasubok. bagay at ang high-voltage terminal ng tulay. Ang normal na circuit ay ginagamit kapag ang parehong mga electrodes ay nakahiwalay mula sa lupa, baligtad - kapag ang isa sa mga electrodes ay matatag na konektado sa lupa.

Dapat alalahanin na sa huling kaso ang mga indibidwal na elemento ng tulay ay sasailalim sa buong pagsubok na pag-igting. Posible ang pagsukat sa mga boltahe hanggang sa 1 kV at higit sa 1 kV (3-10 kV), depende sa klase ng pagkakabukod at kapasidad ng site. Ang isang transformer ng pagsukat ng boltahe ay maaaring magsilbi bilang pinagmumulan ng kuryente.

Ang tulay ay ginagamit sa isang panlabas na reference air capacitor. Ang tulay at ang mga kinakailangang kagamitan ay inilalagay sa malapit sa lugar ng pagsubok at isang bakod ay naka-install. Ang wire na humahantong mula sa test transformer T patungo sa model capacitor C, pati na rin ang mga connecting cable ng tulay P, na nasa ilalim ng boltahe, ay dapat na alisin mula sa mga grounded na bagay ng hindi bababa sa 100-150 mm. Ang transpormer T at nito regulateing device TAB ( LATR) ay dapat nasa layo na hindi bababa sa 0.5 m mula sa tulay.Ang tulay, transpormer at regulator housings, pati na rin ang isang terminal ng transpormer pangalawang paikot-ikot, ay dapat na earthed.

Ang indicator tan δ ay kadalasang sinusukat sa operational switchgear area, at dahil palaging may capacitive connection sa pagitan ng test object at ng switchgear elements, ang nakakaimpluwensyang current ay dumadaloy sa test object. Ang kasalukuyang ito, na nakasalalay sa boltahe at yugto ng nakakaimpluwensyang boltahe at ang kabuuang kapasidad ng koneksyon, ay maaaring humantong sa isang hindi tamang pagtatasa ng kondisyon ng pagkakabukod, lalo na sa mga bagay na may maliit na kapasidad, sa partikular na mga bushings (hanggang sa 1000-2000). pF).

Ang pagbabalanse sa tulay ay ginagawa sa pamamagitan ng paulit-ulit na pagsasaayos ng mga elemento ng circuit ng tulay at ang proteksiyon na boltahe, kung saan ang tagapagpahiwatig ng balanse ay kasama alinman sa dayagonal o sa pagitan ng screen at ng dayagonal. Ang tulay ay itinuturing na balanse kung walang kasalukuyang dumadaan dito kasama ang sabay-sabay na pagsasama ng tagapagpahiwatig ng balanse.

Sa panahon ng bridge balancing

Ang Gde f ay ang dalas ng alternating current na nagbibigay ng circuit

° Cx = (R4 / Rx) Co

Ang patuloy na pagtutol R4 ay pinili katumbas ng 104/π Ω Sa kasong ito tgδ = C4, kung saan ang capacitance C4 ay ipinahayag sa microfarads.

Kung ang pagsukat ay ginawa gamit ang frequency f 'maliban sa 50Hz, tgδ = (f '/ 50) C4

Kapag ang dielectric loss tangent measurement ay ginanap sa maliliit na seksyon ng cable o mga sample ng insulating materials; dahil sa kanilang mababang kapasidad, kinakailangan ang mga elektronikong amplifier (halimbawa, ng uri ng F-50-1 na may pakinabang na halos 60).Tandaan na isinasaalang-alang ng tulay ang pagkawala sa wire na nagkokonekta sa tulay sa test object, at ang sinusukat na dielectric loss tangent value ay magiging mas wasto sa 2πfRzCx, kung saan Rz — resistance ng wire.

Kapag sumusukat ayon sa isang inverted bridge scheme, ang mga adjustable na elemento ng pagsukat ng circuit ay nasa ilalim ng mataas na boltahe, samakatuwid ang pagsasaayos ng mga elemento ng tulay ay isinasagawa alinman sa layo gamit ang mga insulating rod, o ang operator ay inilalagay sa isang karaniwang screen na may pagsukat mga elemento.

Ang tangent ng dielectric loss angle ng mga transformer at mga de-koryenteng makina ay sinusukat sa pagitan ng bawat winding at ng housing na may grounded free windings.

Mga epekto ng electric field

Matukoy ang pagkakaiba sa pagitan ng electrostatic at electromagnetic effect ng isang electric field. Ang mga impluwensyang electromagnetic ay hindi kasama ng buong kalasag. Ang mga elemento ng pagsukat ay inilalagay sa isang metal na pabahay (hal. mga tulay na P5026 at P595). Ang mga impluwensyang electrostatic ay nilikha ng mga live na bahagi ng switchgear at mga linya ng kuryente. Ang nakakaimpluwensyang boltahe na vector ay maaaring sakupin ang anumang posisyon na may paggalang sa pagsubok na vector ng boltahe.

Mayroong ilang mga paraan upang mabawasan ang impluwensya ng mga electrostatic field sa mga resulta ng mga pagsukat ng tan δ:

• pinapatay ang boltahe na bumubuo ng patlang na nakakaimpluwensya. Ang pamamaraang ito ay ang pinaka-epektibo, ngunit hindi palaging naaangkop sa mga tuntunin ng supply ng enerhiya sa mga mamimili;

• pag-withdraw ng test object mula sa lugar ng impluwensya. Ang layunin ay nakamit, ngunit ang pagdadala ng bagay ay hindi kanais-nais at hindi laging posible;

• pagsukat ng frequency maliban sa 50 Hz. Ito ay bihirang ginagamit dahil nangangailangan ito ng mga espesyal na kagamitan;

• mga pamamaraan ng pagkalkula para sa pagbubukod ng error;

• isang paraan ng kompensasyon ng mga impluwensya, kung saan nakamit ang isang pagkakahanay ng mga vector ng boltahe ng pagsubok at ang EMF ng apektadong larangan.

Para sa layuning ito, ang isang phase shifter ay kasama sa circuit ng regulasyon ng boltahe at, kapag ang test object ay naka-off, ang balanse ng tulay ay nakakamit. Sa kawalan ng isang phase regulator, ang isang mabisang panukala ay ang pagbibigay ng tulay mula sa boltahe na ito ng three-phase system (isinasaalang-alang ang polarity), kung saan ang resulta ng pagsukat ay magiging minimal. Kadalasan ay sapat na upang isakatuparan ang pagsukat ng apat na beses na may magkakaibang mga polaridad ng boltahe ng pagsubok at isang bridge galvanometer na konektado; Ginagamit ang mga ito nang nakapag-iisa at upang mapabuti ang mga resulta na nakuha ng iba pang mga pamamaraan.