Диэлектрические потери в изоляции провода

Метод определения тангенса угла диэлектрических потерь кабелей, проводов — ГОСТ 12179-76

КАБЕЛИ И ПРОВОДА

Метод определения тангенса угла диэлектрических потерь

Cables and wires. Method for determination of the dielectric power factor

МКС 29.060.01
ОКСТУ 3509

Дата введения 01.01.78

информационные данные

1. разработан Всесоюзным научно-исследовательским институтом кабельной промышленности (ВНИИКП)

внесен Министерством электротехнической промышленности

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 05.05.76 № 1052

3. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 4494-84.

4. ВЗАМЕН ГОСТ 12179-66

5. Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта СССР от 26.06.91 № 1005

6. ИЗДАНИЕ с Изменением № 1, утвержденным в марте 1985 г. (ИУС 6-85).

Настоящий стандарт распространяется на кабели и провода и устанавливает метод определения тангенса угла диэлектрических потерь изоляции кабелей и проводов при переменном напряжении частоты 50 Гц.

1. МЕТОД ОТБОРА ОБРАЗЦОВ

1.1. Для измерения должны быть отобраны строительные длины кабелей и проводов, намотанные на барабаны или в бухты, или образцы кабелей и проводов длиною не менее 5 м, исключая длину концевых разделок.
1.2. Число строительных длин и образцов для измерений должно быть указано в стандартах или технических условиях на кабели и провода.

2.1. Измерение проводят при помощи измерительных схем, обеспечивающих измерение тангенса угла диэлектрических потерь в пределах от 1×10-4 до 1,1.
Погрешность измерения не должна превышать ±(5×10-5+0,5% измеряемой величины).
2.2. Установка для измерений должна быть выполнена с учетом требований, относящих к установкам напряжения свыше 1000 В, и должна обеспечивать безопасность проведения измерений.

3. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1. Перед измерением концы испытуемого образца или строительной длины должны быть разделаны. Концевые разделки должны обеспечивать отсутствие перекрытий в них в процессе измерения.
В необходимых случаях, для повышения точности измерения на концевых разделках устанавливают охранные кольца, которые должны быть заземлены при измерении.
3.2. Измерение проводят при температуре окружающей среды (20±15)°С и относительной влажности воздуха не более 80%, если в стандартах или технических условиях на кабели и провода не указаны другие условия.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3.3. Измерение температуры окружающей среды проводят с погрешностью ±0,5°С на расстоянии не более 1 м от испытуемого образца.
3.4. Температура испытуемых кабелей и проводов при измерении не должна отличаться от температуры окружающей среды более чем на ±3°С.
Для приведения температуры изделия к температуре окружающей среды кабели и провода следует выдержать при этой температуре в течение от 6 до 48 ч.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3.5. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь проводят при напряжениях 0,5U0; 1,25U0 и 2U0, где U0 — напряжение, равное 1/ номинального междуфазного напряжения.
Приложенное напряжение равномерно увеличивают от нуля до значения, указанного в стандартах или технических условиях на кабели и провода, со скоростью не более 1 кВт/с, при этом отклонение значения напряжения измерения от требуемого значения не должно превышать ±5%.
Продолжительность приложения напряжения при измерении не должно превышать время, необходимое для измерения.
3.6. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь проводят одним из следующих способов, который должен быть указан в стандартах или технических условиях на кабели и провода:
а) между каждой токопроводящей жилой и остальными жилами, соединенными между собой и водой;
б) между каждой токопроводящей жилой и экраном;
в) между каждой токопроводящей жилой и остальными жилами, соединенными между собой экраном, металлической оболочкой или броней.
3.7. Если измеренное значение приращения тангенса угла диэлектрических потерь Dtgd превышает установленное в стандартах или технических условиях на кабели и провода значение, допускается проводить повторные измерения.
При этом испытуемые кабели и провода выдерживают в течение времени не более 5 мин под напряжением более U0.

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Измеренное значение тангенса угла диэлектрических потерь должно быть пересчитано на температуру 20°С по формуле
tgd20 = tgd [1 — a (20 — t)],
где tgd20 — тангенс угла диэлектрических потерь при температуре 20°C;
tgd — тангенс угла диэлектрических потерь при температуре измерения;
t — температура измерения, °C;
a — экспериментально установленный для каждого типа кабеля или провода температурный коэффициент tgd, °С-1. Для кабелей с пропитанной бумажной изоляцией a = 0,02°С-1.
Для кабелей и проводов с пластмассовой изоляцией необходимость пересчета результатов измерения на температуру 20°С должна быть установлена в стандартах или технических условиях на кабели и провода конкретных марок.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

Тангенс угла диэлектрических потерь, измерение показателя диэлектрических потерь

Диэлектрическими потерями называют энергию, рассеиваемую в электроизоляционном материале под воздействием на него электрического поля.

Способность диэлектрика рассеивать энергию в электрическом поле обычно характеризуют углом диэлектрических потерь , а также тангенсом угла диэлектрических потерь . При испытании диэлектрик рассматривается как диэлектрик конденсатора, у которого измеряется емкость и угол δ , дополняющий до 90° угол сдвига фаз между током и напряжением в емкостной цепи. Этот угол называется углом диэлектрических потерь .

При переменном напряжении в изоляции протекает ток, опережающий по фазе приложенное напряжение на угол ϕ (рис. 1), меньший 90 град. эл. на небольшой угол δ, обусловленный наличием активного сопротивления.

Рис. 1. Векторная диаграмма токов через диэлектрик с потерями: U — напряжение на диэлектрике; I — полный ток через диэлектрик; Ia,Ic — соответственно активная и емкостная составляющие полного тока; ϕ — угол фазного сдвига между приложенным напряжением и полным током; δ — угол между полным током и его емкостной составляющей

Отношение активной составляющей тока Ia к емкостной составляющей Ic называется тангенсом угла диэлектрических потерь и выражается в процентах:

В идеальном диэлектрике без потерь угол δ=0 и, соответственно, tg δ=0. Увлажнение и другие дефекты изоляции вызывают увеличение активной составляющей тока диэлектрических потерь и tgδ. Поскольку при этом активная составляющая растет значительно быстрее, чем емкостная, показатель tg δ отражает изменение состояния изоляции и потери в ней. При малом объеме изоляции удается обнаружить развитые местные и сосредоточенные дефекты.

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь

Для измерения емкости и угла диэлектрических потерь (или tg δ ) эквивалентную схему конденсатора представляют как идеальный конденсатор с последовательно включенным активным сопротивлением (последовательная схема) или как идеальный конденсатор с параллельно включенным активным сопротивлением (параллельная схема).

Для последовательной схемы активная мощность:

Р=(U 2 ω tg δ )/( 1+tg 2 δ ) , tg δ = ω С R

Для параллельной схемы:

Р=U2 ω tg δ, tg δ = 1/ (ω С R )

где С — емкость идеального конденсатора; R — активное сопротивление.

Значение угла диэлектрических потерь обычно не превышает сотых или десятых долей единицы (поэтому угол диэлектрических потерь принято выражать в процентах), тогда 1+tg 2 δ ≈ 1, а потери для последовательной и параллельной схем замещения Р=U 2 ω tg δ, tg δ = 1/ (ω С R )

Значение потерь пропорционально квадрату приложенного к диэлектрику напряжения и частоте, что необходимо учитывать при выборе электроизоляционных материалов для аппаратуры высокого напряжения и высокочастотной.

С увеличением приложенного к диэлектрику напряжения до некоторого значения U о начинается ионизация имеющихся в диэлектрике газовых и жидкостных включений, при этом δ начинает резко возрастать за счет дополнительных потерь, вызванных ионизацией. При U1 газ ионизирован и уменьшается (рис. 2).

Рис. 2. Ионизационная кривая tg δ = f (U)

Значение тангенса угла диэлектрических потерь измеряют при напряжениях, меньших U о (обычно 3 — 10 кВ). Напряжение выбирается так, чтобы облегчить испытательное устройство при сохранении достаточной чувствительности прибора.

Значение тангенса угла диэлектрических потерь ( tg δ) нормируется для температуры 20 °С, поэтому измерение следует производить при температурах, близких к нормированной (10 — 20 о С). В этом диапазоне температур изменение диэлектрических потерь невелико, и для некоторых типов изоляции измеренное значение может без пересчета сравниваться с нормированным для 20 °С.

Для устранения влияния токов утечки и внешних электростатических полей на результаты измерения на испытуемом объекте и вокруг измерительной схемы монтируют защитные приспособления в виде охранных колец и экранов. Наличие заземленных экранов вызывает появление паразитных емкостей; для компенсации их влияния обычно применяют метод защитного — напряжения, регулируемого по значению и фазе.

Наибольшее распространение получили мостовые схемы измерения емкости и тангенса угла диэлектрических потерь .

Местные дефекты, обусловленные сквозными проводящими мостиками, лучше обнаруживаются измерением сопротивления изоляции на постоянном токе. Измерение tg δ производят мостами переменного тока типов МД-16, Р5026 (Р5026М) или Р595, которые являются по существу измерителями емкости (мост Шеринга). Принципиальная схема моста приведена на рис. 3.

В этой схеме определяются параметры изоляционной конструкции, соответствующие схеме замещения с последовательным соединением конденсатора без потерь С и резистора R, для которой tg δ=ωRC, где ω — угловая частота сети.

Процесс измерения заключается в уравновешивании (балансировке) мостовой схемы поочередной регулировкой сопротивления резистора и емкости магазина конденсаторов. При равновесии моста, которое индицируется измерительным прибором Р, выполняется равенство. Если значение емкости С выразить в микрофарадах, то при промышленной частоте сети f = 50 Гц будем иметь ω=2πf = 100π и, следовательно, tg δ % = 0,01πRC.

П ринципиальная схема моста Р525 приведена на рис. 3.

Рис. 3. Принципиальная схема измерительного моста переменного тока Р525

Измерение возможно на напряжение до 1 кВ и выше 1 кВ (3—10 кВ) в зависимости от класса изоляции и емкости объекта. В качестве источника питания может служить измерительный трансформатор напряжения. Мост используется с внешним воздушным конденсатором С0. Принципиальная схема включения аппаратуры при измерении tg δ показана на рис. 4.

Рис. 4. Схема включения испытательного трансформатора при измерении тангенса угла диэлектрических потерь: S — рубильник; TAB — регулировочный автортрансформатор; SAC — переключатель полярности выводов испытательного трансформатор Т

Применяют две схемы включения моста: так называемую нормальную, или прямую, в которой измерительный элемент Р включен между одним из электродов испытуемой изоляционной конструкции и землей, и перевернутую, где он включен между электродом испытуемого объекта и выводом высокого напряжения моста. Нормальную схему применяют, когда оба электрода изолированы от земли, перевернутую — когда один из электродов наглухо соединен с землей.

Смотрите так же:  Защита от короткого замыкания 12 вольт

Необходимо помнить, что в последнем случае отдельные элементы моста будут находиться под полным испытательным напряжением. Измерение возможно на напряжении до 1 кВ и выше 1 кВ (3—10 кВ) в зависимости от класса изоляции и емкости объекта. В качестве источника питания может служить измерительный трансформатор напряжения.

Мост используется с внешним образцовым воздушным конденсатором. Мост и необходимую аппаратуру размещают в непосредственной близости к испытуемому объекту и устанавливают ограждение. Провод, идущий от испытательного трансформатора Т к образцовому конденсатору С, а также соединительные кабели моста Р, находящиеся под напряжением, должны быть удалены от заземленных предметов не менее чем на 100—150 мм. Трансформатор Т и его регулировочное устройство ТАВ (ЛАТР) должны отстоять от моста не менее чем на 0,5 м. Корпуса моста, трансформатора и регулирующего устройства, а также один вывод вторичной обмотки трансформатора обязательно заземляют.

Показатель tg δ часто измеряется в зоне действующего РУ, а, поскольку между объектом испытания и элементами РУ всегда имеется емкостная связь, через испытуемый объект протекает ток влияния. Этот ток, зависящий от напряжения и фазы влияющего напряжения и суммарной емкости связи, может привести к неправильной оценке состояния изоляции, особенно объектов небольшой емкости, в частности вводов (до 1000—2000 пФ).

Уравновешивание моста производится путем многократного регулирования элементов схемы моста и защитного напряжения, для чего индикатор равновесия включается то в диагональ, то между экраном и диагональю. Мост считается уравновешенным, если при обоих включениях индикатора равновесия ток через него отсутствует.

В момент равновесия моста

г де f — частота переменного тока, питающего схему

Постоянное сопротивление R4 выбирается равным 10 4 / π Ом. В этом случае tg δ = С4, где емкость С4 выражена в микрофарадах.

Если измерение проводилось на частоте f’ , отличной от 50Гц, то tg δ = (f’/50)C4

Когда измерение тангесна угла диэлектрических потерь производится на небольших отрезках кабеля или образцах изоляционных материалов, из-за их малой емкости необходимы электронные усилители (например, типа Ф-50-1 с коэффициентом усиления около 60). Следует иметь в виду, что мост учитывает потери в проводе, соединяющем мост с испытуемым объектом, и измеренное значение тангенса угла диэлектрических потерь будет больше действительного на 2 π fRzCx , где Rz — сопротивление провода.

При измерениях по схеме перевернутого моста регулируемые элементы измерительной схемы находятся под высоким напряжением, поэтому регулирование элементов моста либо производят и а расстоянии с помощью изолирующих штанг, либо оператора помещают в общем экране с измерительными элементами.

Тангенс угла диэлектрических потерь трансформаторов и электрических машин измеряют между каждой обмоткой и корпусом при заземленных свободных обмотках.

Влияния электрического поля

Различают электростатические и электромагнитные влияния электрического поля. Электромагнитные влияния исключаются полным экранированием. Измерительные элементы размещают в металлическом корпусе (например, мосты Р5026 и Р595). Электростатические влияния создаются находящимися под напряжением частями РУ и ЛЭП. Вектор влияющего напряжения может занимать любое положение по отношению к вектору испытательного напряжения.

Известны несколько способов уменьшения влияния электростатических полей на результаты измерения tg δ:

отключение напряжения, создающего влияющее поле. Этот способ наиболее эффективен, но не всегда применим по условиям энергоснабжения потребителей;

вывод объекта испытания из зоны влияния. Цель достигается, но транспортировка объекта нежелательна и не всегда возможна;

измерение на частоте, отличной от 50 Гц. Применяется редко, так как требует специальной аппаратуры;

расчетные методы исключения погрешности;

метод компенсации влияний, при котором достигается совмещение векторов испытательного напряжения и ЭДС влияющего поля.

С этой целью в цепь регулирования напряжения включают фазорегулятор и при отключенном объекте испытания добиваются равновесия моста. При отсутствии фазорегулятора эффективной мерой может явиться питание моста от того напряжения трехфазной системы (с учетом полярности), при котором результат измерения будет минимальным. Часто бывает достаточно выполнить измерение четыре раза при разных полярностях испытательного напряжения и подключении гальванометра моста; Применяются как самостоятельно, так и для уточнения результатов, полученных другими методами.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ В КАБЕЛЕ

Диэлектрическими потерями называют энергию, которая рас­сеивается в изоляции кабеля при воздействии на него электрическо­го поля. При переменном токе, помнимо тока проводимости, возни­кают потери за счет дипольных потерь, активной составляющей по­ляризационных токов и т. д. Потери в изоляции

удельные диэлектрические потери:

где С=8,86*10–14 — емкость 1 см3 изоляционного материала.

Эквивалентное значение диэлектрических потерь сложной (ком­бинированной) изоляции

где ε 1 и ε 2 — диэлектрические проницаемости отдельных слоев изо­ляции; tgδ 1 и tgδ 2 — углы диэлектрических потерь и V1 и V2 — объемы отдельных слоев изоляции или при непрерывной и одина­ковой по длине изоляции — сечения отдельных слоев, Эквивалентное значение tgδ комбинированной изоляции в радиальном направлении:

Эквивалентное значение tgδ комбинированной изоляции в тан­генциальном направлении (tgδ 1 = 0 и ε 1=l)

Значения tgδ для основных, наиболее применяемых в кабель­ной промышленности электроизоляционных материалов приведены в табл. 2–6. Для оценки качества изоляции силовых кабелей высокого на­пряжения большое значение имеет зависимость tgδ от напряжения. так как повышение tgδ связано с иониза­цией газовых включений в изоляции кабе­лей. При подъеме напряжения величина tg б сначала остается почти неизменной, при дальнейшем повышении напряжения — начинает возрастать. Зависимость tgδ от напряжения принято называть кривой ионизации, а напряжение, при котором tgδ начинает возрастать, — точкой ионизации (рис. 2-14).

Возникновению ионизации в изоляции кабеля способствует повышение напряжен­ности в газовых включениях изоляции за счет более низкой (е=1) диэлектрической проницаемости, чем основного изоляционного материала. Ионизация газовых включений вызывает дополнительный расход энергии и различные химические процессы, связанные с выделением озона и образованием окислов азота, вред­но действующих на изоляцию. Поэтому ионизация газовых включе­ний в работающем кабеле совершенно недопустима и рабочее на­пряжение кабеля должно быть ниже напряжения ионизации. На величину диэлектрических потерь влияет также время нахождения кабеля под напряжением и температура нагрева изоляции.

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и .

Диэлектрические потери в изоляции

Теплопроводность. Теплопроводность — один из видов переноса теплоты от более нагретых частей к менее нагретым, приводящий к выравниванию температуры. Практическое значение теплопроводности объясняется тем, что теплота, выделяющаяся вследствие потерь мощности в окруженных электрической изоляцией проводниках в магнитопроводах, а также вследствие диэлектрических потерь в изоляции, переходит в окружающую среду через различные материалы. Теплопроводность влияет на электрическую прочность при тепловом пробое (см. 4-5) и на стойкость материала к импульсным тепловым воздействиям. Теплопроводность материалов характеризуют коэффициентом теплопроводности Vt (табл. 5-1), входящим в уравнение Фурье [c.84]

Угол диэлектрических потерь. В изоляции, находящейся под воздействием переменного напряжения, происходит поглощение некоторого количества электрической энергии, которая превращается в тепло. Поглощаемая при этом энергия в единицу времени (т. е. мощность) называется диэлектрическими потерями. [c.13]

Теплопроводность. Практическое значение теплопроводности объясняется тем, что тепло, выделяющееся вследствие потерь мощности в окруженных изоляцией проводниках и магнитопроводах трансформаторов, а также вследствие диэлектрических потерь в изоляции переходит в окружающую среду через различные материалы. [c.124]

Установление максимально допустимого напряжения, на которое может быть рассчитан силовой кабель переменного тока с ПВХ-изоляцией, связано с уровнем диэлектрических потерь в изоляции, последний должен быть не выше 10% активных потерь в жилах кабеля на ту же длину. Это дает возможность установить связ между наибольшим допустимым значением напряжения кабеля и диэлектрическими параметрами е и tg б [c.140]

Диэлектрические потери в изоляции. Диэлектрическими потерями называют энергию, которая выделяется в диэлектрике при воздействии на него переменного электрического поля. При приложении к диэлектрику постоянного напряжения потери энергии определяются токами сквозной проводимости. При переменном напряжении возникают дополнительные потери за счет активной составляющей токов абсорбции, которые вызваны поляризацией. Потери в изоляции кабеля при переменном токе определяются [c.26]

При отсутствии пленки воды, перекрывающей пространство между электродами, электрическая прочность твердой изоляции может снижаться плавно, но прогрессивно, в соответствии с увеличением диэлектрических потерь в изоляции в зависимости от роста ее влагосодержания С, выраженной формулой [c.76]

Полные диэлектрические потери в участке изоляции емкостью С при приложении напряжения Ц (действующее значение) с угловой частотой ш с учетом (4.35) [c.106]

Формула (2.68) справедлива для любых размеров и любой формы электродов и диэлектрика. Если же требуется избить распределение диэлектрических потерь в разных местах изоляции, то для расчета удельных диэлектрических потерь р, Вт/м , в точке, где напряженность электрического поля равна Е, В/м, могут быть использованы формулы [c.31]

Полные диэлектрические потери в участке изоляции емкостью С при приложении напряжения О (действующее значение) угловой частотой (О с учетом (17.5) [c.131]

Большое значение диэлектрических потерь в бумажной изоляции во многих случаях приводит к возможности теплового пробоя, что совершенно недопустимо, так как в таких условиях не может быть обеспечена надежная работа изоляции. [c.103]

Формула (1-93) справедлива для любых размеров и любой формы электродов и диэлектрика. Если же требуется изучить распределение диэлектрических потерь в разных местах изоляции, то используется формула для [c.39]

Формулы (3-4), (3-5) и (3-5 ) имеют чрезвычайно широкое применение. Они справедливы для любых размеров и конфигураций участка изоляции. Если в отдельных частях объема диэлектрика последний неоднороден, так что значения tg б и других параметров его в различных местах не одинаковы, эти формулы также применимы, но в этом случае под б следует понимать некоторое усредненное, эффективное значение tg 6 по всему объему диэлектрика в электроизоляционной технике обычным является определение эффективного значения tgб неоднородного диэлектрика по известным значениям Р, (О и С. Если поле в участке изоляции неоднородное, диэлектрические потери в отдельных частях объема изоляции могут быть весьма различными, но формулы (3-4), (3-5) и (3-5 ) опять-таки дают общую величину потерь, независимо от их распределения по объему. [c.168]

Если же нам недостаточно рассчитать общую величину диэлектрических потерь в участке изоляции, а требуется изучить распределение потерь в отдельных местах изоляции, причем картина поля известна, т. е. известно значение напряженности поля Е, В/м, в каждой точке, мы можем воспользоваться следующим простым приемом. [c.168]

Смотрите так же:  Диодные лампы 220 вольт цены

Электроизоляционные покрытия. Такие покрытия должны иметь хорошие электроизоляционные свойства, длительно сохраняющиеся в процессе эксплуатации в различных условиях. В зависимости от назначения покрытий преобладает роль тех или иных свойств. Например, от покрытий, предназначенных для защиты радиотехнических изделий (магнитопроводы, пьезокерамические элементы, конденсаторы и др.) требуются низкая электрическая проводимость и малые диэлектрические потери в широком диапазоне частот при изоляции кабелей, проводов, трансформаторов, обмоток электрических машин особое внимание наряду с электрическим сопротивлением обращается на электрическую прочность. [c.135]

Газы в обычных условиях характеризуются высоким удельным сопротивлением и очень малыми диэлектрическими потерями. К достоинствам газов относятся также восстановление электроизоляционных свойств после пробоя и отсутствие старения (ухудшение свойств со временем). Недостатком их является невысокая (по сравнению с жидкими и твердыми диэлектриками) электрическая прочность при нормальном давлении. Для увеличения электрической прочности используют как повышение давления газов, так и глубокое их разрежение. Повысить электрическую прочность газовой изоляции можно также, применяя электроотрицательные газы. Молекулы этих газов, содержащие обычно атомы фтора, хлора и других галогенов, способны захватывать свободные электроны и становиться малоподвижными отрицательными ионами. Удаление подвижных электронов затрудняет развитие электрического разряда, вследствие чего электрическая прочность газа возрастает. [c.545]

Наибольшее значение в электрической изоляции имеют синтетические смолы полимеризационные и конденсационные. Общим недостатком конденсационных смол является то, что при их отвержении происходит выделение воды или других низкомолекулярных веществ, остатки которых могут ухудшить электроизоляционные свойства смолы. Кроме того, молекулы конденсационных смол, как правило, содержат полярные группы, что повышает их тангенс угла диэлектрических потерь и гигроскопичность полимеризационные же смолы могут быть и неполярными (например, полимеры углеводородного состава, политетрафторэтилен). [c.132]

Диэлектрическими потерями называют электрическую мощность, рассеиваемую в изоляции или образце диэлектрика в электрическом поле и превращаемую в тепло. Потери происходят вследствие 1) сквозной проводимости (утечки электроэнергии), 2) ионизации газовых включений (потери на ионизацию), 3) явления последействия в диэлектрике, при замедленной поляризации (потери на преодоление внутреннего поля, созданного за предыдущий полупериод действия внешнего поля). Явление последействия , т. е. запаздывания поляризации, зависит от времени релаксации полярных молекул и времени переброса попов в тепловом движении и является основой диэлектрических потерь. [c.21]

Классификация. Как указывалось, фарфор имеет широкое применение в электротехнике. Однако отмеченные недостатки фарфора — прежде всего сравнительно высокий угол диэлектрических потерь, быстро увеличивающийся к тому же при повышении температуры, — затрудняют применение фарфора в качестве электрической изоляции при высоких частотах, а также при высоких температурах. [c.171]

Для изготовления электрических разъемов часто используют медные или бронзовые сплавы с гальваническим покрытием (для контактных штырей и гнезд), такие изоляционные материалы, как пластмассы, керамика или стекло, внешние оболочки или экраны из стали, латуни или алюминия. Так как хорошо известно, что электрические характеристики облученных металлов изменяются относительно мало, то изучение влияния излучения на металлические детали разъемов представляет второстепенный интерес. Наибольший интерес представляет влияние излучения на изоляторы и их характеристики. Встречаются два тина повреждений, и оба относятся к диэлектрическим характеристикам изолирующих прокладок. Повреждение, при котором изменяются физические характеристики изоляционных материалов, может привести к механическому ослаблению опоры штырей, о чем можно судить по развитию хрупкости органических материалов. Постоянная и (или) временная потеря сопротивления изоляции между контактами или по корпусу является повреждением другого типа. Таким повреждениям в настоящее время уделяется все большее внимание, о чем можно судить по экспериментальным попыткам изучить влияние излучения на изоляторы. [c.417]

Электрическая прочность для полиэтиленовых изоляций (ПЭИ) толщиной 1 мм при частоте 50 Гц составляет 35 — 40 кВ/мм. Диэлектрическая проницаемость при частоте 1 МГц изменяется в пределах 2,3 — 2,4. Тангенс угла диэлектрических потерь при той же частоте — в пределах от 2-10 до 7-10 . Применение ПЭИ отражено таблицей 1.10. [c.16]

Диэлектрические потери — электрическая мощность, поглощаемая в диэлектрике (участке изоляции) под действием приложенного к нему напряжения. Эта мощность рассеивается, превращаясь в теплоту. [c.30]

Коэффициент затухания а характеризует уменьшение электромагнитной энергии при распространении её по кабелю. Уменьшение или затухание энергии объясняется потерями её в линии передачи. Различаются два вида потерь потери в металле и потери в изоляции. При прохождении тока по кабелю происходит нагревание внутреннего и внешнего проводников и возникают потери энергии (джоулевы потери). Потери в изоляции обусловлены несовершенством применяемых электроизоляционных материалов и затратами энергии на диэлектрическую поляризацию. Как потери в Meraj ie, так и потери в диэлектрике с ростом частоты увели- [c.324]

Диэлектрические потери в электроизоляционном материале, работающем под переменным напряжением, пропорциональньь квадрату напряжения, угловой частоте, емкости изоляции и тангенсу угла диэлектрических потерь и подсчитываются по фор муле [c.13]

При пропитке обмоток с применением вакуума и давления должны контролироваться время, вакуум, давление и температура пропитывающего состава. Контроль качества 1пазовой изоляция высоковольтных обмоток после их компаундирования осуществляется путем измерения тангенса угла диэлектрических потерь в зависимости от напряжения при нормальной температуре (20 5° С). [c.232]

ПВХ хорошо совмещается с пластификаторами, которые улучшают его эластичность, но в то же время несколько ухудшают- диэлектрические свойства. В электротехнике жесткий материал, называемый винипластом, находит ограниченное применение. Для электрической изоляции, в частности, для кабельной изоляции, применяется пластифицированный ПВХ, называемый пластикатом. Обычна применяют такие пластификаторы, как дибутилфталат и трикрезилфосфат. Введение пластификатора не только улучшает эластичность ПВХ, но и повышает его морозостойкость. Введением специальных пластификаторов можно получить пластикаты, способные работать при —60 °С, однако следует учитывать, что при введении большого их количества резко возрастают потери пррводимо-сти. [c.209]

Стеклянные и стекло-эмалевые конденсаторы применяют в схемах блокировки, связи, настройки и т. д., за исключением тех случаев, когда температурный коэффициент и диэлектрические потери на звуковых и радиочастотах являются критическими [28]. Эти конденсаторы показали самое высокое сопротивление по отношению к радиационным нарушениям. В опытах, которые проводили при интегральном потоке быстрых нейтронов 2,5-10 нейтрон1см и дозе у-облучения 6,1 эрг/г, емкость изменилась не более чем на 2%, а сопротивление изоляции снизилось на 2—3 порядка. [c.363]

Низкая диэлектрическая проницаемость и значение тангенса угла диэлектрических потерь, высокое удельное объемное сопротивление и электрическая прочность, ничтожное влагопоглощение, отличная гибкость при низких температурах, высокая температура теплового разрушения, стойкость к действию концентрированных кислот, щелочей и растворителей. Нетокси -чен. Легко сваривается. Под действием ультрафиолетовых лучей склонен к старению, что может быть предотвращено стабилизацией. Применяют для изоляции, в виде напыленных покрытий — для защиты от коррозии. Для изготовления бесшумных зубчатых колес, работающих с малой нагрузкой в интервале температур от —60 до +80 С, а также в условиях тропического климата [c.12]

Высокие значения удельного электросопротивления, большая электрическая прочность (16. 50 кВ/мм), низкие значения диэлектрических потерь (tg 5 — 0,0018. 0,0175) и сравнительно высокая диэлектрическая проницаемость (s — 3,5. 16), которая повьпиается при увеличении концентрации РЬО или БаО. При HaipeBe в интервале температур 200. 400°С Электротехническое Как диэлектрик используют для колб осветительных ламп и радиоламп, в электровакуумных устройствах, для изоляторов, для герметизации интегральных схем. Так, в виде тонкой (до 3. 4 мкм) пленки стекло используют в качестве прочной, не-трескающейся и теплостойкой изоляции на металлических проводах и термопарах. Халькогенидное стекло используется для [c.351]

Электропроводность проводников и диэлектриков. Удельное электрическое сопротивление. Потери моыдаости в диэлектриках. Понятие о тангенсе угла диэлектрических потерь. Оценка состояния изоляции по tg 5. Физико-механические свойства диэлектриков. [c.319]

Испытание изоляции рарпределительных устройств. Способы испытаний измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 1000 и 2500 В повышенным напряжением переменного тока, измерением диэлектрических потерь и токов утечки. Технология проведения испытаний для различного электрооборудования. [c.336]

Развитие микроорганизмов на электроизоляционных материалах ухудшает их диэлектрические свойства. Образование грибов на поверхности материалов из-за высокого содержания влаги в клетках грибов (до 0 %) приводит к замыканиям токоведущих проводов. Продукты метаболизма грибов (ферменты и органические кислоты) снижают сопротивление и напряжение пробоя, увеличивают тангенс угла диэлектрических потерь. Наиболее неустойчивы к воздействию грибов провода типа БПВЛ, широко используемые в радиоэлектронной аппаратуре. Они имеют поливинилхлоридную (ПВХ) изоляцию, покрытую оплеткой из хлопчатобумажной пряжи, пропитанной нитро-целлюлозным лаком [7]. [c.535]

У пресс-материалов АГ-4С, К 18-2, АГС, ЛСК значительное уменьшение напряжения пробоя наблюдалось в местах, которые поражены грибами. В отдельных случаях оно уменьшалось в 3. .. 5 раз. Электросопротивление полимеров начинает резко снижаться в момент интенсивного прорастания мицелия [1 ]. Значительно ухудшались диэлектрические характеристики (снижение сопротивления изоляции и увеличение тангенса угла диэлектрических потерь) под действием грибных метаболитов у тест-плат из стеклотекстолита, используемого в радиоизмери-тельной аппаратуре. Присутствие грибов на поверхности некоторых радиоэлектронных изделий приводит к преждевременному выходу их из строя. Микросхемы при [c.536]

В диэлектрике, помещенном в переменное электрическое поле, часть энергии поля переходит в тепловую. Тепловые потери пропорциональны тангенсу угла диэлектрических потерь [4] = Uкруговая частота С — емкость участка изоляции tg 8 = /а / /реакт — отношение активного и реактивного токов на участке изоляции. [c.320]

Помимо полных диэлектрических потерь Р во всем участке изоляции часто рассматривают также удельные диэлектрические потери р (или плотность мощности потерь), т. е. предел отношения потерь к объему изоляции, когда последний стремится к нулю. В частном случае однородного элекиического поля (плоский конденсатор, см. с. 18) с однородным же диэлектриком удельные диэлектрические потери равны частному от деления полных диэлектрических потерь на объем диэлектрика между электродами. В случае же неоднородного поля удеяьные потери в разных точках диэлектрика различны, так как различны напряженности электрического поля в разных точках кроме того, если диэлектрик неоднороден, при расчете удельных потерь необходимо учитывать и раз- [c.30]

Смотреть страницы где упоминается термин Диэлектрические потери в изоляции : [c.121] [c.186] [c.188] [c.202] [c.27] [c.268] [c.260] [c.56] [c.27] [c.148] Смотреть главы в:

Диэлектрические свойства полимеров для медных кабелей связи

Развитие систем связи и кабелей связи, как комплектующих изделий для этих систем, характеризуется сегодня скачкообразным увеличением скоростей передачи цифровой информации.

Для наглядности рассмотрим историю развития систем связи для локальных сетей. Первый стандарт Ethernet для локальных сетей появился в начале 80-х годов прошлого века. За ним последовали стандарты: Fast Ethernet — в 1995 году, Gigabit Ethernet — в 1998 году, 10G Ethernet — в 2002 году. Перечисленным стандартам соответствует следующая иерархия скоростей передачи информации: 10 Мбит/с — 100 Мбит/с — 1000 Мбит/с — 10 Гбит/с [1].

Смотрите так же:  Формула расчета сечение провода

Несмотря на давние заявления, полной замены кабелей связи с медными токопроводящими жилами на волоконнооптические кабели не произошла и, по-видимому, в ближайшие годы не осуществится.

Очевидно, это обусловлено тем, что схема построения волоконнооптических сетей связи FTTB или FTTC (оптическое волокно до здания или до некоторого центра) экономически в ряде случаев более выгодна, чем схема FTTH (оптическое волокно до дома или квартиры, для многоэтажных домов). В этом случае абонентская часть линии прокладывается кабелями с медными токопроводящими жилами: кабелями симметричными парной скрутки или коаксиального типа.

К этому следует добавить организацию систем широкополосной связи на базе технологий xDSL по существующим распределительным сетям на базе кабелей типа ТПП или с прокладкой кабелей широкополосного абонентского доступа новых конструкций.

Многозначность вариантов построения сетей связи в текущий период определяется как экономическими причинами, несовершенством предлагаемого контента, так и неопределенностью выбора решений конкретными операторами и разнообразием самих операторов.

Однозначно можно утверждать одно: если будут применяться кабели связи с медными токопроводящими жилами парной скрутки, то максимальная частота диапазона их применения будет предположительно расти.

Согласно [2], существует градация частотных диапазонов. Последовательность диапазонов в порядке возрастания частоты, отличающихся характерными особенностями поведения функции потерь в них, соблюдается, как правило, для всех проводниковых структур из меди:
• RC-область;
• LC-область;
• область поверхностного эффекта;
• область диэлектрических потерь;
• область волноводной дисперсии.

В [2] приведены формулы для расчета граничных частот вышеперечисленных диапазонов, которые мы, однако, приводить не будем, так как они находятся несколько в стороне от рассматриваемых в данной статье вопросов.

И если в трех первых диапазонах влияние диэлектрика на коэффициент затухания не столь существенно, то в области диэлектрических потерь оно становится превалирующим.

Рассмотрим наиболее известные материалы, применяемые в качестве изоляции в конструкциях кабелей связи с медными токопроводящими жилами. Наиболее широко используется для этих целей полиэтилен.

Согласно [3] для полиэтилена нормируется:
— относительная диэлектрическая проницаемость: не более 2,3 на частоте 1 МГц и не более 2,3 на частоте 500 МГц;
— тангенс угла диэлектрических потерь: не более 3·10 -4 на частоте 1 МГц и не более 4·10 -4 на частоте 500 МГц.

На сегодняшний день этой информации уже не достаточно: во-первых, потому, что на очереди разработка следующей более совершенной конструкции кабеля для структурированых кабельных систем (СКС), работающей в диапазоне частот до 1000 МГц и даже стандартизованная 7 категория работает в диапазоне частот до 600 МГц, что превышает диапазон нормирования; во-вторых, точечное нормирование при таких частотах вряд ли можно считать объективным показателем.

Известно [4, 5], что в самом общем случае теоретическая зависимость тангенса угла диэлектрических потерь выглядит так, как это представлено на рисунке.

В зависимости от конкретного значения tgθmax можно судить о возможности использования кабеля в диапазоне частот близком к wK.

Конечно, можно говорить, что к полиэтилену это не относится, что он очень чистый материал. Но и в полиэтилен вводятся антиоксиданты, термостабилизаторы и, что значительно хуже, пигменты красителей. А на концентраты пигментов и на окрашенный полиэтилен действие [3] не распространяется. Известно влияние концентрации пигментов в окрашенной полиэтиленовой изоляции на результаты испытания электрическим напряжением, но не известно, какое влияние они будут оказывать на тангенс угла диэлектрических потерь в диапазоне частот до 10 ГГц.

Если кого-то из специалистов волнует возможность проведения таких измерений или появляется сомнение в необходимости таких измерений, приведем в пример издание [2], в котором представлены значения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь сложных диэлектриков конкретных марок, применяемых для изготовления печатных плат приемопередающей аппаратуры связи на частоте 10 ГГц. Вполне возможно, что в скором будущем этот частотный диапазон освоят в кабелях СКС.

Наличие ступенчатых скачков в функциональных зависимостях относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь равнозначно разбиению полосы пропускания кабеля на два неодинаковых участка. Если кабель предназначен для передачи широкополосных сигналов, то не очень понятно, как будет вести себя широкополосный сигнал, захватывающий оба таких участка. Хотя, исходя из общих соображений, можно утверждать, что это приведет к искажениям сигнала. Возможно, что использование всей ширины полосы для передачи сигналов окажется недопустимым.

В последнее время для изоляции высокочастотных кабелей связи наряду с полиэтиленом стали применять полипропилен, однако о нормировании относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в зависимости от частоты нам ничего не известно.

Как следует из вышеизложенного, в нормативной документации на полиэтилен и полипропилен должны быть приведены функциональные зависимости относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь от частоты, а также метод измерений.

Кстати, об измерениях. В [3] рекомендуется измерять относительную диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 1МГц по методике, изложенной в [6], а на частоте 500 МГц — по методике, изложенной в [7].

Методика [6] описывает метод непосредственного измерения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь и резонансный метод (с помощью определения добротности измеряемой цепи), в диапазоне частот от 100 до 5·10 6 Гц на образцах в виде круглых, квадратных пластин или цилиндрических трубок.

Методика [7] описывает резонансный метод, основанный на использовании измерителей добротности, тороидальных резонаторов и коаксиальных резонаторов постоянной и переменной длины, и метод измерения в линиях передач, основанный на использовании коаксиальных измерительных систем, в диапазоне частот 0,2–1 ГГц на образцах в виде плоскопараллельного диска или коаксиальной шайбы.

Отсюда видно, что существующие методики позволяют проводить измерения в диапазоне частот от 100 до 1000 МГц. Для проведения испытаний в диапазоне частот до 10 ГГц необходимо разрабатывать и стандартизовать методику измерений.

Ужесточение требований к кабелям, прокладываемым в помещениях, в частности требования по нераспространению горения, приводят к тому, что полиэтилен и полипропилен перестают соответствовать совокупным требованиям, предъявляемым к материалу изоляции.

В качестве возможной замены в простейшем случае могут рассматриваться поливинилхлоридный пластикат или полимерная безгалогенная композиция. Ввиду того, что безгалогенная полимерная композиция в России не производится, проведем анализ изоляционного поливинилхлоридного пластиката.

Изоляционный поливинилхлоридный пластикат в России производят по ГОСТ 5960-72 [8].

Поливинилхлоридный пластикат относится к полярным диэлектрикам, у которых относительная диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь не только имеют большие значения, но и резко возрастают при повышении температуры [5].

Однако в нормативном документе на изоляционный поливинилхлоридный пластикат [8] требования к таким параметрам просто отсутствуют.

Поиск технической информации в этом направлении привел к противоречивым результатам. Так, в отечественной информации в сети Интернет [9] сообщается следующее:
— для жесткого ПВХ (винипласта) тангенс угла диэлектрических потерь при 50 Гц составляет 0,01–0,02, относительная диэлектрическая проницаемость при 50 Гц — от 3,1 до 3,5;
— для мягкого ПВХ (пластиката) тангенс угла диэлектрических потерь при 50 Гц равен 0,1, относительная диэлектрическая проницаемость при 50 Гц составляет 4,2–4,5.

По информации фирмы «Alpha Wire Company» [10] для стандартного поливинилхлоридного пластиката тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1 МГц равен 0,06–0,1, относительная диэлектрическая проницаемость при частоте 1 МГц составляет 4–6.

Расчетные значения, полученные на основании результатов измерений кабелей с поливинилхлоридной изоляцией марки И40-13A (рец. 8/2), показали, что относительная диэлектрическая проницаемость примененного материала превышает 5 (на частоте 1кГц).

Здесь важно отметить то, что области поверхностного эффекта и диэлектрических потерь не являются взаимно независимыми и могут перекрываться. За счет большого значения тангенса угла диэлектрических потерь поливинилхлоридного пластиката нижняя граница области диэлектрических потерь спускается до 1 МГц, и кабель с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката уступает кабелю с изоляцией из полиэтилена по коэффициенту затухания.

Можно предположить, что не лучше обстоит дело и с безгалогенной полимерной композицией.

В заключение обобщим изложенное.

Для того, чтобы рассчитать коэффициент затухания и волновое сопротивление кабелей связи для частот выше 1 МГц, необходимо организовывать контроль комплексной диэлектрической проницаемости в диапазоне частот от 1 до 10000 МГц как функции от частоты или, что то же самое, относительной диэлектрической проницаемости (вещественной составляющей) и тангенса угла диэлектрических потерь всех полимерных материалов, которые могут применяться для изготовления изоляции этих кабелей.

Решить такую задачу, по нашему мнению, под силу только крупному кабельному заводу, Ассоциации «Электрокабель» или ОАО «ВНИИКП», но то, что необходимость ее решения давно назрела, очевидно. Без знания подобных параметров материалов ни конструировать, ни изготавливать кабели невозможно.

Эпоха, когда заводской технолог изготавливал любой кабель, измерив конструктивные размеры образца, уходит в прошлое.

Похожие статьи:

  • Гост на обмоточные провода ГОСТ 15634.4-70 Провода обмоточные. Метод испытания изоляции напряжением МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ ИЗОЛЯЦИИ НАПРЯЖЕНИЕМ ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ 1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством электротехнической промышленности СССР И. Б. Пешков , […]
  • Реле регулятор тока Реле регулятор тока Генераторы и реле-регуляторы Генератор предназначен для питания потребителей и подзаряда аккумуляторных батарей при работе двигателя на средних и больших оборотах. Генераторы Г21-Г, Г12-В и Г25-В Генераторы Г21-Г, […]
  • Сечение кабеля от аккумулятора Расчет сечения кабеля По кабелям, соединяющим инвертор и аккумуляторные батареи, протекает очень большой ток. Поэтому необходимо правильно выбрать сечение кабеля исходя из максимальных токов, которые может потреблять инвертор. Очень […]
  • Провода бронзовые Бронзовые, медные и сталеалюминиевые контактные провода Купить Бронзовые, медные и сталеалюминиевые контактные провода Бронзовые, медные и сталеалюминиевые контактные провода Бронзовые, медные и сталеалюминиевые контактные провода […]
  • Гибкие провода гост ПВС 4х4 провод гибкий ГОСТ ПВС-это гибкий провод с медными многопроволочными скрученными жилами в ПВХ изоляции и ПВХ оболочке. ПО последней букве в маркировке "С"-что обозначает соединительный, ясно что кабель в основном используется для […]
  • Преобразователь 12вольт на 220 вольт Преобразователи напряжения Инверторы - большой ассортимент: от недорогих автомобильных до промышленных. Основное назначение инверторов - получение переменного электричества 220В от аккумуляторов (преобразование постоянного тока от […]