No Image

Электрическая прочность изоляции это

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
12 марта 2020

При постепенном увеличении напряжения U между проводниками, разделенными диэлектриком (изоляцией), например пластинами конденсатора или проводящими жилами кабеля, увеличивается интенсивность (напряженность) электрического поля в диэлектрике. Напряженность электрического поля в диэлектрике увеличивается также при уменьшении расстояния между проводниками.

При определенной напряженности поля в диэлектрике возникает пробой, образуется искра или дуга и в цепи появляется электрический ток. Напряженность электрического поля, при которой происходит пробой изоляции, называется электрической прочностью Eпр изоляции.

Электрическая прочность изоляции определяется как напряжение, приходящееся на 1 мм толщины изоляции, и измеряется в В/мм (кВ/мм) или кВ/см. Например, электрическая прочность воздуха между гладкими пластинами равна 32 кВ/см.

Напряженность электрического поля в диэлектрике для случая, когда проводники имеют форму пластин или лент, разделенных равномерным промежутком (например, в бумажном конденсаторе), рассчитывается по формуле

где U – напряжение между проводниками, В (кВ); d – толщина слоя диэлектрика, мм (см).

1. Какова напряженность электрического поля в воздушном зазоре толщиной 3 см между пластинами, если напряжение между ними U=100 кВ (рис. 1)?

Напряженность электрического поля равна: E=U/d=100000/3=33333 В/см.

Такая напряженность превышает электрическую прочность воздуха (32 кВ/см), и есть опасность возникновения пробоя.

Опасность пробоя при неизменном напряжении можно предотвратить увеличением зазора, например, до 5 см или применением другой более прочной изоляции вместо воздуха, например электрокартона (рис. 2).

Электрокартон имеет диэлектрическую проницаемость ε=2 и электрическую прочность 80000 В/см. В нашем случае напряженность электрического поля в изоляции равна 33333 В. Эту напряженность воздух не выдерживает, в то время как электрокартон в этом случае имеет запас по электрической прочности 80000/33333=2,4, так как электрическая прочность электрокартона в 80000/32000=2,5 раза больше, чем воздуха.

2. Какова напряженность электрического поля в диэлектрике конденсатора толщиной 3 мм, если конденсатор включен на напряжение U=6 кВ?

3. Диэлектрик толщиной 2 мм пробило при напряжении 30 кВ. Какова была его электрическая прочность?

E=U/d=30000/0,2=150000 В/см =150 кВ/см. Такой электрической прочностью обладает стекло.

4. Зазор между пластинами конденсатора заполнен слоями электрокартона и слоем слюды одинаковой толщины (рис. 3). Напряжение между пластинами конденсатора U=10000 В. Электрокартон имеет диэлектрическую проницаемость ε1=2, а слюда ε2=8. Как распределится напряжение U между слоями изоляции и какую напряженность будет иметь электрическое поле в отдельных слоях?

Напряжения U1 и U2 на одинаковых по толщине слоях диэлектриков не будут равны. Напряжение конденсатора разделится на напряжения U1 и U2, которые будут обратно пропорциональны диэлектрическим проницаемостям:

U1/U2 =ε2/ε1 =8/2=4/1=4;

Так как U=U1+U2, то имеем два уравнения с двумя неизвестными.

Первое уравнение подставим во второе: U=4∙U2+U2=5∙U2.

Отсюда 10000 В =5∙U2; U2=2000 В; U1=4∙U2=8000 В.

Хотя слои диэлектриков имеют одинаковую толщину, нагружены они неодинаково. Диэлектрик с большей диэлектрической проницаемостью менее нагружен (U2=2000 В), и наоборот (U1=8000 В).

Напряженность электрического поля E в слоях диэлектриков равна:

E1=U1/d1 =8000/0,2=40000 В/см;

E2=U2/d2 =2000/0,2=10000 В/см.

Неодинаковость диэлектрической проницаемости приводит к увеличению напряженности электрического поля. Если бы весь зазор был заполнен только одним диэлектриком, например слюдой или электрокартоном, напряженность электрического поля была бы меньше, так как она была бы распределена по всему зазору совершенно равномерно:

E=U/d=(U1+U2)/(d1+d2 )=10000/0,4=25000 В/см.

Поэтому необходимо избегать применения сложной изоляции с сильно различающимися диэлектрическими проницаемостями. По той же причине опасность возникновения пробоя увеличивается при образовании в изоляции воздушных пузырей.

5. Определить напряженность электрического поля в диэлектрике конденсатора из предыдущего примера, если толщина слоев диэлектриков неодинакова. Электрокартон имеет толщину d1=0,2 мм, а слюда d2=3,8 мм (рис. 4).

Читайте также:  Водопад это водоем или нет

Напряженность электрического поля распределится обратно пропорционально диэлектрическим проницаемостям:

Так как E1=U1/d1 =U1/0,2, а E2=U2/d2 =U2/3,8, то E1/E2 =(U1/0,2)/(U2/3,8)=(U1∙3,8)/(0,2∙U2 )=19∙U1/U2.

Отсюда E1/E2 =4=19∙U1/U2, или U1/U2 =4/19.

Сумма напряжений U1 и U2 на слоях диэлектриков равна напряжению источника U: U=U1+U2; 10000=U1+U2.

Так как U1=4/19∙U2, то 10000=4/10∙U2+U2=23/19∙U2; U2=190000/23=8260 В; U1=U-U2=1740 В.

Напряженность электрического поля в слюде E2∙8260/3,8≈2174 В/см.

Слюда обладает электрической прочностью 80000 В/мм и выдержит такую напряженность.

Напряженность электрического поля в электрокартоне E1=1740/0,2=8700 В/мм.

Электрокартон не выдержит такой напряженности, так как его электрическая прочность равна всего 8000 В/мм.

6. К двум металлическим пластинам, находящимся друг от друга на расстоянии 2 см, подключено напряжение 60000 В. Определить напряженность электрического поля в воздушном зазоре, а также напряженность электрического поля в воздухе и стекле, если в зазор введена стеклянная пластина толщиной 1 см (рис. 5).

Если между пластинами находится только воздух, напряженность электрического поля в нем равна: E=U/d=60000/2=30000 В/см.

Напряженность поля близка к электрической прочности воздуха. Если в зазор ввести стеклянную пластину толщиной 1 см (диэлектрическая проницаемость стекла ε2=7), то E1=U1/d1 =U1/1=U1; E2=U2/d2 =U2/1=U2; E1/E2 =ε2/ε1 =7/1=U1/U2 ;

U1=7∙U2; U1=60000-U2; 8∙U2=60000; U2=7500 В; E2=U2/d2 =7500 В/см.

Напряженность электрического поля в стекле E2=7,5 кВ/см, а его электрическая прочность 150 кВ/см.

В этом случае стекло имеет 20-кратный запас прочности.

Для воздушной прослойки имеем: U1=60000-7500=52500 В; E1=U1/d1 =52500 В/см.

Напряженность электрического поля в воздушной прослойке в этом случае больше, чем в первом, без стекла. После внесения стекла вся комбинация имеет меньшую прочность, чем один воздух.

Опасность пробоя возникает и тогда, когда толщина стеклянной пластины равна зазору между проводящими пластинами, т. е. 2 см, так как в зазоре неизбежно останутся тонкие промежутки воздуха, которые будут пробиты.

Электрическую прочность промежутка между проводниками, находящимися под высоким напряжением, следует усиливать материалами, имеющими малую диэлектрическую проницаемость и большую электрическую прочность, например, электрокартоном с ε=2. Следует избегать комбинаций из материалов с большой диэлектрической проницаемостью (стекло, фарфор) и воздуха, который следует заменять маслом.

Электрические испытания приборов и систем проводятся с целью проверки электрической прочности, сопротивления изоляции и нормального функционирования ЛА. Электрические испытания включают в себя: автономные испытания приборов, агрегатов и систем до установки на аппарат, испытания в процессе сборки; комплексные испытания расстыкованного и состыкованного ЛА. Электрическая прочность и сопротивление изоляции проверяются на собранных блоках или системах:

— между электрическими цепями и металлическими изолированными частями приборов;

— между разъединяющимися в процессе функционирования электрическими цепями;

— между электрически не соединенными цепями.

Вначале проверяется электрическая прочность, а затем измеряется электрическое сопротивление изоляции. Объем электрических испытаний определяется НТД.

2.1. Проверка электрической прочности изоляции

Электрической прочностью является способность электрической изоляции выдерживать действие приложенного к ней электрического напряжения. Она определяется значением напряжения, при котором наступает пробой – пробивным напряжением.

Электрическую прочность можно определить с помощью формулы

где — коэффициент неоднородности поля; — напряжение, вызывающее пробой; — толщина изоляции.

Пробивное напряжение зависит от шерховатости поверхности, наличия масла, влаги, пыли, гигроскопичности и т.д. Номинальное напряжение, приложенное к изоляции изделия при нормальном функционировании, меньше пробивного напряжения. Испытательное напряжение для проверки электрической прочности изоляции зависит от номинального напряжения, его мощности, режимов эксплуатации и определяется НТД.

Читайте также:  Гирлянда уличная светодиодная морозостойкая гнущаяся

При испытаниях допускается объединять несколько электрически независимых цепей, имеющих одинаковое рабочее напряжение, в единую систему.

Испытательное напряжение рассчитывается по формуле

где — напряжение, определяемое НТД; — коэффициент; — номинальное напряжение. Испытательное напряжение должно быть синусоидальным. Практически изоляцию подвергают воздействию максимального напряжения с амплитудой .

При пикообразном напряжении при том же действующем значении амплитуда гораздо больше.

Испытательное напряжение должно увеличиваться и уменьшаться плавно. При резком включении или отключении напряжения в исследуемой цепи, имеющей значительную индуктивность, могут возникнуть ударные перенапряжения, ударная напряженность поля в момент импульса окажется больше электрической прочности изоляции, и тогда произойдет пробой. Продолжительность изменения испытательного напряжения до должна быть более 10с. Возможно ступенчатое изменение напряжения от 0 до 0,5 , затем ступенями по (0,05 – 0,10) повышение до максимального напряжения , выдержка в течении 1 мин и ступенчатое снижение напряжения.

Установки для испытаний электрической прочности изоляции обычно обладают мощностью более 500ВА, поэтому к работе допускаются только специалисты, прошедшие специальный инструктаж по технике безопасности.

Изоляцию ЛА, обладающих различной проводимостью в различных направлениях, подвергают испытанию напряжением постоянного тока.

Электрическую прочность межвитковой изоляции обмоток электрических машин проверяют на холостом ходу плавным повышением напряжения на обмотке. Изоляция должна выдерживать в течении 5 минут напряжение в 1,5-2 раза превышающее рабочее напряжение. Пробой межвитковой изоляции обмотки контролируется по снижению напряжения.

При проверке электрической прочности изделий в условиях пониженного давления испытания проводят в барокамере при испытательном давлении.

2.2. Проверка сопротивления изоляции

Под воздействие приложенного напряжения электроизоляционные материалы проявляют свойство электропроводности. Электропроводность диэлектриков намного ниже, чем проводников, и вместе с тем эта характеристика диэлектриков играет важную роль в функционировании оборудования. Ток утечки диэлектрика имеет две составляющие: ток, проходящий по его поверхности, и ток, проходящий через диэлектрики. Отношение напряжения, приложенного к диэлектрику, к силе тока утечки называется сопротивлением изоляции. Сопротивление изоляции может быть определено соотношением

где — сила тока утечки по поверхности изоляции; — сила тока утечки через слой изоляции.

Сопротивление изоляции зависит от механических воздействий, температуры, проникающего излучения, состояния поверхности диэлектрика, качества обработки, сборки, пропитки и т.п.

Проверку сопротивления изоляции производят, как правило, в нормальных климатических условиях после воздействия механических и климатических факторов.

Нижний предел сопротивления изоляции должен быть:

— в холодном сухом состоянии ≥20 Мом;

— в нагретом состоянии ≥2 Мом;

— в увлажненном состоянии не менее 1 Мом;

В отдельных случаях может устанавливаться более низкий предел сопротивления изоляции.

Проверку сопротивления изоляции производят следующими способами:

— сетевым и ручным мегаомметрами,

— с помощью вольтметра с определенным внутренним сопротивлением.

Сопротивление изоляции входа измерительных приборов должно превышать на порядок измеряемое сопротивление изоляции. Измерительное напряжение должно соответствовать рабочему напряжению измеряемой цепи. Регистрацию значений сопротивления изоляции проводят, как правило, через одну минуту после подачи измерительного напряжения.

Для измерения сопротивления изоляции наиболее часто применяются магнитоэлектрические мегаомметры и мегаомметры с использованием электронных автокомпенсационных схем.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10871 — | 7400 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Читайте также:  Какой клей нужен для флизелиновых обоев

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Электрическая прочность — изоляция

Электрическая прочность изоляции , как правило, уменьшается при увеличении длительности воздействия напряжения, причем характер этой зависимости определяется конструкцией изоляции и свойствами входящих в ее состав диэлектриков. В связи с этим, одинаковые по амплитуде грозовые и внутренние перенапряжения представляют неодинаковую опасность для изоляции из-за их различной длительности. [1]

Электрическая прочность изоляции всех токоведущих деталей реле относительно магнитопровода проверяется напряжением 2000 в, 50 гц в течение 1 мин. [2]

Электрическая прочность изоляции между двумя любыми разобщенными элементами печатного монтажа МПП, удаленными друг от друга на расстояние большее 0 3 мм, составляет 500 В — при эксплуатации в нормальных условиях; 100 В — при атмосферном давлении 5 Торр. [3]

Электрическая прочность изоляции характеризуется пробивным напряжением расстояний ( промежутков) в воздухе; элегазе, вакууме, в твердом диэлектрике и разрядным напряжением по поверхности диэлектрика. [4]

Электрическая прочность изоляции между разобщенными электрическими цепями должна выдерживать напряжение не менее 500 В без пробоев. [5]

Электрическая прочность изоляции характеризуется пробивным напряжением, разрядным напряжением по поверхности и импульсной прочностью. [6]

Электрическая прочность изоляции при том же расстоянии между элементами проводящего рисунка не нарушается при напряжениях: 700 В в нормальных условиях; 500 В после воздействия относительной влажности 93 3 % при температуре 40 20iC в течение 2 сут. [7]

Электрическая прочность изоляции может быть нарушена под действием высокой напряженности электрического поля. Поэтому изучение пространственного распределения напряженности поля необходимо для выполнения любой изоляционной конструкции. [8]

Электрическая прочность изоляции ( длительная и кратковременная) и процессы, приводящие к ее нарушению ( перекрытию или пробою), в значительной степени зависят от вида диэлектрика. Поэтому ниже рассмотрены условия развития разряда, а также перекрытия и пробоя в различных типах диэлектриков, характерных для аппаратной изоляции: газах, твердых и жидких диэлектриках, а также в их комбинациях. [9]

Электрическая прочность изоляции относительно корпуса испытывается переменным током частоты 50 гц в течение 1 мин. Величина испытательного напряжения зависит от мощности и номинального напряжения машины и приводится в правилах эксплуатации электроустановок. [10]

Электрическая прочность изоляции между токопроводящимй цепями, а также между токопроводящимй цепями и корпусами должна выдерживать без пробоя и поверхностного перекрытия изоляции в нормальных климатических условиях испытательное напряжение, равное 500 В при максимальном рабочем напряжении 1 / раб до 100 В и равное 3 1 / раб ( но не менее 500 В) при максимальном рабочем напряжении от 100 до 1000 В. Конкретные значения испытательных напряжений оговариваются в ТУ. [11]

Электрическая прочность изоляции по отношению к грозовым перенапряжениям проверяется приложением полных и срезанных импульсов напряжения. Согласно ГОСТ 1516 — 73 полный импульс должен иметь форму, показанную на рис. 2 — 14, и следующие параметры: длительность фронта 1 2 0 36 икс, длительность импульса 50 10 мкс. [12]

Электрическая прочность изоляции проверяется путем приложения испытательного напряжения между соседними изолированными токоведущмми цепями и между цепями и корпусом и характеризуется максимальным значением разности потенциалов, при котором не наступает пробоя изоляции или поверхностного перекрытия. [13]

Электрическая прочность изоляции — одна из основных характеристик трансформатора, определяющая его надежность е эксплуатации. Размеры изоляции существенно влияют на вес и габариты трансформатора, поэтому создание рациональной конструкции изоляции имеет важное значение. [14]

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
Adblock detector