Sifat dan ujian penebat elektrik

Sifat dan litar setara penebat elektrik

Seperti yang anda ketahui, istilah «pengasingan» digunakan dalam amalan untuk merujuk kepada dua konsep:

1) kaedah mencegah pembentukan sentuhan elektrik antara bahagian produk elektrik,

2) bahan dan produk daripada mereka digunakan untuk menggunakan kaedah ini.

Bahan penebat elektrik di bawah pengaruh voltan yang dikenakan kepada mereka, sifat menjalankan arus elektrik ditemui. Walaupun nilai kekonduksian bahan penebat elektrik adalah beberapa urutan magnitud lebih rendah daripada wayar, namun ia memainkan peranan penting dan sebahagian besarnya menentukan kebolehpercayaan operasi produk elektrik.

Di bawah tindakan voltan yang digunakan pada penebat, arus mengalir melaluinya, dipanggil arus bocor, yang berubah mengikut masa.

Untuk mengkaji dan menggambarkan sifat-sifat penebat elektrik, adalah kebiasaan untuk mewakilinya dalam bentuk model tertentu yang dipanggil litar setara (Rajah 1), yang mengandungi empat litar elektrik yang disambungkan secara selari.Yang pertama daripada mereka hanya mengandungi kapasitor C1, dipanggil kapasitans geometri.

nasi. 1. Litar setara pengasingan elektrik

Kehadiran kapasitansi ini menyebabkan kemunculan arus masuk serta-merta yang berlaku apabila voltan DC dikenakan pada penebat, yang mereput dalam hampir beberapa saat, dan arus kapasitif mengalir melalui penebat apabila voltan AC dikenakan padanya. Kapasiti ini dipanggil geometri kerana ia bergantung kepada penebat: dimensinya (ketebalan, panjang, dll.) dan lokasi antara bahagian pembawa arus A dan bekas (tanah).

Skim kedua mencirikan struktur dalaman dan sifat penebat, termasuk strukturnya, bilangan kumpulan kapasitor dan perintang yang disambungkan secara selari. Arus I2 yang mengalir melalui litar ini dipanggil arus serapan. Nilai awal arus ini adalah berkadar dengan luas penebat dan berkadar songsang dengan ketebalannya.

Jika bahagian pembawa arus produk elektrik terlindung dengan dua atau lebih lapisan penebat (contohnya, penebat wayar dan penebat gegelung), maka dalam litar setara cawangan penyerapan diwakili dalam bentuk dua atau lebih siri-disambungkan. kumpulan kapasitor dan perintang yang mencirikan sifat pada salah satu lapisan penebat. Dalam skema ini, penebat dua lapisan dipertimbangkan, lapisannya digantikan oleh sekumpulan elemen kapasitor C2 dan perintang R1, dan yang kedua oleh C3 dan R2.

Litar ketiga mengandungi satu perintang R3 dan mencirikan kehilangan pengasingan apabila voltan DC dikenakan padanya.Rintangan perintang ini, juga dipanggil rintangan penebat, bergantung kepada banyak faktor: saiz, bahan, pembinaan, suhu, keadaan penebat, termasuk kelembapan dan kotoran pada permukaannya, dan voltan yang digunakan.

Dengan beberapa kecacatan penebat (contohnya, melalui kerosakan), pergantungan rintangan R3 pada voltan menjadi tidak linear, manakala bagi yang lain, sebagai contoh, dengan kelembapan yang kuat, ia secara praktikal tidak berubah dengan peningkatan voltan. Arus I3 yang mengalir melalui cawangan ini dipanggil arus hadapan.

Litar keempat diwakili dalam litar setara bagi jurang percikan MF, yang mencirikan kekuatan dielektrik penebat, secara berangka dinyatakan oleh nilai voltan di mana bahan penebat kehilangan sifat penebatnya dan rosak di bawah tindakan arus I4 melaluinya.

Litar setara pengasingan ini membolehkan bukan sahaja untuk menerangkan proses yang berlaku di dalamnya apabila voltan digunakan, tetapi juga untuk menetapkan parameter yang boleh diperhatikan untuk menilai keadaannya.

Kaedah ujian penebat elektrik

Cara paling mudah dan paling biasa untuk menilai keadaan penebat dan keutuhannya ialah mengukur rintangannya menggunakan megohmmeter.

Mari kita perhatikan fakta bahawa kehadiran kapasitor dalam litar setara juga menerangkan keupayaan penebat untuk mengumpul cas elektrik. Oleh itu, belitan mesin elektrik dan transformer sebelum dan selepas mengukur rintangan penebat mesti dilepaskan dengan membumikan terminal yang megohmmeter yang disambungkan.

Apabila mengukur rintangan penebat mesin elektrik dan transformer, suhu belitan mesti dipantau, yang direkodkan dalam laporan ujian. Mengetahui suhu di mana pengukuran dibuat adalah perlu untuk membandingkan hasil pengukuran antara satu sama lain, kerana rintangan penebat berubah secara mendadak bergantung pada suhu: secara purata, rintangan penebat berkurangan sebanyak 1.5 kali dengan peningkatan suhu setiap 10 ° C dan juga meningkat dengan penurunan suhu yang sepadan.

Oleh kerana kelembapan, yang sentiasa terkandung dalam bahan penebat, mempengaruhi hasil pengukuran, penentuan parameter yang mencirikan kualiti penebat tidak dilakukan pada suhu di bawah + 10 ° C, kerana hasil yang diperoleh tidak akan memberikan idea yang betul tentang keadaan pengasingan yang sebenar.

Apabila mengukur rintangan penebat produk yang hampir sejuk, suhu penebat boleh diandaikan sama dengan suhu ambien. Dalam semua kes lain, suhu penebat secara bersyarat diandaikan sama dengan suhu belitan, diukur dengan rintangan aktifnya.

Supaya rintangan penebat yang diukur tidak berbeza dengan ketara daripada nilai sebenar, rintangan penebat sendiri bagi unsur-unsur litar pengukur - wayar, penebat, dll. - harus memperkenalkan ralat minimum ke dalam hasil pengukuran.Oleh itu, apabila mengukur rintangan penebat peranti elektrik dengan voltan sehingga 1000 V, rintangan unsur-unsur ini mestilah sekurang-kurangnya 100 megohm, dan apabila mengukur rintangan penebat pengubah kuasa - tidak kurang daripada had pengukuran megohmmeter .

Jika syarat ini tidak dipenuhi, hasil pengukuran mesti diperbetulkan untuk rintangan penebat elemen litar. Untuk melakukan ini, rintangan penebat diukur dua kali: sekali dengan litar yang dipasang sepenuhnya dan produk disambungkan, dan kali kedua dengan produk diputuskan. Hasil pengukuran pertama akan memberikan rintangan penebat yang setara bagi litar dan produk Re, dan hasil pengukuran kedua akan memberikan rintangan unsur-unsur litar pengukur Rc. Kemudian rintangan penebat produk

Jika untuk mesin elektrik beberapa produk lain urutan pengukuran rintangan penebat tidak ditetapkan, maka untuk pengubah kuasa urutan pengukuran ini dikawal oleh standard mengikut mana rintangan penebat belitan voltan rendah (LV) diukur terlebih dahulu. Baki belitan, serta tangki, mesti dibumikan. Sekiranya tiada tangki, selongsong pengubah atau rangkanya mesti dibumikan.

Dengan kehadiran tiga belitan voltan - voltan rendah, voltan sederhana tinggi dan voltan lebih tinggi - selepas belitan voltan rendah, adalah perlu untuk mengukur rintangan penebat belitan voltan sederhana dan hanya kemudian voltan yang lebih tinggi.Sememangnya, untuk semua ukuran, gegelung yang tinggal, serta tangki, mesti dibumikan, dan gegelung yang tidak dibumikan mesti dilepaskan selepas setiap pengukuran dengan menyambung ke kotak selama sekurang-kurangnya 2 minit. Sekiranya keputusan pengukuran tidak memenuhi keperluan yang ditetapkan, maka ujian mesti ditambah dengan menentukan rintangan penebat belitan yang disambungkan secara elektrik antara satu sama lain.

Untuk transformer dua belitan, rintangan belitan voltan tinggi dan rendah harus diukur berbanding dengan kes, dan untuk transformer tiga belitan, belitan voltan tinggi dan sederhana perlu diukur terlebih dahulu, kemudian belitan voltan tinggi, sederhana dan rendah. .

Apabila menguji penebat pengubah, adalah perlu untuk membuat beberapa ukuran untuk menentukan bukan sahaja nilai rintangan penebat yang setara, tetapi juga untuk membandingkan rintangan penebat belitan dengan belitan lain dan badan mesin.

Rintangan penebat mesin elektrik biasanya diukur dengan belitan fasa yang saling berkaitan, dan di tapak pemasangan - bersama-sama dengan kabel (bar bas). Sekiranya keputusan pengukuran tidak memenuhi keperluan yang ditetapkan, maka rintangan penebat setiap belitan fasa dan, jika perlu, setiap cawangan belitan diukur.

Perlu diingat bahawa sukar untuk menilai secara munasabah keadaan penebat dengan nilai mutlak rintangan penebat sahaja. Oleh itu, untuk menilai keadaan penebat mesin elektrik semasa operasi, hasil pengukuran ini dibandingkan dengan keputusan yang sebelumnya.

Percanggahan yang ketara, beberapa kali, antara rintangan penebat fasa individu biasanya menunjukkan beberapa kecacatan yang ketara. Penurunan serentak dalam rintangan penebat untuk semua belitan fasa, sebagai peraturan, menunjukkan perubahan dalam keadaan umum permukaannya.

Apabila membandingkan hasil pengukuran, pergantungan rintangan penebat pada suhu harus diingati. Oleh itu, adalah mungkin untuk membandingkan antara satu sama lain hasil pengukuran yang dijalankan pada suhu yang sama atau serupa.

Apabila voltan yang dikenakan pada penebat adalah malar, jumlah arus Ii (lihat Rajah 1) yang mengalir melaluinya semakin berkurangan, semakin baik keadaan penebat, dan mengikut penurunan arus Ii, bacaan bagi peningkatan megohmmeter. Disebabkan fakta bahawa komponen I2 arus ini, juga dipanggil arus penyerapan, tidak seperti komponen I3, tidak bergantung pada keadaan permukaan penebat, serta pada pencemaran dan kandungan lembapan, nisbah nilai rintangan penebat pada masa tertentu diambil sebagai ciri kandungan lembapan penebat.

Piawaian mengesyorkan mengukur rintangan penebat selepas 15 s (R15) dan selepas 60 s (R60) selepas menyambungkan megohmmeter, dan nisbah rintangan ini ka = R60 / R15 dipanggil pekali penyerapan.

Dengan penebat bukan lembap, ka> 2, dan dengan penebat lembap — ka ≈1.

Oleh kerana nilai pekali penyerapan secara praktikalnya tidak bergantung pada saiz mesin elektrik dan pelbagai faktor rawak, ia boleh dinormalkan: ka ≥ 1.3 pada 20 ° C.

Ralat dalam pengukuran rintangan penebat tidak boleh melebihi ± 20%, melainkan ditetapkan secara khusus untuk produk tertentu.

Dalam produk elektrik, ujian kekuatan elektrik tertakluk kepada penebat belitan kepada badan dan antara satu sama lain, serta kepada penebat perantaraan belitan.

Untuk memeriksa kekuatan dielektrik penebat gegelung atau bahagian pembawa arus ke perumah, voltan sinusoidal yang meningkat dengan frekuensi 50 Hz digunakan pada terminal gegelung yang diuji atau bahagian pembawa arus. Voltan dan tempoh penggunaannya ditunjukkan dalam dokumentasi teknikal untuk setiap produk tertentu.

Apabila menguji kekuatan dielektrik penebat belitan dan bahagian hidup pada badan, semua belitan lain dan bahagian hidup yang tidak terlibat dalam ujian mesti disambungkan secara elektrik ke badan produk yang dibumikan. Selepas tamat ujian, gegelung hendaklah dibumikan untuk mengeluarkan sisa cas.

Dalam rajah. 2 menunjukkan gambar rajah untuk menguji kekuatan dielektrik bagi penggulungan motor elektrik tiga fasa Voltan lampau dijana oleh pemasangan ujian AG yang mengandungi sumber voltan terkawal E. Voltan diukur pada bahagian voltan tinggi dengan voltmeter fotovoltan. Ammeter PA digunakan untuk mengukur arus bocor melalui penebat.

Produk dianggap telah lulus ujian jika tiada kerosakan penebat atau pertindihan permukaan, dan juga jika arus bocor tidak melebihi nilai yang dinyatakan dalam dokumentasi untuk produk ini. Ambil perhatian bahawa mempunyai ammeter yang memantau arus bocor memungkinkan untuk menggunakan pengubah dalam persediaan ujian.

nasi. 2. Skim untuk menguji kekuatan dielektrik penebat produk elektrik

Sebagai tambahan kepada ujian voltan frekuensi penebat, penebat juga diuji dengan voltan diperbetulkan. Kelebihan ujian sedemikian adalah kemungkinan untuk menilai keadaan penebat berdasarkan hasil pengukuran arus kebocoran pada nilai voltan ujian yang berbeza.

Untuk menilai keadaan penebat, ia digunakan pekali bukan linear

di mana I1.0 dan I0.5 adalah arus bocor 1 min selepas penggunaan voltan ujian sama dengan nilai normal Unorm dan separuh daripada voltan undian mesin elektrik Urated, kn <1.2.

Tiga ciri yang dipertimbangkan - rintangan penebat, pekali penyerapan dan pekali tak linear - digunakan untuk menyelesaikan persoalan kemungkinan menghidupkan mesin elektrik tanpa mengeringkan penebat.

Apabila menguji kekuatan dielektrik penebat mengikut rajah dalam rajah. 2 semua lilitan belitan berada pada voltan yang hampir sama dengan badan (tanah) dan oleh itu penebat belokan ke belokan kekal tidak terkawal.

Satu cara untuk menguji kekuatan dielektrik penebat penebat adalah dengan meningkatkan voltan sebanyak 30% berbanding dengan nominal. Voltan ini digunakan daripada sumber voltan terkawal EK ke titik ujian tanpa beban.

Kaedah lain boleh digunakan untuk penjana yang beroperasi semasa melahu dan terdiri daripada meningkatkan arus pengujaan penjana sehingga voltan (1.3 ÷ 1.5) Unom diperoleh pada terminal stator atau angker, bergantung pada jenis mesin .Memandangkan walaupun dalam mod melahu, arus yang digunakan oleh belitan mesin elektrik boleh melebihi nilai nominalnya, piawaian membenarkan ujian sedemikian dijalankan pada kekerapan peningkatan voltan yang dibekalkan kepada belitan motor melebihi nilai nominal atau pada peningkatan kelajuan penjana.

Untuk menguji motor tak segerak, ia juga mungkin menggunakan voltan ujian dengan frekuensi fi = 1.15 fn. Dalam had yang sama, kelajuan penjana boleh ditingkatkan.

Apabila menguji kekuatan dielektrik penebat dengan cara sedemikian, voltan secara berangka sama dengan nisbah voltan terpakai dibahagikan dengan bilangan lilitan gegelung akan digunakan antara lilitan gegelung bersebelahan. Ia berbeza sedikit (sebanyak 30-50%) daripada yang wujud apabila produk beroperasi pada voltan nominal.

Seperti yang anda ketahui, had kenaikan voltan yang digunakan pada terminal gegelung yang terletak pada teras adalah disebabkan oleh pergantungan bukan linear arus dalam gegelung ini pada voltan pada terminalnya. Pada voltan yang hampir dengan nilai nominal Unom, teras tidak tepu dan arus bergantung secara linear pada voltan (Rajah 3, bahagian OA).

Apabila voltan meningkat, U di atas arus nominal dalam gegelung meningkat dengan mendadak, dan pada U = 2Unom arus boleh melebihi nilai nominal sebanyak berpuluh kali ganda. Untuk meningkatkan voltan setiap pusingan dengan ketara, kekuatan penebat antara lilitan diuji pada frekuensi yang berkali-kali (sepuluh kali atau lebih) lebih tinggi daripada yang nominal.

nasi. 3. Graf pergantungan arus dalam gegelung dengan teras pada voltan yang digunakan

nasi. 4.Skim ujian penebat belitan pada frekuensi arus yang meningkat

Mari kita pertimbangkan prinsip menguji penebat perantaraan gegelung penyentuh (Rajah 4). Gegelung ujian L2 diletakkan pada rod litar magnet terbelah. Voltan U1 digunakan pada terminal gegelung L1 dengan frekuensi yang meningkat, supaya bagi setiap pusingan gegelung L2 terdapat voltan yang diperlukan untuk menguji kekuatan dielektrik penebat dari pusingan ke pusingan. Sekiranya penebat belitan gegelung L2 berada dalam keadaan baik, maka arus yang digunakan oleh gegelung L1 dan diukur dengan ammeter PA selepas pemasangan gegelung akan sama seperti sebelumnya. Jika tidak, arus dalam gegelung L1 meningkat.

nasi. 5. Skim untuk mengukur tangen sudut kehilangan dielektrik

Ciri penebat terakhir yang dipertimbangkan - tangen kehilangan dielektrik.

Adalah diketahui bahawa penebat mempunyai rintangan aktif dan reaktif, dan apabila voltan berkala digunakan padanya, arus aktif dan reaktif mengalir melalui penebat, iaitu, terdapat kuasa P aktif dan Q reaktif. Nisbah P kepada Q dipanggil tangen bagi sudut kehilangan dielektrik dan dilambangkan tgδ.

Jika kita ingat bahawa P = IUcosφ dan Q = IUsinφ, maka kita boleh menulis:

tgδ ialah nisbah arus aktif yang mengalir melalui penebat ke arus reaktif.

Untuk menentukan tgδ, adalah perlu untuk mengukur secara serentak kuasa aktif dan reaktif atau rintangan penebat aktif dan reaktif (kapasitif). Prinsip mengukur tgδ dengan kaedah kedua ditunjukkan dalam rajah. 5, di mana litar pengukur adalah jambatan tunggal.

Lengan jambatan terdiri daripada contoh kapasitor C0, kapasitor pembolehubah C1, pembolehubah R1 dan perintang R2 malar, serta kapasiti dan rintangan penebat penggulungan L ke badan produk atau jisim, secara konvensional digambarkan sebagai kapasitor Cx dan perintang Rx. Sekiranya perlu untuk mengukur tgδ bukan pada gegelung, tetapi pada kapasitor, platnya disambungkan terus ke terminal 1 dan 2 litar jambatan.

Diagonal jambatan termasuk galvanometer P dan sumber kuasa, yang dalam kes kami adalah pengubah T.

Seperti yang lain litar jambatan proses pengukuran terdiri daripada mendapatkan bacaan minimum peranti P dengan menukar secara berurutan rintangan perintang R1 dan kemuatan kapasitor C1. Biasanya, parameter jambatan dipilih supaya nilai tgδ pada sifar atau bacaan minimum peranti P dibaca terus pada skala kapasitor C1.

Takrif tgδ adalah wajib untuk kapasitor dan pengubah kuasa, penebat voltan tinggi dan produk elektrik lain.

Disebabkan fakta bahawa ujian kekuatan dielektrik dan pengukuran tgδ dilakukan, sebagai peraturan, pada voltan melebihi 1000 V, semua langkah keselamatan umum dan khas mesti dipatuhi.

Prosedur ujian penebat elektrik

Parameter dan ciri penebat yang dibincangkan di atas mesti ditentukan dalam urutan yang ditetapkan oleh piawaian untuk jenis produk tertentu.

Sebagai contoh, dalam pengubah kuasa, rintangan penebat pertama kali ditentukan dan kemudian tangen kehilangan dielektrik diukur.

Untuk mesin elektrik berputar, selepas mengukur rintangan penebat sebelum menguji kekuatan dielektriknya, adalah perlu untuk menjalankan ujian berikut: pada kekerapan putaran yang meningkat, dengan arus jangka pendek atau beban tork, dengan litar pintas secara tiba-tiba (jika ia bertujuan untuk mesin segerak ini), ujian penebat voltan yang diperbetulkan bagi belitan (jika dinyatakan dalam dokumentasi untuk mesin ini).

Piawaian atau spesifikasi untuk jenis mesin tertentu boleh menambah senarai ini dengan ujian lain yang boleh menjejaskan kekuatan dielektrik penebat.