Оқшаулау сипаттамаларының электр жабдықтарының техникалық – экономикалық көрсеткіштеріне әсері
Тақырып 1. Курстың жалпы сипаттамасы. Негізгі түсініктер мен анықтамалар. Электр қондырғыларындағы (ЭҚ) оқшаулаудың рөлі
1. Негізгі ұғымдар.
2. Оқшаулау сипаттамаларының электр жабдықтарының техникалық - экономикалық көрсеткіштеріне әсері.
3. Жұмыс шарттары және оқшаулауға қойылатын талаптар.
4. ЭҚ оқшаулаудың негізгі түрлері.
Электрлік оқшаулау-электр қауіпсіздігін қамтамасыз етудің маңызды құралы. Оқшаулаудың маңызды сипаттамасы оның электрлік кедергісінің мәні болып табылады.
0,5 мА-дан аз айнымалы токтардың әрекеті (сезілетін токтың шекті мәні) іс жүзінде адам ағзасында Сезілмейді. ГОСТ 12.1.038-82* сәйкес электр қондырғысының қалыпты (авариялық емес) жұмыс режимінде және әсер ету уақыты тәулігіне 10 минуттан аспайтын адам денесі арқылы өтетін 50 Гц жиіліктегі ауыспалы ток 0,3 мА аспауы тиіс.
Электр қондырғыларында оқшаулаудың бірнеше түрі қолданылады. Жұмыс (негізгі) оқшаулау электр қондырғысының қалыпты жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Ол техникалық талаптар негізінде таңдалады, сондықтан адамды қорғаудың сенімділігі әрдайым қолайлы бола бермейді. Қосымша (қорғаныш) оқшаулау-жұмыс (негізгі) оқшаулауына қосымша болып табылатын және жұмыс оқшаулауы зақымданған кезде адамды электр тогының соғуынан қорғауға арналған Тәуелсіз оқшаулау. Қосарлы оқшаулау-бұл жұмыс және қосымша оқшаулаудың жиынтығы, онда жанасуға болатын электр қондырғысының бөліктері тек жұмыс немесе тек қорғаныс (қосымша) оқшаулағышы зақымданған кезде қауіпті кернеуге ие болмайды. Күшейтілген оқшаулау-бұл электр қауіпсіздігі талаптарын ескере отырып, жақсартылған жұмыс оқшаулағышы, ол электр тогының соғуынан екі есе қорғаныс дәрежесін қамтамасыз етеді. Ол бір қабатты болуы мүмкін немесе бірнеше қабаттар болуы мүмкін, сондықтан оқшаулаудың әр компонентін бөлек сынау мүмкін емес. Қос немесе күшейтілген оқшаулауда міндетті түрде тұрмыстық және ұқсас Жалпы қолданылатын құрылғылар болуы тиіс.
Қос оқшауламасы бар электр қондырғыларында жұмыс оқшаулағышы зақымданған кезде кернеуде болуы мүмкін құрылғының оқшауланбаған металл бөліктеріне адамның жанасу мүмкіндігі толығымен жойылуы тиіс. Қос немесе күшейтілген оқшауламасы бар Электр қондырғыларын жерге қосуға немесе бос қалдыруға болмайды, сондықтан оларда тиісті қосқыш элементтері жоқ.
Қосымша оқшаулау ретінде пластикалық корпустар, тұтқалар, жеңдер және т.б. кеңінен қолданылады, алайда қос оқшауланған құрылғы корпусқа немесе жанасуға болатын және металдардан жасалған басқа бөліктерге ие болуы мүмкін. Бұл жағдайда олар Электр аппараттарының кернеуде болуы мүмкін барлық металл құрылымдық элементтерінен (шасси, реттегіштердің осьтері, Электр қозғалтқыштарының статорлары және т.б.) оқшаулағыш қабаттармен бөлінеді.
Электр оқшауламасы пайдалану жағдайларында мүмкін болатын электр, механикалық және жылу жүктемелеріне шыдауы, электр қауіпсіздігінің талаптарына сәйкес келуі тиіс.
Оқшаулаудың сенімділігін қамтамасыз ету үшін оның материалы мен параметрлерін таңдау кезінде бірқатар факторлар мен талаптарды ескеру қажет. Оларға электр қондырғысының және оның элементтерінің түрі, мақсаты, ерекшеліктері, кернеулер мен токтар, мүмкін болатын электрлік жүктемелер, механикалық, термиялық және химиялық әсерлер, қоршаған орта параметрлері, өрт қауіпсіздігі талаптары, уыттылығы төмен және т. б. жатады.
Уақыт өте келе, қартаю және теріс әсер ететін пайдалану факторлары (температураның күрт өзгеруі, ауаның шамадан тыс ылғалдығы немесе құрғауы, қоршаған ортаның ластануы, механикалық және электрлік шамадан тыс жүктемелер және т.б.) салдарынан токтың зақымдану қаупіне әсер ететін оқшаулау параметрлері нашарлауы мүмкін. Сондықтан оқшаулаудың жай - күйін жүйелі түрде тексеріп отыру, анықталған ақауларды жою және оқшаулауды бақылау-оның белсенді кедергісін өлшеу қажет.
ҚР ЭОЕ сәйкес негізгі ұғымдар (2015):
* негізгі оқшаулау-негізгі мақсаттан басқа, тікелей жанасудан қорғауды қамтамасыз ететін ток өткізгіш бөліктерді оқшаулау;
* қосымша оқшаулау-жанама жанасу кезінде қорғау үшін негізгі оқшаулауға қосымша орындалатын кернеуі 1 кВ дейінгі электр қондырғыларындағы тәуелсіз оқшаулау;
* Қос оқшаулау - негізгі және қосымша оқшаулау жиынтығы;
* күшейтілген оқшаулау-кернеуі 1 кВ дейінгі электр қондырғыларындағы оқшаулау, Қос оқшаулаумен қамтамасыз етілген қорғанысқа тең электр тогының соғуынан қорғау дәрежесін қамтамасыз етеді;
* тізбектердің қорғаныстық электрлік бөлінуі-кернеуі 1 кВ дейінгі электр қондырғыларындағы басқа тізбектерден бір электр тізбегін:
- Қос оқшаулау;
- негізгі оқшаулау және қорғаныс экраны;
- күшейтілген оқшаулау;
Сондай-ақ, жоғары вольтты конструкцияларды оқшаулау сыртқы және ішкі болып бөлінеді.
Сыртқы оқшаулау-бұл атмосфералық және басқа да сыртқы әсерлерге (ластану, ылғалдандыру және т.б.) әсер ететін ауа аралықтары және атмосфералық ауадағы қатты оқшаулау беті. Олар ашық атмосферада оқшаулау жағдайларын едәуір қиындатады.
Ішкі оқшаулау-бұл электр жабдықтарының ішкі бөліктерінің қатты, сұйық немесе газ тәрізді оқшаулануы (немесе олардың комбинациясы), атмосфералық және сыртқы әсерлердің басқа түрлерінің тікелей әсеріне ұшырамайды (ластану, ылғалдану, құстар мен микроорганизмдердің әсері).
1-сурет-электр желілеріндегі Сымды оқшаулау (ауа кеңістігі (айналасындағы ауа) және тіреу(баған) мен электр желісінің болат алюминий сымы арасындағы оқшаулағыштар-бұл сыртқы оқшаулау)
2-сурет-кабельді оқшаулау
3-сурет - қуат трансформаторын оқшаулау (оқшаулағыштар - сыртқы оқшаулау, трансформатор майы және оқшаулау қағазы - ішкі оқшаулау)
Кернеуді бұзып, босатқаннан кейін газ оқшаулағышы (ауа, жоғары беріктігі бар газдар) өзінің бастапқы электр беріктігін толығымен қалпына келтіреді, яғни бұл процесс қайтымды. Сынғаннан кейін сұйық оқшаулау оның беріктігін ішінара қалпына келтіреді, өйткені сыну оның сипаттамаларының нашарлауына әкеледі. Қатты және аралас оқшаулауды тесіп өту (қағаз-майлы, май - барьерлік) - қайтымсыз құбылыс, оқшаулауды ауыстыруға жатады. Электр желілерінде жұмыс істеуге арналған электр жабдықтары кернеу кластарына бөлінеді. Кернеу класы электр желісінің номиналды фазааралық (сызықтық) кернеуі деп аталады, онда электр жабдықтары жұмыс істеуге арналған. Кернеудің әрбір сыныбы стандартта (мысалы, МЕМСТ 1516.1 - 76) немесе осы жабдықтың ішкі және сыртқы оқшауламасы үшін техникалық шарттарда белгіленген сынақ кернеулерінің жиынтығын білдіретін өзінің оқшаулау деңгейімен сипатталады. Электрлік оқшаулау біртекті (өте сирек) және гетерогенді (жиі) электр өрістерінде жұмыс істейді.
Тақырып 2. Сыртқы оқшаулаудың негізгі қасиеттері және электрлік сипаттамалары
1. Сыртқы оқшаулауға қойылатын ерекшеліктер мен талаптар.
2. Тесіктердің түрлері мен сипаттамалары.
3. Сыртқы оқшаулаудағы электр өрістерін реттеу.
4. Сыртқы оқшаулауды сынау жағдайларының түрлері.
1. Сыртқы оқшаулауға қойылатын ерекшеліктер мен талаптар.
Жоғары кернеулі қондырғылардың сыртқы оқшаулауына негізгі диэлектриктің рөлін ауа атқаратын электродтар (желі сымдары, таратушы құрылғылардың шиналары және т.б.) арасындағы оқшаулау аралықтары жатады.
Әр түрлі кернеу кластарындағы энергетикалық қондырғыларда ауаның диэлектрлік қасиеттерін қолданудың орындылығы оқшаулаудың арзан құны мен салыстырмалы қарапайымдылығымен түсіндіріледі. Оны орындау үшін оқшауланған электродтар (сымдар, шиналар және т.б.) бір -- бірінен және жерден белгілі бір қашықтықта орналасады және қатты диэлектрик-оқшаулағыштардан жасалған оқшаулағыш құрылымдардың көмегімен бекітіледі. Бұл жағдайда таза ауа саңылаулары мен оқшаулағыштардың бетіндегі ауадағы бос орындар қондырғының сыртқы оқшаулауын құрайды. Оқшаулағыштардың өздері сыртқы оқшаулаудың құрамына кірмейді, өйткені олардың ішкі оқшаулауы да бар, олардың қасиеттері айтарлықтай ерекшеленеді.
Сыртқы оқшаулау электр беріктігінің негізгі диэлектрик -- ауаның жай-күйін, сондай-ақ оқшаулағыштар беттерінің жай-күйін, яғни олардағы ластанулардың мөлшері мен қасиеттерін анықтайтын метеорологиялық жағдайларға тәуелділігімен сипатталады. Сонымен, таза ауа саңылауларының және ішкі қондырғы оқшаулағыштарының бойындағы разряд кернеулеріне p қысымы, t температурасы және ауаның абсолютті ылғалдылығы H әсер етеді, ал сыртқы қондырғы оқшаулағыштары бойындағы разряд кернеулеріне атмосфералық жауын -- шашынның түрі мен қарқындылығы, атмосферадағы ластанудың мөлшері мен құрамы және жел жағдайлары әсер етеді.
Метеорологиялық жағдайлардың көрсеткіштері уақыт өте келе үнемі өзгеріп отырады: кездейсоқ өзгерістер салыстырмалы түрде тұрақты күнделікті және маусымдық ауытқуларға ұшырайды, олардың жылдамдығы мен ауқымы өте үлкен болуы мүмкін.
Осыған байланысты ауа оқшаулау аралықтары қажетті электрлік беріктікке ие болатындай етіп таңдалады және ауа қысымының, температураның және ылғалдылықтың қолайсыз комбинациялары бар, олардың пайда болу ықтималдығы аз, бірақ сенімділікке әсер ету үшін жеткілікті, сондықтан жоғары кернеу қондырғыларының экономикалық көрсеткіштері. p, T және H есептік мәндерін анықтау үшін ұзақ уақыт кезеңдеріндегі (ондаған жылдар) метеобақылаулардың деректері пайдаланылады.
Кейбір жағдайларда метеорологиялық жағдайлардың өзгеруі (мысалы, ылғалды жауын-шашынның пайда болуы) сыртқы оқшаулағыштардың беттерінің жағдайын және олардың бойындағы разрядтардың даму механизмін сапалы түрде өзгерте алады, бұл разряд кернеулерінің мәндеріне қатты әсер етеді. Мұны ескеру үшін сыртқы оқшаулағыштар бойындағы аралықтардың электрлік беріктігі разряд процестерінің әртүрлі механизмдеріне сәйкес келетін жағдайларда өлшенеді, атап айтқанда оқшаулағыштардың беттері таза және құрғақ, таза және жаңбырмен суланған, ластанған және ылғалданған кезде. Оқшаулағыштардың беттерінің көрсетілген күйлерімен өлшенген разряд кернеулері сәйкесінше құрғақ разряд, дымқыл разряд және лас немесе ылғал разряд деп аталады.
Метеорологиялық жағдайлардың сыртқы оқшаулаудың электр беріктігіне әсері сынақтар жүргізу кезінде де ескеріледі. Ол үшін ауаның қысымы, температурасы және абсолютті ылғалдылығы бақыланады, ал разряд кернеулерінің өлшенген мәндері арнайы түзету коэффициенттерінің көмегімен қайта есептеледі немесе қалыпты жағдайға келтіріледі деп айтылады: р = 1,013·105 Па, немесе 760 мм рт. ст., Т = 20°C и Н = 11 гм3 (ГОСТ 1516-73). Оқшаулағыштардың ылғал және ылғал разряд кернеулерін өлшеу кезінде жасанды жаңбыр (ГОСТ 1516-73) және ылғалданған ластану (ГОСТ 10390-71) қатаң реттелетін әдістермен жасалады. Бұл шаралар тиісті пайдалану жағдайларын дұрыс модельдеуді ғана емес, сонымен қатар әртүрлі зертханаларда немесе әртүрлі уақытта алынған нәтижелерді салыстыру мүмкіндігін қамтамасыз етеді.
Метеорологиялық жағдайларды сипаттайтын параметрлердің орташа мәні және олардың әртүрлі аудандар үшін ауытқу ықтималдығы айтарлықтай өзгеше болуы мүмкін. Бұл көрсеткіштердің салыстырмалы тұрақтылығымен қатар, үлкен аудандарда жергілікті күрт өзгерістер байқалуы мүмкін. Мысалы, кейбір ірі өнеркәсіптік кәсіпорындардың жанында, тұзды топырақтары бар жерлерде және теңіз жағалауларында ауадағы ластаушы заттардың концентрациясы күрт артып, оқшаулағыштардың ылғал разряд кернеуін төмендетеді. Сондықтан елдің аумағында климаттық аймақтар ерекшеленеді, жекелеген аудандар атмосфераның ластану дәрежесі мен сипаты бойынша жіктеледі, ал жабдықтың сыртқы оқшаулануы осы аймақтар немесе аудандар үшін олардың ерекшеліктерін ескере отырып жобаланады.
Сыртқы оқшаулау, әдетте, сынғаннан кейін және оны кернеу көзінен ажыратқаннан кейін электрлік беріктігін бастапқы деңгейге тез қалпына келтіру қабілетіне ие.
Қондырғыны қысқа уақытқа (секундтың бір бөлігіне) ажыратуға рұқсат етілген жағдайларда, бұл жағдай сыртқы оқшаулаудың электрлік беріктігіне қойылатын талаптарды едәуір төмендетуге, оның өлшемдері мен құнын азайтуға мүмкіндік береді. Бұған оқшаулаудың ең жоғары, бірақ сирек электр әсерінде тесілуіне жол берілетіндігімен қол жеткізіледі, бірақ, алайда, қысқа уақыт аралығында кернеуді өшіру арқылы оларды тез жою, содан кейін қондырғыны автоматты түрде қайта қосу (АҚҚ) арқылы қамтамасыз етіледі.
Сыртқы оқшаулаудың электр беріктігін қалпына келтіру мүмкіндігі оқшаулағыш құрылымның әр данасындағы нақты разряд кернеуін тұрақты бұзбай өлшеуге және сол құрылымды бірнеше рет сынап көруге мүмкіндік береді, бұл оқшаулауды жобалау үшін қажетті статистикалық мәліметтерді жинақтауды жеңілдетеді.
Сыртқы оқшаулаудың негізгі диэлектригі-атмосфералық ауа қартаюға ұшырамайды, яғни оқшаулауға әсер ететін кернеулер мен жабдықтың жұмыс режиміне қарамастан, оның орташа сипаттамалары уақыт өте келе өзгеріссіз қалады. Сондықтан сыртқы оқшаулаудың негізін құрайтын таза ауа кеңістігі үшін ішкі оқшаулауды құру кезінде ең қиын болып табылатын қызмет мерзімі проблемасы жоқ.
2. Тесіктердің түрлері мен сипаттамалары.
Сынудың жалпы сипаттамасы. Электр өрісінде болған Диэлектрик, егер өріс күші белгілі бір критикалық мәннен асып кетсе, электрлік оқшаулау қасиеттерін жоғалтады. Бұл құбылыс диэлектриктің бұзылуы немесе оның электрлік күшінің бұзылуы деп аталады. Диэлектриктің сынуға қарсы тұру қасиеті электрлік күш (Епр) деп аталады. Оқшаулаудың бұзылуы орын алатын кернеу кернеу кернеуі (Uпр) деп аталады және көбінесе киловольтпен өлшенеді.
Электрлік беріктік бұзылу орнындағы диэлектриктің қалыңдығына жатқызылған тескіш кернеумен анықталады:
Епр = Uпрh, (1.25) онда h - диэлектриктің қалыңдығы.
Қатты диэлектриктердің бұзылуы және газдар мен сұйықтықтардың бұзылуы бір-бірінен сыртқы белгілері бойынша да, құбылыс физикасы бойынша да ерекшеленеді.
Газдың бұзылуы соққы және фотонды иондану құбылысымен анықталады. Сұйық диэлектриктердің бұзылуы жылу процестерінің иондалуы нәтижесінде пайда болады. Сұйықтықтардың бұзылуына ықпал ететін маңызды факторлардың бірі-олардағы қоспалардың болуы. Қатты денелердің бұзылуы өрістің әсерінен пайда болатын электрлік және жылу процестерінен туындауы мүмкін.
Электрлік бұзылу құбылысы диэлектриктегі электронды процестермен байланысты, олар күшті электр өрісінде пайда болады және бұзылу кезінде электр тогының тығыздығының кенеттен және күрт өсуіне әкеледі.
Жылу бұзылу - бұл электр өрісіндегі қыздыру әсерінен диэлектриктің белсенді кедергісінің төмендеуінің салдары, бұл белсенді токтың өсуіне және диэлектриктің жылу бұзылуына дейін одан әрі қызуының жоғарылауына әкеледі.
Кернеудің ұзақ әсерінен бұзылу электр өрісінің әсерінен диэлектрикте болатын электрохимиялық процестерден туындауы мүмкін - электрохимиялық бұзылу.
Жоғарыда айтылғандардан газдардың бұзылуы таза электрлік құбылыс болып табылады, ал жылу процестері сұйық және әсіресе қатты диэлектриктердің ыдырауында маңызды рөл атқарады.
Газдардың бұзылуы. Электр құрылымдарының көптеген түрлеріндегі сыртқы оқшаулау ауа болып табылады. Қалыпты жағдайда ауаның электрлік беріктігі көптеген сұйық және газ тәрізді диэлектриктердің беріктігімен салыстырғанда төмен.
Газ құрамындағы оң және теріс иондар мен электрондардың аз мөлшері, кездейсоқ жылу қозғалысында, өріс қолданылған кезде, қосымша жылдамдық алынады және зарядтың белгісіне байланысты өріс бағытында немесе қарама-қарсы бағытта қозғала бастайды. Бұл жағдайда зарядталған газ бөлшегі қосымша энергия алады
W = q·Ul, (1.26)
онда q - заряд, Ul - еркін жүріс ұзындығына кернеудің төмендеуі l.
Зарядталған бөлшектердің қосымша энергиясы олар кездесетін молекулаларға беріледі. Егер бұл энергия жеткілікті үлкен болса, онда газ молекулаларының иондалуы мүмкін. Иондану мүмкіндігін анықтайтын шарт:
W Wи. (1.27)
Берілген газ қысымы мен температура мәндерінде әсер ету ионизациясы белгілі бір өріс кернеуінде басталады, өйткені q және l әр газ үшін тұрақты болады. Бұл Е өрісінің күші бастапқы кернеу деп аталады. Ионданудың тез таралу процесі стример құбылысы деп аталады. Газдың бұзылу құбылысы соққы ионизациясымен және фотоионизацияның қатар жүретін құбылысымен түсіндіріледі. Газдың бұзылуы электродтар арасындағы барлық газ аралығы иондалған кезде пайда болады. Иондалған кеңістікте екі ағын (стример) пайда болады - электрондар ағыны және оң зарядталған иондар ағыны.
Сыртқы жағынан, иондану процесі газдың жарқылымен көрінеді.
Электродтар арасындағы газ кеңістігінің толық иондалуы пайда болатын кернеу газдың бұзылу кернеуі деп аталады. Бұл газдың табиғатына, оның қысымына, ылғалдылығына, температурасына, көбінесе электродтардың пішініне және олардың арасындағы қашықтыққа, газға әсер ететін электр өрісінің біркелкілігіне, сондай-ақ тұрақты, ауыспалы немесе импульстік кернеудің әсеріне байланысты.
Әр түрлі газдар әртүрлі электрлік беріктікке ие. Қысымның жоғарылауымен газдардың электрлік беріктігі артады. Бұл қысымның жоғарылауымен көлем бірлігіндегі молекулалар саны артады, демек электрондардың бос жүру ұзындығы қысқарады, олардың молекулаларды иондауға қажетті энергияны алуға уақыты жоқ, сондықтан бұзылу тек жоғары кернеуде болады.
Газ қысымының төмендеуімен электрондардың бос жүрісінің ұзындығы артады және ионизация төмен кернеуде жүреді.
Электродтар арасындағы қашықтық аз болған кезде, бірнеше микрон ретті, газдардың электрлік беріктігі едәуір артады. Бұл қашықтықтың аздығына байланысты ионизация процесі қиын және ионизация жоғары кернеуде жүреді. Кез-келген газдың ену кернеуі P газ қысымының h электродтары арасындағы қашықтыққа (T = const кезінде) пропорционал екендігі эксперименталды түрде анықталды. Бұл тәуелділік пашен заңы деп аталады және күріш кестесімен суреттелген.1.2.
Сур.1.2. Газдың электр беріктігінің қысымға тәуелділігі
Гетерогенді өрісте осы заңнан айтарлықтай ауытқулар байқалады. Біртекті емес өрістегі газдың бұзылуының ерекшелігі-өріс кернеулігі сыни мәндерге жететін жерлерде тәж түрінде ішінара разрядтың пайда болуы, одан әрі кернеу жоғарылаған кезде тәждің ұшқын разрядына және доғаға ауысуы.
Сұйық диэлектриктердің бұзылуы. Сұйық диэлектриктер қалыпты жағдайда газдарға қарағанда жоғары электрлік беріктікке ие.
Өте таза сұйықтықтарды алу өте қиын. Сұйық диэлектриктердегі тұрақты қоспалар-бұл су, газдар және қатты бөлшектер. Қоспалардың болуы және негізінен сұйық диэлектриктердің бұзылу құбылысын анықтайды.
Газ қосындылары бар сұйықтықтардың бұзылуы сұйықтықтың жергілікті қызып кетуімен түсіндіріледі, бұл электродтар арасында газ каналының пайда болуына әкеледі. Қалыпты температурада трансформатор майымен араласпайтын және жеке ұсақ тамшылар түрінде сақталатын судың әсері. Өрістің әсерінен су тамшылары полярланады және электродтар арасында электр тогының бұзылуы орын алатын өткізгіштігі жоғары тізбектер жасалады.
Сұйық диэлектриктерді қоспалардан тазарту электр беріктігін айтарлықтай арттырады.
Қатты диэлектриктердің тесілуі. Қатты диэлектриктердің бұзылуының төрт түрі бар:
1. макроскопиялық біртекті диэлектриктердің электрлік бұзылуы;
2. гетерогенді диэлектриктердің электрлік бұзылуы;
3. жылу (электр жылу) сынамасы;
4. электрохимиялық бұзылу.
Макроскопиялық біртекті диэлектриктердің электрлік бұзылуы. Тесудің бұл түрі өте тез дамумен сипатталады, ол 10-7 - 10-8 с -тан аз уақыт ішінде жүреді және жылу энергиясынан туындамайды
Электрлік бұзылу - бұл таза электронды процесс, онда қатты денеде бірнеше бастапқы электрондардан электронды көшкін пайда болады.
Таза электрлік бұзылу материалдың қызуына әкелетін электр өткізгіштігі мен диэлектрлік шығындардың әсері алынып тасталғанда, сондай-ақ газ қосылыстарының иондалуы болмаған кезде орын алады.
Гетерогенді диэлектриктердің электрлік бұзылуы. Мұндай бұзылу газды қосқыштары бар диэлектриктерге тән. Ол сондай-ақ өте жылдам дамумен сипатталады. Сыртқы біртекті және гетерогенді өрістегі гетерогенді диэлектриктер үшін тесілген кернеулер әдетте төмен және бір-бірінен аз ерекшеленеді.
Үлгінің қалыңдығының жоғарылауымен құрылымның гетерогенділігі артады, әлсіз нүктелер, газ қосындыларының саны артады және біртекті де, гетерогенді өрісте де электр беріктігі төмендейді. Электродтардың ауданы диэлектриктің беріктігіне де әсер етеді. Электродтардың ауданы неғұрлым аз болса, өріс шегіне түсетін әлсіз нүктелер санының азаюына байланысты электр беріктігінің мәні соғұрлым жоғары болуы мүмкін.
Ашық кеуектілігі бар диэлектриктер төмен электрлік беріктігімен ерекшеленеді: мәрмәр, өңделмеген қағаз, ағаш, кеуекті керамика.
Жоғары электрлік беріктігі тығыз құрылымы бар және құрамында газ қоспалары жоқ диэлектриктермен сипатталады: Слюда, шыны, сұйық диэлектрикпен Мұқият сіңдірілген қағаз.
Жылу бұзылу. Бұл бұзылу материалды электр өрісінде электр өткізгіштік немесе диэлектрлік шығындардың шамадан тыс жоғарылауымен байланысты электрлік оқшаулау қасиеттерінің кем дегенде жергілікті жоғалуына сәйкес келетін температураға дейін қыздыруға дейін азаяды. Термиялық бұзылу кезіндегі тесілген кернеу бірқатар факторларға байланысты: өріс жиілігі, салқындату шарттары, Қоршаған орта температурасы және т. б. сонымен қатар, жылу тесігінің кернеуі материалдың жылуға төзімділігімен байланысты.
Оқшаулағыштың температурасы белгілі бір критикалық мәннен аспауы үшін, одан жоғары оқшаулағыштың жылу бұзылуы сөзсіз пайда болады, рұқсат етілген кернеуді дұрыс орнату қажет. Егер температураның барлық өзгеруі диэлектриктен тыс болады деп есептесек, онда жұмыс кернеуін оқшаулағыштың бетінен берілген температурада бөлінетін жылу мөлшеріне жылу бөлуді теңестіру арқылы табуға болады:
U2wCtgd= sS(Tраб - T0), (1.28)
онда U - кернеуі, В; U2wC - реактивті қуат, В·А; w - бұрыштық жиілік, с-1; С - оқшаулағыштың сыйымдылығы, Ф; tgd - жұмыс температурасы кезіндегі шығын бұрышының тангенсі; s - жылу беру коэффициенті, Втм2·К; S - оқшаулағыштың беткі ауданы, м2; Tраб и T0 - оқшаулағыштың беткі температурасы және қоршаған орта, К.
Бұл өрнек жеткілікті дәлдікпен белгілі электр сыйымдылығы бар және диэлектриктің жақсы жылу өткізгіштігі бар өнімдер үшін рұқсат етілген кернеуді есептеуге мүмкіндік береді, бұл өнімнің көлденең қимасында температураның аз өзгеруін қамтамасыз етеді.
Дәлірек есептеулер үшін В. А. Фок пен Н. Н. Семенов термиялық бұзылу жағдайында тесілген кернеу үшін қатаң аналитикалық өрнек алды:
(1.29)
онда g т - диэлектриктің меншікті электр өткізгіштігі, Втм·К; f - жиілік, Гц; tgd0 - қоршаған орта температурасындағы диэлектриктің жоғалу бұрышының тангенсі; atgd - температура коэффициенті tgd, 1K; j(cs) - электродтар металының жылу өткізгіштігіне, диэлектриктен металға жылу беру коэффициентіне, диэлектрик пен электродтардың қалыңдығына байланысты с аргументінің түзету функциясы.
Электрохимиялық бұзылу әсіресе жоғары температура мен жоғары ылғалдылықта өте маңызды. Сынудың бұл түрі төмен жиіліктегі тұрақты және ауыспалы кернеуде байқалады, материалда электролиттік процестер дамып, оқшаулауға төзімділіктің қайтымсыз төмендеуіне әкеледі.
Бұл құбылыс көбінесе электр өрісіндегі диэлектриктің қартаюы деп аталады, өйткені ол электр беріктігінің біртіндеп төмендеуіне әкеледі, ол өріс кернеуінде тесіліп, қысқа мерзімді сынақ кезінде алынған ену кернеуінен едәуір аз болады. Бұл құбылыс органикалық (сіңдірілген қағаз, резеңке және т. б.) және кейбір Бейорганикалық диэлектриктерде (титан керамикасы).
Электрохимиялық бұзылу оның дамуы үшін ұзақ уақытты қажет етеді, өйткені ол химиялық белсенді заттардың аз мөлшерін материалда баяу шығаруға немесе жартылай өткізгіш қосылыстардың пайда болуына әкелетін электр өткізгіштік құбылысымен байланысты. Құрамында ауыспалы валенттілік металл оксидтері бар керамикада (мысалы, ТіО2), алюминий, кремний, магний, барий оксидтерінен тұратын керамикаға қарағанда электрохимиялық бұзылу жиі кездеседі.
Алюминосиликатты керамикада сілтілі оксидтердің болуы электрохимиялық бұзылудың пайда болуына ықпал етеді және рұқсат етілген жұмыс температурасын шектейді. Электрохимиялық бұзылу кезінде электрод материалы үлкен мәнге ие. Керамикаға шашырай алатын күміс, мысалы, алтынға қарағанда электрохимиялық бұзылуды жеңілдетеді.
3. Сыртқы оқшаулаудағы электр өрістерін реттеу.
Қалыпты жағдайда ауаның электрлік беріктігі салыстырмалы түрде аз: электродтар арасындағы қашықтық 1 см-ден асқанда, ол 25...30 кВсм-ден аспайды, яғни қатты диэлектриктерге қарағанда 10...30 есе аз. Сондықтан жоғары және әсіресе ультра жоғары кернеулі қондырғылардағы ауа арқылы оқшаулау қашықтығы үлкен, бірнеше метрге жетеді. Токтың тығыздығы, механикалық беріктігі және басқа да себептер бойынша таңдалған электродтардың (сымдардың, шиналардың және т.б.) өлшемдері салыстырмалы түрде аз, ал олардың беттерінің қисықтық радиусы бір сантиметрден аспайды. Электродтар мен электродтар арасындағы қашықтықтардың осындай қатынастарында сыртқы оқшаулаудағы электр өрістері күрт табиғи болып табылады, олар үшін ең үлкен Еmax кернеулігінің орташа Еср -ге қатынасына тең kн гетерогенділігі коэффициенті 3-тен асады.
Мұндай жағдайларда сыртқы оқшаулауды құру өте қиын. Біріншіден, сыртқы оқшаулаудағы табиғи өрістерде тәждік разряд мүмкін, яғни.оқшаулау саңылауының бір бөлігіне таралатын разряд. Тәждің пайда болуы жоғары вольтты қондырғылардың жұмысын бұзбайды, бірақ қосымша энергия шығынын және қарқынды радио кедергілерін тудырады. Екіншіден, мұндай өрістердегі ауаның электрлік беріктігі әлдеқайда төмен: шамамен 1 м қашықтықта ол 5...6 кВсм құрайды, ал шамамен 10 м қашықтықта ол шамамен 2 есе азаяды және электрод қашықтықтарының одан әрі ұлғаюымен төмендей береді. Сондықтан, номиналды кернеудің жоғарылауымен сыртқы оқшаулаудың өлшемдері мен құны соншалықты артады, сондықтан сыртқы оқшаулауы бар қондырғыларды белгілі бір шектен жоғары кернеуге салу экономикалық тұрғыдан мүмкін емес болады.
Осыған байланысты тәждегі шығынның қуатын экономикалық негізделген деңгейге дейін шектеуге, радио кедергілерінің қарқындылығын рұқсат етілген мәндерге дейін төмендетуге, сондай-ақ разряд кернеулерінің біршама өсуіне мүмкіндік беретін электр өрістерінің гетерогенділігін азайту шаралары үлкен маңызға ие.
Сыртқы оқшаулаудағы электр өрістерінің гетерогенділігі негізінен электродтар беттерінің қисықтық радиусын жоғарылату арқылы азаяды. Осы мақсатта жоғары кернеулі әуе желілерінде бөлінген және кеңейтілген сымдар қолданылады, ал оқшаулағыштардың арматурасында арнайы экрандар орнатылады.
Оқшаулағыштардың бетіндегі электр өрістері кейде жартылай өткізгіш жабындардың көмегімен тегістеледі. Оқшаулағыштардың бетіндегі өрістерге олардың ішкі оқшаулау құрылғысы қатты әсер етеді. Сондықтан бұл өрістерді реттеу үшін изоляторлардың ішінде орналасқан қосымша электродтар да қолданылады.
4. Сыртқы оқшаулауды сынау шарттары.
Сынақ әдістерінің толық тізімі Қазіргі ГОСТ-та келтірілген
ГОСТ 10390-2015 Электрооборудование на напряжение свыше 3 кВ. Методы испытаний внешней изоляции в загрязненном состоянии
Тақырып 3. Газдардағы ағындық теорияның негізгі түсініктері
1. Тәуелсіз және тәуелсіз разрядтың шарттары.
2. Корона, тәуелсіз разряд ретінде.
3. ЭБЖ-дегі тәждегі шығындар мен қуатты шектеу әдістері.
1. Тәуелсіз және тәуелсіз разрядтың шарттары.
Алғашқы көшкін аралықтан өткеннен кейін көшкін процесі қайта басталуы мүмкін немесе ол өшуі мүмкін. Көшкін процесін қалпына келтіру үшін кем дегенде бір қайталама тиімді электрон қажет. Егер бұл электрон сыртқы ионизатордың нәтижесінде алынса, разряд тәуелсіз деп аталады, яғни.егер сіз сыртқы ионизаторды алып тастасаңыз, көшкін процесі қалпына келмейді және разряд жоғалады. Егер екінші реттік тиімді электрон бастапқы көшкін нәтижесінде пайда болса, разряд тәуелсіз деп аталады. Егер электродтарға қолданылатын кернеуді арттырсаңыз, тәуелсіз Разряд тәуелсіз бола алады.
Разрядтың тәуелсіз түрінде көшкін процесі қайта басталады, өйткені бастапқы көшкіннің өзі (және кейінгі қайталама) процесті қайта бастауға жағдай жасайды. Жаңарту шарттары:
1) көшкіннен кейін қалған оң иондар катодқа қарай жылжып, оны бомбалап, катодтан электрондардың шығарылуын тудырады;
2) иондаумен бірге пайда болған қозған атомдар мен молекулалар фотондар шығарады, бұл интервал көлемінде фотонизацияға да, катодтан электрондардың фотоэмиссиясына да әкелуі мүмкін. Осылайша пайда болған қайталама электрондар разрядтық аралықта көшкіннің пайда болуына әкеледі.
Көшкіннен кейін қалған оң иондардың саны бастапқы электронды қоспағанда, көшкіндегі электрондардың санына тең, яғни.
Электрондар, выбитые бірі катодты, барлығы қатысады, білім қайталама алды. Электрондардың бір бөлігі оң иондармен рекомбинацияланады. Катодтан қайталама электрондардың пайда болуының жалпы процесі γ (Таунсендтің екінші коэффициенті) қайталама иондану коэффициентімен сипатталады. Γ коэффициенті катодтың материалына, газдың құрамы мен қысымына байланысты және әрқашан γ 1. Бастапқы көшкіннен өткеннен кейін пайда болған қайталама электрондардың саны разрядтың тәуелсіз түрінде болады
Теңдеуде газ кеңістігіндегі разрядты дербес дамыту шарты бар. Бұл бастапқы көшкіннің өтуі нәтижесінде қайталама көшкінді тұтата алатын кем дегенде бір тиімді электронды қалыптастыру қажет екенін көрсетеді.
Стримердің білімі. Көшкіннің дамуы кезінде электрондар мен оң иондардың саны үнемі артып келеді. Қар көшкінінің басындағы электрондар санының артуымен қар көшкінінің алдыңғы жағындағы кернеу артады. Көшкіннің құйрығында шиеленіс азаяды. Көшкіннің басындағы электрондар тоқтайды және иондармен рекомбинациялай алады. Рекомбинация кезінде фотондар шығарылады, олар бастапқы көшкіннің құйрығына жақын бейтарап молекулаларды иондап, қайталама көшкіндер түзеді.
Екінші реттік көшкіндер күш сызықтары бойымен жүреді және бастарында артық теріс заряд (электрондар) бар, бастапқы көшкін қалдырған оң көлемді заряд аймағына тартылады. Екінші реттік көшкіндердің электрондары бастапқы көшкіннің оң иондарымен араласады және ағынды құрайды - ең жоғары ток тығыздығы бар аймақ, ол жылынып, жарқырай бастайды, ал бөлшектердің ең жоғары концентрациясы (ток тығыздығы) катодтың жанында пайда болады. Стримердың пайда болу суреті 1-суретте көрсетілген. Газ көлеміндегі фотонизация үшін фотондардың энергиясы иондану энергиясынан көп болуы керек. Бұл процесс салыстырмалы түрде төмен иондану энергиясы бар компоненттері бар газдардың қоспаларында (соның ішінде ауада) сәтті жүзеге асырылады. Катодты оң иондармен бомбалау төмен газ қысымында тиімді.
Сур. 1. - Катодты стримердың даму механизмі: 1 - электрод (катод); 2 - стример каналы; 3 - көшкіндер; 4 - фотондардың қозғалысы; 5 - фотонизация есебінен электрондар.
Көшкін разрядының ағынға ауысу критерийі көшкіндегі электрондардың критикалық саны болып табылады. Есептеулер көрсеткендей, электрондарының саны nкр = 10[7] - 109 болған кезде көшкін ағынға өтеді. Көптеген электрондарды жинақтау үшін көшкін белгілі бір критикалық xкр қашықтықты өтуі керек. Демек, электродтар арасындағы қашықтықтың ұлғаюымен (xкр -ден жоғары) көшкін сөзсіз разрядтың дамуының ағынды формасына өтеді. Айта кету керек, бұл газдың қысымына және оның құрамына байланысты
2. Корона, тәуелсіз разряд ретінде.
Корона разряды - бұл тәуелсіз разряд, онда электрондармен әсер ету ионизациясы аралықтың бүкіл ұзындығында емес, тек оның бөлігінде, электродтарда болады. Тәждік разряд көшкін және ағын түрінде болуы мүмкін. Корона аралығының бұзылуы бастапқы аралыққа қарағанда үлкен кернеу кезінде пайда болады.
Корона электр желілерін коронациялау кезінде энергияның жоғалуына байланысты қызығушылық тудырады. Мысалы, ультра жоғары кернеулі желілерде нашар ауа-райында электр желілерінің сымдарын тәждеу кезінде энергия шығыны бір шақырымға 100...200 кВт немесе одан да көп құрайды. Сонымен қатар, ауаны иондау өнімдері оқшаулау мен металл арматураға деструктивті әсер етеді. Корона разряды сонымен қатар акустикалық Шу мен жоғары жиілікті электромагниттік сәулеленудің (0,154...100 МГц жиілік спектрі) көзі болып табылады, ол радио мен теледидарға кедергі келтіреді.
Корона разрядында ауа ионизациясы жүреді және сымның бетінде сымдағы кернеудің полярлығымен бірдей белгінің көлемді заряды пайда болады. Электр өрісінің күштерінің әсерінен көлемдік зарядты құрайтын иондар сымнан қозғалады. Олардың қозғалысы үшін энергия шығыны қажет, бұл негізінен тәждегі энергия шығынын анықтайды, өйткені ауаны иондауға жұмсалатын энергия шығыны әлдеқайда аз.
Тұрақты кернеуде униполярлы және биполярлы тәж бөлінеді. Егер бір сым тәж болса-униполярлы тәж. Кезінде униполярной короне шоғырланған короной заряд бар, сол белгі және коронирующий сым, электр алаңының әсерімен устремляются жерге, онда оларды бейтараптандыру. Биполярлы тәжде әртүрлі полярлықтағы сымдардың көлемді зарядтары бір-біріне қарай жылжиды. Кездесу кезінде әртүрлі белгілердің иондарының рекомбинациясы жүреді. Иондардың бір бөлігі қарама-қарсы сымның жанындағы кеңістікке енеді, бұл коронация қарқындылығының жоғарылауына әкеледі. Бұл коронадің жоғалуын арттырады.
Айнымалы кернеуде тәж разряды t1 уақытындағы тәждің тұтану кернеуіне тең бастапқы кернеуге Uн жеткенде жанады (суретті қараңыз. 2, а). Сымның айналасында корона қақпағы деп аталатын иондану аймағы пайда болады (суретті қараңыз. 2, в). Тәждің қақпағынан оң зарядтар (күріш сияқты. 2, в) қоршаған кеңістікке шығарылады және сыртқы көлемді зарядты (КЗ) құрайды. Коронация процесі кернеу t2 кезінде Umax -қа жеткенше жалғасады
Кернеудің Uмакс - қа дейін көтерілуіне қарамастан, сымдағы кернеу көлемдік зарядтың әсерінен тұрақты және ЕН-ге тең болып қалады. Содан кейін кернеу төмендей бастайды. Сымның кернеуі синхронды түрде төмендейді, бұл тәждің сөнуіне әкеледі. Бірақ тәжді сөндіргеннен кейін (t2 кейін) сымның айналасындағы кеңістікте сыртқы көлемді заряд оң болып қалады, ол әлі де сымнан алынады (суретті қараңыз. 2, в).
Көлемді зарядтың қашықтығы сымның кернеуіне байланысты және ~ 40-100 см құрайды. Сым мен КЗ арасындағы потенциалдар айырмасы сымның кернеуі t3 уақытына дейін төмендеген сайын артады. t4 кезінде (суретті қараңыз. 2, а, в) кернеу U0-ге жеткенде, Uн -ден едәуір аз, теріс тәж жанады. Бұл жағдайда теріс зарядталған бөлшектер сымнан сыртқы аймаққа ауыса бастайды, ал оң зарядталған бөлшектер сыртқы көлемдік таңнан сымға (сымға) қарай жылжиды-иә. Зарядталған бөлшектердің рекомбинациясы оң сыртқы oz толық өтелгенге дейін жүреді. Содан кейін теріс КЗ сыртқы аймақта жиналады. Мұның бәрі t4-тен t5-ке дейінгі уақытта болады (суретті қараңыз. 2, а, в). t5 кезінде (кернеудің төмендеуі басталады) теріс тәж сөнеді. Болашақта барлық осы циклдар қайталанады және екі полярлықта тәждің тұтануы U0 кезінде жүреді.
Сым мен жер арасында айнымалы ток жиілігімен зарядталатын және зарядталатын С сыйымдылығы бар. Бұл жағдайда сыйымдылық тогы iC сым мен жер арасында өтеді (суретті қараңыз. 2, б):
Сур. 2 - ауыспалы кернеудегі тәждің дамуы.
t1 кезінде корона разрядының пайда болуы ik корона тогының пайда болуына әкеледі, ол желінің сыйымдылық тогына түсіп, ток синусоидасын бұрмалайды (сурет. 2, б). Тәждің ток шыңдарының ұзақтығы оның жану ұзақтығына тең, яғни t1-ден t2-ге дейін (немесе t4 - t5, t6 - t7).
Айнымалы кернеу кезінде сымдардың коронирование тұрақты кернеуге қарағанда анағұрлым қарқынды болады, ал басқалары тең болған кезде тәжге энергия шығыны едәуір көп болады.
Корона разрядының сипаттамаларына - бастапқы кернеу, энергия шығыны, радио кедергілері, Шу - ауа-райы жағдайлары айтарлықтай әсер етеді. Жауын-шашын коронадің пайда болуының бастапқы кернеуін күрт төмендетеді.
3. ЭБЖ-дегі тәждегі шығындар мен қуатты шектеу әдістері.
"Айнымалы ток 330-750 кв және тұрақты ток 800-1500 кВ әуе желілерінің сымдарын таңдау кезінде тәждегі шығындар мен тәжден кедергілерді есепке алу бойынша нұсқаулық" РД 34.20.172 танысуға болады.
Тақырып 4 (1 бөлім). Найзағай және коммутациялық импульстар кезіндегі әуе аралығындағы разряд
1. Шығару уақыты және вольт-ауа саңылауларының екінші сипаттамасы.
2. Тәжірибелік мәліметтер бойынша оқшаулаудың вольт-секундтық сипаттамаларын құру.
3. Оқшаулағыштардың беті бойындағы ауадағы разряд.
Шығару уақыты және вольт-ауа саңылауларының екінші сипаттамасы. Тәжірибелік мәліметтер бойынша оқшаулаудың вольт-секундтық сипаттамаларын құру.
Қысқа мерзімді импульстар кезінде ауа саңылауларының разряд кернеуінің мәні әсер ету ұзақтығына байланысты болады. Егер тесуге жеткілікті кернеу аралыққа қолданылса, онда разрядтың дамуы мен аяқталуы үшін разряд уақыты деп аталатын белгілі бір tр уақыты қажет.
Өздігінен разрядтың дамуы кездейсоқ оқиға болып табылатын тиімді бастапқы электронның пайда болуынан басталады. Тиімді tc электронын күту уақыты шашыраңқы болады, сондықтан разрядтың статистикалық кешігу уақыты деп аталады. Бұл разряд уақытының бірінші компоненті. Басқа құрамдас бар, сондай-ақ статистикалық сипаты, уақыты болып табылады қалыптастыру разрядты tФ, т. е. уақыт пайда болу сәтінен бастап бастауыш электрона аяқталғанға дейін тесіп аралығын. Импульс фронтының жеткілікті ұзақ ұзақтығымен tx бос уақыты да маңызды, бұл кернеуді UН мәніне көтеру уақыты. Осылайша, жалпы жағдайда разряд уақыты келесідей анықталады:
tр = tx + tc + tФ
Егер аралыққа қолданылатын импульстің ұзақтығы разряд уақытынан аз болса, онда бұзылу болмайды, дегенмен кернеудің мәні ұзақ кернеуге ұшыраған кезде жеткілікті болады.
tc және tФ разряд уақытының компоненттері аралықтағы кернеу мәніне байланысты. Кернеудің жоғарылауымен аралықта пайда болатын электрондардың тиімді болу ықтималдығы артады және tc төмендейді. tФ де азаяды, өйткені үлкен кернеу кезінде разряд процестерінің қарқындылығы артады. Сондықтан разряд кернеуі неғұрлым жоғары болса, разряд уақыты соғұрлым аз болады.
Разрядтың максималды кернеуінің импульстің әсер ету уақытына тәуелділігі оқшаулаудың вольт-екінші сипаттамасы деп аталады. Ионизация процестерінің басталуы мен жылдамдығы кернеудің мәніне байланысты болғандықтан, вольт-секундтық сипаттамалар импульстің формасына байланысты болады.
Сынақтарды біріктіру және оқшаулағыш құрылымдарды салыстыру мүмкіндігі үшін стандартты найзағай импульсі 1,250 мкс орнатылды. Вольт-секундтық сипаттаманы эксперименттік анықтау үшін стандартты пішіндегі импульстар зерттелетін кезеңге беріледі. Импульстің максималды кернеуінің әр мәні үшін бірқатар тәжірибелер жасалады. Разряд уақытының статистикалық шашырауына байланысты вольт-екінші сипаттама нүктелер аймағы түрінде алынады (сурет. 6.1), ол үшін разряд уақытының орташа қисығы мен таралу шекаралары көрсетіледі.
Вольт-секундтық сипаттаманың түрі аралықтағы электр өрісінің гетерогенділік дәрежесіне байланысты. Біртекті немесе әлсіз біртектес өрісі бар бос орындар үшін вольт-екінші сипаттама абсцисса осіне параллель болады (сурет. 6.2, қисық 1), тек разряд уақыты шамамен 1 мкс және одан аз болған кезде разряд кернеуі артады. Бұл мұндай олқылықтардағы разряд бастапқы мәнге тең кернеу кезінде өте аз уақыт ішінде пайда болатындығына байланысты. Вольт-секундтық сипаттаманың белгіленген қасиеттері шар электродтары арасындағы алшақтықты қолдануға мүмкіндік береді, егер электродтар арасындағы қашықтық олардың радиусынан аз болса, кернеудің максималды мәндерін өлшеуге арналған әмбебап құрал ретінде.
Күрт гетерогенді өрісі бар бос орындардың Вольт-екінші сипаттамалары (сурет. 6.2, қисық 2) өте үлкен қисықтыққа ие, өйткені мұндай аралықта қалыптасу уақыты қолданылатын кернеудің мәніне байланысты болады. Найзағай импульсіндегі мұндай олқылықтар үшін 50 Гц U~ айнымалы кернеуге қарағанда Uр үлкен разрядты кернеулермен сипатталады (сурет. 6.3). Қатынасы
Кимп = Uр U~
импульс коэффициенті деп аталады және әдетте белгілі бір разряд уақытын білдіреді.
Біртекті және әлсіз табиғи өрістері бар бос орындар разряд уақытының барлық диапазонында Кимп = 1 болады.
Коммутациялық импульстар кезінде разряд импульстің алдыңғы жағында жүреді. Импульстің алдыңғы жағының әртүрлі вертикальдары кезінде алынған вольт-секундтық сипаттамалардың минимумы бар (сурет. 6.4). - Сур. 6.5 ұзындығы 25 м дейінгі аралықтар үшін 50% разряд кернеулерінің ең кіші мәндерін көрсетеді. Бұл сурет. 6.5, коммутациялық импульстарда разряд кернеулері U~ - ден төмен болуы мүмкін. Бұл маңызды жағдай электр қондырғыларындағы оқшаулау қашықтықтарын анықтау кезінде ескеріледі.
Найзағай импульсіндегі әсер қисығының стандарты 2-4% құрайды, ал коммутациялық импульстар кезінде тарату стандарты басқа кернеулерге қарағанда жоғары және с = 48% мәнімен бағаланады.
Сурет 6.1. - Тәжірибелі деректер бойынша оқшаулаудың вольт-секундтық сипаттамасын құру (найзағай импульстері)
Сурет 6.2 - Біртекті (1) және күрт табиғи (2) Электр өрістері (найзағай импульстері) бар аралықтарға арналған вольт-секундтық сипаттамалардың түрі.
Сурет 6.3 - Вольт-ауа саңылауларының екінші сипаттамалары найзағай импульсі бар өзек. Нүктелі сызық 50 Гц жиіліктегі разряд кернеулерін көрсетеді.
Сурет 6.4 - Аралық аралықтардың орташа разряд кернеулерінің тәуелділігі өзек - әр түрлі ұзындықтағы жазықтық кернеудің көлбеу бұрыштық импульстарындағы орташа разряд уақытына тәуелділігі (Э. м. Базелян және т. б. - ЭНИН)
Сурет 6.5 - Ауа саңылауларының разрядтық кернеулері. Оң полярлықтың коммутациялық импульстері: 1-өзек-жазықтық, 50% разряд кернеулерінің ең кіші мәндері; 2 - өзек-жазықтық, импульс фронтының ұзақтығы τф = 250 мкс; 3 - өзек-өзек, τф = 25003000 мкс. Найзағай импульстері 1,250 мкс: 4 - өзек-жазықтық, оң полярлық; 5 - өзек-жазықтық, теріс полярлық; 6 - ауыспалы кернеу 50 Гц.
Тема 4 (часть 1). Разряд в воздушном промежутке при грозовых и коммутационных импульсах
1. Время разряда и вольт - секундные характеристики воздушных промежутков.
2. Построение вольт - секундных характеристик изоляции по опытным данным.
3. Разряд в воздухе вдоль поверхности изоляторов.
1. Время разряда и вольт - секундные характеристики воздушных промежутков. Построение вольт - секундных характеристик изоляции по ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
1. Негізгі ұғымдар.
2. Оқшаулау сипаттамаларының электр жабдықтарының техникалық - экономикалық көрсеткіштеріне әсері.
3. Жұмыс шарттары және оқшаулауға қойылатын талаптар.
4. ЭҚ оқшаулаудың негізгі түрлері.
Электрлік оқшаулау-электр қауіпсіздігін қамтамасыз етудің маңызды құралы. Оқшаулаудың маңызды сипаттамасы оның электрлік кедергісінің мәні болып табылады.
0,5 мА-дан аз айнымалы токтардың әрекеті (сезілетін токтың шекті мәні) іс жүзінде адам ағзасында Сезілмейді. ГОСТ 12.1.038-82* сәйкес электр қондырғысының қалыпты (авариялық емес) жұмыс режимінде және әсер ету уақыты тәулігіне 10 минуттан аспайтын адам денесі арқылы өтетін 50 Гц жиіліктегі ауыспалы ток 0,3 мА аспауы тиіс.
Электр қондырғыларында оқшаулаудың бірнеше түрі қолданылады. Жұмыс (негізгі) оқшаулау электр қондырғысының қалыпты жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Ол техникалық талаптар негізінде таңдалады, сондықтан адамды қорғаудың сенімділігі әрдайым қолайлы бола бермейді. Қосымша (қорғаныш) оқшаулау-жұмыс (негізгі) оқшаулауына қосымша болып табылатын және жұмыс оқшаулауы зақымданған кезде адамды электр тогының соғуынан қорғауға арналған Тәуелсіз оқшаулау. Қосарлы оқшаулау-бұл жұмыс және қосымша оқшаулаудың жиынтығы, онда жанасуға болатын электр қондырғысының бөліктері тек жұмыс немесе тек қорғаныс (қосымша) оқшаулағышы зақымданған кезде қауіпті кернеуге ие болмайды. Күшейтілген оқшаулау-бұл электр қауіпсіздігі талаптарын ескере отырып, жақсартылған жұмыс оқшаулағышы, ол электр тогының соғуынан екі есе қорғаныс дәрежесін қамтамасыз етеді. Ол бір қабатты болуы мүмкін немесе бірнеше қабаттар болуы мүмкін, сондықтан оқшаулаудың әр компонентін бөлек сынау мүмкін емес. Қос немесе күшейтілген оқшаулауда міндетті түрде тұрмыстық және ұқсас Жалпы қолданылатын құрылғылар болуы тиіс.
Қос оқшауламасы бар электр қондырғыларында жұмыс оқшаулағышы зақымданған кезде кернеуде болуы мүмкін құрылғының оқшауланбаған металл бөліктеріне адамның жанасу мүмкіндігі толығымен жойылуы тиіс. Қос немесе күшейтілген оқшауламасы бар Электр қондырғыларын жерге қосуға немесе бос қалдыруға болмайды, сондықтан оларда тиісті қосқыш элементтері жоқ.
Қосымша оқшаулау ретінде пластикалық корпустар, тұтқалар, жеңдер және т.б. кеңінен қолданылады, алайда қос оқшауланған құрылғы корпусқа немесе жанасуға болатын және металдардан жасалған басқа бөліктерге ие болуы мүмкін. Бұл жағдайда олар Электр аппараттарының кернеуде болуы мүмкін барлық металл құрылымдық элементтерінен (шасси, реттегіштердің осьтері, Электр қозғалтқыштарының статорлары және т.б.) оқшаулағыш қабаттармен бөлінеді.
Электр оқшауламасы пайдалану жағдайларында мүмкін болатын электр, механикалық және жылу жүктемелеріне шыдауы, электр қауіпсіздігінің талаптарына сәйкес келуі тиіс.
Оқшаулаудың сенімділігін қамтамасыз ету үшін оның материалы мен параметрлерін таңдау кезінде бірқатар факторлар мен талаптарды ескеру қажет. Оларға электр қондырғысының және оның элементтерінің түрі, мақсаты, ерекшеліктері, кернеулер мен токтар, мүмкін болатын электрлік жүктемелер, механикалық, термиялық және химиялық әсерлер, қоршаған орта параметрлері, өрт қауіпсіздігі талаптары, уыттылығы төмен және т. б. жатады.
Уақыт өте келе, қартаю және теріс әсер ететін пайдалану факторлары (температураның күрт өзгеруі, ауаның шамадан тыс ылғалдығы немесе құрғауы, қоршаған ортаның ластануы, механикалық және электрлік шамадан тыс жүктемелер және т.б.) салдарынан токтың зақымдану қаупіне әсер ететін оқшаулау параметрлері нашарлауы мүмкін. Сондықтан оқшаулаудың жай - күйін жүйелі түрде тексеріп отыру, анықталған ақауларды жою және оқшаулауды бақылау-оның белсенді кедергісін өлшеу қажет.
ҚР ЭОЕ сәйкес негізгі ұғымдар (2015):
* негізгі оқшаулау-негізгі мақсаттан басқа, тікелей жанасудан қорғауды қамтамасыз ететін ток өткізгіш бөліктерді оқшаулау;
* қосымша оқшаулау-жанама жанасу кезінде қорғау үшін негізгі оқшаулауға қосымша орындалатын кернеуі 1 кВ дейінгі электр қондырғыларындағы тәуелсіз оқшаулау;
* Қос оқшаулау - негізгі және қосымша оқшаулау жиынтығы;
* күшейтілген оқшаулау-кернеуі 1 кВ дейінгі электр қондырғыларындағы оқшаулау, Қос оқшаулаумен қамтамасыз етілген қорғанысқа тең электр тогының соғуынан қорғау дәрежесін қамтамасыз етеді;
* тізбектердің қорғаныстық электрлік бөлінуі-кернеуі 1 кВ дейінгі электр қондырғыларындағы басқа тізбектерден бір электр тізбегін:
- Қос оқшаулау;
- негізгі оқшаулау және қорғаныс экраны;
- күшейтілген оқшаулау;
Сондай-ақ, жоғары вольтты конструкцияларды оқшаулау сыртқы және ішкі болып бөлінеді.
Сыртқы оқшаулау-бұл атмосфералық және басқа да сыртқы әсерлерге (ластану, ылғалдандыру және т.б.) әсер ететін ауа аралықтары және атмосфералық ауадағы қатты оқшаулау беті. Олар ашық атмосферада оқшаулау жағдайларын едәуір қиындатады.
Ішкі оқшаулау-бұл электр жабдықтарының ішкі бөліктерінің қатты, сұйық немесе газ тәрізді оқшаулануы (немесе олардың комбинациясы), атмосфералық және сыртқы әсерлердің басқа түрлерінің тікелей әсеріне ұшырамайды (ластану, ылғалдану, құстар мен микроорганизмдердің әсері).
1-сурет-электр желілеріндегі Сымды оқшаулау (ауа кеңістігі (айналасындағы ауа) және тіреу(баған) мен электр желісінің болат алюминий сымы арасындағы оқшаулағыштар-бұл сыртқы оқшаулау)
2-сурет-кабельді оқшаулау
3-сурет - қуат трансформаторын оқшаулау (оқшаулағыштар - сыртқы оқшаулау, трансформатор майы және оқшаулау қағазы - ішкі оқшаулау)
Кернеуді бұзып, босатқаннан кейін газ оқшаулағышы (ауа, жоғары беріктігі бар газдар) өзінің бастапқы электр беріктігін толығымен қалпына келтіреді, яғни бұл процесс қайтымды. Сынғаннан кейін сұйық оқшаулау оның беріктігін ішінара қалпына келтіреді, өйткені сыну оның сипаттамаларының нашарлауына әкеледі. Қатты және аралас оқшаулауды тесіп өту (қағаз-майлы, май - барьерлік) - қайтымсыз құбылыс, оқшаулауды ауыстыруға жатады. Электр желілерінде жұмыс істеуге арналған электр жабдықтары кернеу кластарына бөлінеді. Кернеу класы электр желісінің номиналды фазааралық (сызықтық) кернеуі деп аталады, онда электр жабдықтары жұмыс істеуге арналған. Кернеудің әрбір сыныбы стандартта (мысалы, МЕМСТ 1516.1 - 76) немесе осы жабдықтың ішкі және сыртқы оқшауламасы үшін техникалық шарттарда белгіленген сынақ кернеулерінің жиынтығын білдіретін өзінің оқшаулау деңгейімен сипатталады. Электрлік оқшаулау біртекті (өте сирек) және гетерогенді (жиі) электр өрістерінде жұмыс істейді.
Тақырып 2. Сыртқы оқшаулаудың негізгі қасиеттері және электрлік сипаттамалары
1. Сыртқы оқшаулауға қойылатын ерекшеліктер мен талаптар.
2. Тесіктердің түрлері мен сипаттамалары.
3. Сыртқы оқшаулаудағы электр өрістерін реттеу.
4. Сыртқы оқшаулауды сынау жағдайларының түрлері.
1. Сыртқы оқшаулауға қойылатын ерекшеліктер мен талаптар.
Жоғары кернеулі қондырғылардың сыртқы оқшаулауына негізгі диэлектриктің рөлін ауа атқаратын электродтар (желі сымдары, таратушы құрылғылардың шиналары және т.б.) арасындағы оқшаулау аралықтары жатады.
Әр түрлі кернеу кластарындағы энергетикалық қондырғыларда ауаның диэлектрлік қасиеттерін қолданудың орындылығы оқшаулаудың арзан құны мен салыстырмалы қарапайымдылығымен түсіндіріледі. Оны орындау үшін оқшауланған электродтар (сымдар, шиналар және т.б.) бір -- бірінен және жерден белгілі бір қашықтықта орналасады және қатты диэлектрик-оқшаулағыштардан жасалған оқшаулағыш құрылымдардың көмегімен бекітіледі. Бұл жағдайда таза ауа саңылаулары мен оқшаулағыштардың бетіндегі ауадағы бос орындар қондырғының сыртқы оқшаулауын құрайды. Оқшаулағыштардың өздері сыртқы оқшаулаудың құрамына кірмейді, өйткені олардың ішкі оқшаулауы да бар, олардың қасиеттері айтарлықтай ерекшеленеді.
Сыртқы оқшаулау электр беріктігінің негізгі диэлектрик -- ауаның жай-күйін, сондай-ақ оқшаулағыштар беттерінің жай-күйін, яғни олардағы ластанулардың мөлшері мен қасиеттерін анықтайтын метеорологиялық жағдайларға тәуелділігімен сипатталады. Сонымен, таза ауа саңылауларының және ішкі қондырғы оқшаулағыштарының бойындағы разряд кернеулеріне p қысымы, t температурасы және ауаның абсолютті ылғалдылығы H әсер етеді, ал сыртқы қондырғы оқшаулағыштары бойындағы разряд кернеулеріне атмосфералық жауын -- шашынның түрі мен қарқындылығы, атмосферадағы ластанудың мөлшері мен құрамы және жел жағдайлары әсер етеді.
Метеорологиялық жағдайлардың көрсеткіштері уақыт өте келе үнемі өзгеріп отырады: кездейсоқ өзгерістер салыстырмалы түрде тұрақты күнделікті және маусымдық ауытқуларға ұшырайды, олардың жылдамдығы мен ауқымы өте үлкен болуы мүмкін.
Осыған байланысты ауа оқшаулау аралықтары қажетті электрлік беріктікке ие болатындай етіп таңдалады және ауа қысымының, температураның және ылғалдылықтың қолайсыз комбинациялары бар, олардың пайда болу ықтималдығы аз, бірақ сенімділікке әсер ету үшін жеткілікті, сондықтан жоғары кернеу қондырғыларының экономикалық көрсеткіштері. p, T және H есептік мәндерін анықтау үшін ұзақ уақыт кезеңдеріндегі (ондаған жылдар) метеобақылаулардың деректері пайдаланылады.
Кейбір жағдайларда метеорологиялық жағдайлардың өзгеруі (мысалы, ылғалды жауын-шашынның пайда болуы) сыртқы оқшаулағыштардың беттерінің жағдайын және олардың бойындағы разрядтардың даму механизмін сапалы түрде өзгерте алады, бұл разряд кернеулерінің мәндеріне қатты әсер етеді. Мұны ескеру үшін сыртқы оқшаулағыштар бойындағы аралықтардың электрлік беріктігі разряд процестерінің әртүрлі механизмдеріне сәйкес келетін жағдайларда өлшенеді, атап айтқанда оқшаулағыштардың беттері таза және құрғақ, таза және жаңбырмен суланған, ластанған және ылғалданған кезде. Оқшаулағыштардың беттерінің көрсетілген күйлерімен өлшенген разряд кернеулері сәйкесінше құрғақ разряд, дымқыл разряд және лас немесе ылғал разряд деп аталады.
Метеорологиялық жағдайлардың сыртқы оқшаулаудың электр беріктігіне әсері сынақтар жүргізу кезінде де ескеріледі. Ол үшін ауаның қысымы, температурасы және абсолютті ылғалдылығы бақыланады, ал разряд кернеулерінің өлшенген мәндері арнайы түзету коэффициенттерінің көмегімен қайта есептеледі немесе қалыпты жағдайға келтіріледі деп айтылады: р = 1,013·105 Па, немесе 760 мм рт. ст., Т = 20°C и Н = 11 гм3 (ГОСТ 1516-73). Оқшаулағыштардың ылғал және ылғал разряд кернеулерін өлшеу кезінде жасанды жаңбыр (ГОСТ 1516-73) және ылғалданған ластану (ГОСТ 10390-71) қатаң реттелетін әдістермен жасалады. Бұл шаралар тиісті пайдалану жағдайларын дұрыс модельдеуді ғана емес, сонымен қатар әртүрлі зертханаларда немесе әртүрлі уақытта алынған нәтижелерді салыстыру мүмкіндігін қамтамасыз етеді.
Метеорологиялық жағдайларды сипаттайтын параметрлердің орташа мәні және олардың әртүрлі аудандар үшін ауытқу ықтималдығы айтарлықтай өзгеше болуы мүмкін. Бұл көрсеткіштердің салыстырмалы тұрақтылығымен қатар, үлкен аудандарда жергілікті күрт өзгерістер байқалуы мүмкін. Мысалы, кейбір ірі өнеркәсіптік кәсіпорындардың жанында, тұзды топырақтары бар жерлерде және теңіз жағалауларында ауадағы ластаушы заттардың концентрациясы күрт артып, оқшаулағыштардың ылғал разряд кернеуін төмендетеді. Сондықтан елдің аумағында климаттық аймақтар ерекшеленеді, жекелеген аудандар атмосфераның ластану дәрежесі мен сипаты бойынша жіктеледі, ал жабдықтың сыртқы оқшаулануы осы аймақтар немесе аудандар үшін олардың ерекшеліктерін ескере отырып жобаланады.
Сыртқы оқшаулау, әдетте, сынғаннан кейін және оны кернеу көзінен ажыратқаннан кейін электрлік беріктігін бастапқы деңгейге тез қалпына келтіру қабілетіне ие.
Қондырғыны қысқа уақытқа (секундтың бір бөлігіне) ажыратуға рұқсат етілген жағдайларда, бұл жағдай сыртқы оқшаулаудың электрлік беріктігіне қойылатын талаптарды едәуір төмендетуге, оның өлшемдері мен құнын азайтуға мүмкіндік береді. Бұған оқшаулаудың ең жоғары, бірақ сирек электр әсерінде тесілуіне жол берілетіндігімен қол жеткізіледі, бірақ, алайда, қысқа уақыт аралығында кернеуді өшіру арқылы оларды тез жою, содан кейін қондырғыны автоматты түрде қайта қосу (АҚҚ) арқылы қамтамасыз етіледі.
Сыртқы оқшаулаудың электр беріктігін қалпына келтіру мүмкіндігі оқшаулағыш құрылымның әр данасындағы нақты разряд кернеуін тұрақты бұзбай өлшеуге және сол құрылымды бірнеше рет сынап көруге мүмкіндік береді, бұл оқшаулауды жобалау үшін қажетті статистикалық мәліметтерді жинақтауды жеңілдетеді.
Сыртқы оқшаулаудың негізгі диэлектригі-атмосфералық ауа қартаюға ұшырамайды, яғни оқшаулауға әсер ететін кернеулер мен жабдықтың жұмыс режиміне қарамастан, оның орташа сипаттамалары уақыт өте келе өзгеріссіз қалады. Сондықтан сыртқы оқшаулаудың негізін құрайтын таза ауа кеңістігі үшін ішкі оқшаулауды құру кезінде ең қиын болып табылатын қызмет мерзімі проблемасы жоқ.
2. Тесіктердің түрлері мен сипаттамалары.
Сынудың жалпы сипаттамасы. Электр өрісінде болған Диэлектрик, егер өріс күші белгілі бір критикалық мәннен асып кетсе, электрлік оқшаулау қасиеттерін жоғалтады. Бұл құбылыс диэлектриктің бұзылуы немесе оның электрлік күшінің бұзылуы деп аталады. Диэлектриктің сынуға қарсы тұру қасиеті электрлік күш (Епр) деп аталады. Оқшаулаудың бұзылуы орын алатын кернеу кернеу кернеуі (Uпр) деп аталады және көбінесе киловольтпен өлшенеді.
Электрлік беріктік бұзылу орнындағы диэлектриктің қалыңдығына жатқызылған тескіш кернеумен анықталады:
Епр = Uпрh, (1.25) онда h - диэлектриктің қалыңдығы.
Қатты диэлектриктердің бұзылуы және газдар мен сұйықтықтардың бұзылуы бір-бірінен сыртқы белгілері бойынша да, құбылыс физикасы бойынша да ерекшеленеді.
Газдың бұзылуы соққы және фотонды иондану құбылысымен анықталады. Сұйық диэлектриктердің бұзылуы жылу процестерінің иондалуы нәтижесінде пайда болады. Сұйықтықтардың бұзылуына ықпал ететін маңызды факторлардың бірі-олардағы қоспалардың болуы. Қатты денелердің бұзылуы өрістің әсерінен пайда болатын электрлік және жылу процестерінен туындауы мүмкін.
Электрлік бұзылу құбылысы диэлектриктегі электронды процестермен байланысты, олар күшті электр өрісінде пайда болады және бұзылу кезінде электр тогының тығыздығының кенеттен және күрт өсуіне әкеледі.
Жылу бұзылу - бұл электр өрісіндегі қыздыру әсерінен диэлектриктің белсенді кедергісінің төмендеуінің салдары, бұл белсенді токтың өсуіне және диэлектриктің жылу бұзылуына дейін одан әрі қызуының жоғарылауына әкеледі.
Кернеудің ұзақ әсерінен бұзылу электр өрісінің әсерінен диэлектрикте болатын электрохимиялық процестерден туындауы мүмкін - электрохимиялық бұзылу.
Жоғарыда айтылғандардан газдардың бұзылуы таза электрлік құбылыс болып табылады, ал жылу процестері сұйық және әсіресе қатты диэлектриктердің ыдырауында маңызды рөл атқарады.
Газдардың бұзылуы. Электр құрылымдарының көптеген түрлеріндегі сыртқы оқшаулау ауа болып табылады. Қалыпты жағдайда ауаның электрлік беріктігі көптеген сұйық және газ тәрізді диэлектриктердің беріктігімен салыстырғанда төмен.
Газ құрамындағы оң және теріс иондар мен электрондардың аз мөлшері, кездейсоқ жылу қозғалысында, өріс қолданылған кезде, қосымша жылдамдық алынады және зарядтың белгісіне байланысты өріс бағытында немесе қарама-қарсы бағытта қозғала бастайды. Бұл жағдайда зарядталған газ бөлшегі қосымша энергия алады
W = q·Ul, (1.26)
онда q - заряд, Ul - еркін жүріс ұзындығына кернеудің төмендеуі l.
Зарядталған бөлшектердің қосымша энергиясы олар кездесетін молекулаларға беріледі. Егер бұл энергия жеткілікті үлкен болса, онда газ молекулаларының иондалуы мүмкін. Иондану мүмкіндігін анықтайтын шарт:
W Wи. (1.27)
Берілген газ қысымы мен температура мәндерінде әсер ету ионизациясы белгілі бір өріс кернеуінде басталады, өйткені q және l әр газ үшін тұрақты болады. Бұл Е өрісінің күші бастапқы кернеу деп аталады. Ионданудың тез таралу процесі стример құбылысы деп аталады. Газдың бұзылу құбылысы соққы ионизациясымен және фотоионизацияның қатар жүретін құбылысымен түсіндіріледі. Газдың бұзылуы электродтар арасындағы барлық газ аралығы иондалған кезде пайда болады. Иондалған кеңістікте екі ағын (стример) пайда болады - электрондар ағыны және оң зарядталған иондар ағыны.
Сыртқы жағынан, иондану процесі газдың жарқылымен көрінеді.
Электродтар арасындағы газ кеңістігінің толық иондалуы пайда болатын кернеу газдың бұзылу кернеуі деп аталады. Бұл газдың табиғатына, оның қысымына, ылғалдылығына, температурасына, көбінесе электродтардың пішініне және олардың арасындағы қашықтыққа, газға әсер ететін электр өрісінің біркелкілігіне, сондай-ақ тұрақты, ауыспалы немесе импульстік кернеудің әсеріне байланысты.
Әр түрлі газдар әртүрлі электрлік беріктікке ие. Қысымның жоғарылауымен газдардың электрлік беріктігі артады. Бұл қысымның жоғарылауымен көлем бірлігіндегі молекулалар саны артады, демек электрондардың бос жүру ұзындығы қысқарады, олардың молекулаларды иондауға қажетті энергияны алуға уақыты жоқ, сондықтан бұзылу тек жоғары кернеуде болады.
Газ қысымының төмендеуімен электрондардың бос жүрісінің ұзындығы артады және ионизация төмен кернеуде жүреді.
Электродтар арасындағы қашықтық аз болған кезде, бірнеше микрон ретті, газдардың электрлік беріктігі едәуір артады. Бұл қашықтықтың аздығына байланысты ионизация процесі қиын және ионизация жоғары кернеуде жүреді. Кез-келген газдың ену кернеуі P газ қысымының h электродтары арасындағы қашықтыққа (T = const кезінде) пропорционал екендігі эксперименталды түрде анықталды. Бұл тәуелділік пашен заңы деп аталады және күріш кестесімен суреттелген.1.2.
Сур.1.2. Газдың электр беріктігінің қысымға тәуелділігі
Гетерогенді өрісте осы заңнан айтарлықтай ауытқулар байқалады. Біртекті емес өрістегі газдың бұзылуының ерекшелігі-өріс кернеулігі сыни мәндерге жететін жерлерде тәж түрінде ішінара разрядтың пайда болуы, одан әрі кернеу жоғарылаған кезде тәждің ұшқын разрядына және доғаға ауысуы.
Сұйық диэлектриктердің бұзылуы. Сұйық диэлектриктер қалыпты жағдайда газдарға қарағанда жоғары электрлік беріктікке ие.
Өте таза сұйықтықтарды алу өте қиын. Сұйық диэлектриктердегі тұрақты қоспалар-бұл су, газдар және қатты бөлшектер. Қоспалардың болуы және негізінен сұйық диэлектриктердің бұзылу құбылысын анықтайды.
Газ қосындылары бар сұйықтықтардың бұзылуы сұйықтықтың жергілікті қызып кетуімен түсіндіріледі, бұл электродтар арасында газ каналының пайда болуына әкеледі. Қалыпты температурада трансформатор майымен араласпайтын және жеке ұсақ тамшылар түрінде сақталатын судың әсері. Өрістің әсерінен су тамшылары полярланады және электродтар арасында электр тогының бұзылуы орын алатын өткізгіштігі жоғары тізбектер жасалады.
Сұйық диэлектриктерді қоспалардан тазарту электр беріктігін айтарлықтай арттырады.
Қатты диэлектриктердің тесілуі. Қатты диэлектриктердің бұзылуының төрт түрі бар:
1. макроскопиялық біртекті диэлектриктердің электрлік бұзылуы;
2. гетерогенді диэлектриктердің электрлік бұзылуы;
3. жылу (электр жылу) сынамасы;
4. электрохимиялық бұзылу.
Макроскопиялық біртекті диэлектриктердің электрлік бұзылуы. Тесудің бұл түрі өте тез дамумен сипатталады, ол 10-7 - 10-8 с -тан аз уақыт ішінде жүреді және жылу энергиясынан туындамайды
Электрлік бұзылу - бұл таза электронды процесс, онда қатты денеде бірнеше бастапқы электрондардан электронды көшкін пайда болады.
Таза электрлік бұзылу материалдың қызуына әкелетін электр өткізгіштігі мен диэлектрлік шығындардың әсері алынып тасталғанда, сондай-ақ газ қосылыстарының иондалуы болмаған кезде орын алады.
Гетерогенді диэлектриктердің электрлік бұзылуы. Мұндай бұзылу газды қосқыштары бар диэлектриктерге тән. Ол сондай-ақ өте жылдам дамумен сипатталады. Сыртқы біртекті және гетерогенді өрістегі гетерогенді диэлектриктер үшін тесілген кернеулер әдетте төмен және бір-бірінен аз ерекшеленеді.
Үлгінің қалыңдығының жоғарылауымен құрылымның гетерогенділігі артады, әлсіз нүктелер, газ қосындыларының саны артады және біртекті де, гетерогенді өрісте де электр беріктігі төмендейді. Электродтардың ауданы диэлектриктің беріктігіне де әсер етеді. Электродтардың ауданы неғұрлым аз болса, өріс шегіне түсетін әлсіз нүктелер санының азаюына байланысты электр беріктігінің мәні соғұрлым жоғары болуы мүмкін.
Ашық кеуектілігі бар диэлектриктер төмен электрлік беріктігімен ерекшеленеді: мәрмәр, өңделмеген қағаз, ағаш, кеуекті керамика.
Жоғары электрлік беріктігі тығыз құрылымы бар және құрамында газ қоспалары жоқ диэлектриктермен сипатталады: Слюда, шыны, сұйық диэлектрикпен Мұқият сіңдірілген қағаз.
Жылу бұзылу. Бұл бұзылу материалды электр өрісінде электр өткізгіштік немесе диэлектрлік шығындардың шамадан тыс жоғарылауымен байланысты электрлік оқшаулау қасиеттерінің кем дегенде жергілікті жоғалуына сәйкес келетін температураға дейін қыздыруға дейін азаяды. Термиялық бұзылу кезіндегі тесілген кернеу бірқатар факторларға байланысты: өріс жиілігі, салқындату шарттары, Қоршаған орта температурасы және т. б. сонымен қатар, жылу тесігінің кернеуі материалдың жылуға төзімділігімен байланысты.
Оқшаулағыштың температурасы белгілі бір критикалық мәннен аспауы үшін, одан жоғары оқшаулағыштың жылу бұзылуы сөзсіз пайда болады, рұқсат етілген кернеуді дұрыс орнату қажет. Егер температураның барлық өзгеруі диэлектриктен тыс болады деп есептесек, онда жұмыс кернеуін оқшаулағыштың бетінен берілген температурада бөлінетін жылу мөлшеріне жылу бөлуді теңестіру арқылы табуға болады:
U2wCtgd= sS(Tраб - T0), (1.28)
онда U - кернеуі, В; U2wC - реактивті қуат, В·А; w - бұрыштық жиілік, с-1; С - оқшаулағыштың сыйымдылығы, Ф; tgd - жұмыс температурасы кезіндегі шығын бұрышының тангенсі; s - жылу беру коэффициенті, Втм2·К; S - оқшаулағыштың беткі ауданы, м2; Tраб и T0 - оқшаулағыштың беткі температурасы және қоршаған орта, К.
Бұл өрнек жеткілікті дәлдікпен белгілі электр сыйымдылығы бар және диэлектриктің жақсы жылу өткізгіштігі бар өнімдер үшін рұқсат етілген кернеуді есептеуге мүмкіндік береді, бұл өнімнің көлденең қимасында температураның аз өзгеруін қамтамасыз етеді.
Дәлірек есептеулер үшін В. А. Фок пен Н. Н. Семенов термиялық бұзылу жағдайында тесілген кернеу үшін қатаң аналитикалық өрнек алды:
(1.29)
онда g т - диэлектриктің меншікті электр өткізгіштігі, Втм·К; f - жиілік, Гц; tgd0 - қоршаған орта температурасындағы диэлектриктің жоғалу бұрышының тангенсі; atgd - температура коэффициенті tgd, 1K; j(cs) - электродтар металының жылу өткізгіштігіне, диэлектриктен металға жылу беру коэффициентіне, диэлектрик пен электродтардың қалыңдығына байланысты с аргументінің түзету функциясы.
Электрохимиялық бұзылу әсіресе жоғары температура мен жоғары ылғалдылықта өте маңызды. Сынудың бұл түрі төмен жиіліктегі тұрақты және ауыспалы кернеуде байқалады, материалда электролиттік процестер дамып, оқшаулауға төзімділіктің қайтымсыз төмендеуіне әкеледі.
Бұл құбылыс көбінесе электр өрісіндегі диэлектриктің қартаюы деп аталады, өйткені ол электр беріктігінің біртіндеп төмендеуіне әкеледі, ол өріс кернеуінде тесіліп, қысқа мерзімді сынақ кезінде алынған ену кернеуінен едәуір аз болады. Бұл құбылыс органикалық (сіңдірілген қағаз, резеңке және т. б.) және кейбір Бейорганикалық диэлектриктерде (титан керамикасы).
Электрохимиялық бұзылу оның дамуы үшін ұзақ уақытты қажет етеді, өйткені ол химиялық белсенді заттардың аз мөлшерін материалда баяу шығаруға немесе жартылай өткізгіш қосылыстардың пайда болуына әкелетін электр өткізгіштік құбылысымен байланысты. Құрамында ауыспалы валенттілік металл оксидтері бар керамикада (мысалы, ТіО2), алюминий, кремний, магний, барий оксидтерінен тұратын керамикаға қарағанда электрохимиялық бұзылу жиі кездеседі.
Алюминосиликатты керамикада сілтілі оксидтердің болуы электрохимиялық бұзылудың пайда болуына ықпал етеді және рұқсат етілген жұмыс температурасын шектейді. Электрохимиялық бұзылу кезінде электрод материалы үлкен мәнге ие. Керамикаға шашырай алатын күміс, мысалы, алтынға қарағанда электрохимиялық бұзылуды жеңілдетеді.
3. Сыртқы оқшаулаудағы электр өрістерін реттеу.
Қалыпты жағдайда ауаның электрлік беріктігі салыстырмалы түрде аз: электродтар арасындағы қашықтық 1 см-ден асқанда, ол 25...30 кВсм-ден аспайды, яғни қатты диэлектриктерге қарағанда 10...30 есе аз. Сондықтан жоғары және әсіресе ультра жоғары кернеулі қондырғылардағы ауа арқылы оқшаулау қашықтығы үлкен, бірнеше метрге жетеді. Токтың тығыздығы, механикалық беріктігі және басқа да себептер бойынша таңдалған электродтардың (сымдардың, шиналардың және т.б.) өлшемдері салыстырмалы түрде аз, ал олардың беттерінің қисықтық радиусы бір сантиметрден аспайды. Электродтар мен электродтар арасындағы қашықтықтардың осындай қатынастарында сыртқы оқшаулаудағы электр өрістері күрт табиғи болып табылады, олар үшін ең үлкен Еmax кернеулігінің орташа Еср -ге қатынасына тең kн гетерогенділігі коэффициенті 3-тен асады.
Мұндай жағдайларда сыртқы оқшаулауды құру өте қиын. Біріншіден, сыртқы оқшаулаудағы табиғи өрістерде тәждік разряд мүмкін, яғни.оқшаулау саңылауының бір бөлігіне таралатын разряд. Тәждің пайда болуы жоғары вольтты қондырғылардың жұмысын бұзбайды, бірақ қосымша энергия шығынын және қарқынды радио кедергілерін тудырады. Екіншіден, мұндай өрістердегі ауаның электрлік беріктігі әлдеқайда төмен: шамамен 1 м қашықтықта ол 5...6 кВсм құрайды, ал шамамен 10 м қашықтықта ол шамамен 2 есе азаяды және электрод қашықтықтарының одан әрі ұлғаюымен төмендей береді. Сондықтан, номиналды кернеудің жоғарылауымен сыртқы оқшаулаудың өлшемдері мен құны соншалықты артады, сондықтан сыртқы оқшаулауы бар қондырғыларды белгілі бір шектен жоғары кернеуге салу экономикалық тұрғыдан мүмкін емес болады.
Осыған байланысты тәждегі шығынның қуатын экономикалық негізделген деңгейге дейін шектеуге, радио кедергілерінің қарқындылығын рұқсат етілген мәндерге дейін төмендетуге, сондай-ақ разряд кернеулерінің біршама өсуіне мүмкіндік беретін электр өрістерінің гетерогенділігін азайту шаралары үлкен маңызға ие.
Сыртқы оқшаулаудағы электр өрістерінің гетерогенділігі негізінен электродтар беттерінің қисықтық радиусын жоғарылату арқылы азаяды. Осы мақсатта жоғары кернеулі әуе желілерінде бөлінген және кеңейтілген сымдар қолданылады, ал оқшаулағыштардың арматурасында арнайы экрандар орнатылады.
Оқшаулағыштардың бетіндегі электр өрістері кейде жартылай өткізгіш жабындардың көмегімен тегістеледі. Оқшаулағыштардың бетіндегі өрістерге олардың ішкі оқшаулау құрылғысы қатты әсер етеді. Сондықтан бұл өрістерді реттеу үшін изоляторлардың ішінде орналасқан қосымша электродтар да қолданылады.
4. Сыртқы оқшаулауды сынау шарттары.
Сынақ әдістерінің толық тізімі Қазіргі ГОСТ-та келтірілген
ГОСТ 10390-2015 Электрооборудование на напряжение свыше 3 кВ. Методы испытаний внешней изоляции в загрязненном состоянии
Тақырып 3. Газдардағы ағындық теорияның негізгі түсініктері
1. Тәуелсіз және тәуелсіз разрядтың шарттары.
2. Корона, тәуелсіз разряд ретінде.
3. ЭБЖ-дегі тәждегі шығындар мен қуатты шектеу әдістері.
1. Тәуелсіз және тәуелсіз разрядтың шарттары.
Алғашқы көшкін аралықтан өткеннен кейін көшкін процесі қайта басталуы мүмкін немесе ол өшуі мүмкін. Көшкін процесін қалпына келтіру үшін кем дегенде бір қайталама тиімді электрон қажет. Егер бұл электрон сыртқы ионизатордың нәтижесінде алынса, разряд тәуелсіз деп аталады, яғни.егер сіз сыртқы ионизаторды алып тастасаңыз, көшкін процесі қалпына келмейді және разряд жоғалады. Егер екінші реттік тиімді электрон бастапқы көшкін нәтижесінде пайда болса, разряд тәуелсіз деп аталады. Егер электродтарға қолданылатын кернеуді арттырсаңыз, тәуелсіз Разряд тәуелсіз бола алады.
Разрядтың тәуелсіз түрінде көшкін процесі қайта басталады, өйткені бастапқы көшкіннің өзі (және кейінгі қайталама) процесті қайта бастауға жағдай жасайды. Жаңарту шарттары:
1) көшкіннен кейін қалған оң иондар катодқа қарай жылжып, оны бомбалап, катодтан электрондардың шығарылуын тудырады;
2) иондаумен бірге пайда болған қозған атомдар мен молекулалар фотондар шығарады, бұл интервал көлемінде фотонизацияға да, катодтан электрондардың фотоэмиссиясына да әкелуі мүмкін. Осылайша пайда болған қайталама электрондар разрядтық аралықта көшкіннің пайда болуына әкеледі.
Көшкіннен кейін қалған оң иондардың саны бастапқы электронды қоспағанда, көшкіндегі электрондардың санына тең, яғни.
Электрондар, выбитые бірі катодты, барлығы қатысады, білім қайталама алды. Электрондардың бір бөлігі оң иондармен рекомбинацияланады. Катодтан қайталама электрондардың пайда болуының жалпы процесі γ (Таунсендтің екінші коэффициенті) қайталама иондану коэффициентімен сипатталады. Γ коэффициенті катодтың материалына, газдың құрамы мен қысымына байланысты және әрқашан γ 1. Бастапқы көшкіннен өткеннен кейін пайда болған қайталама электрондардың саны разрядтың тәуелсіз түрінде болады
Теңдеуде газ кеңістігіндегі разрядты дербес дамыту шарты бар. Бұл бастапқы көшкіннің өтуі нәтижесінде қайталама көшкінді тұтата алатын кем дегенде бір тиімді электронды қалыптастыру қажет екенін көрсетеді.
Стримердің білімі. Көшкіннің дамуы кезінде электрондар мен оң иондардың саны үнемі артып келеді. Қар көшкінінің басындағы электрондар санының артуымен қар көшкінінің алдыңғы жағындағы кернеу артады. Көшкіннің құйрығында шиеленіс азаяды. Көшкіннің басындағы электрондар тоқтайды және иондармен рекомбинациялай алады. Рекомбинация кезінде фотондар шығарылады, олар бастапқы көшкіннің құйрығына жақын бейтарап молекулаларды иондап, қайталама көшкіндер түзеді.
Екінші реттік көшкіндер күш сызықтары бойымен жүреді және бастарында артық теріс заряд (электрондар) бар, бастапқы көшкін қалдырған оң көлемді заряд аймағына тартылады. Екінші реттік көшкіндердің электрондары бастапқы көшкіннің оң иондарымен араласады және ағынды құрайды - ең жоғары ток тығыздығы бар аймақ, ол жылынып, жарқырай бастайды, ал бөлшектердің ең жоғары концентрациясы (ток тығыздығы) катодтың жанында пайда болады. Стримердың пайда болу суреті 1-суретте көрсетілген. Газ көлеміндегі фотонизация үшін фотондардың энергиясы иондану энергиясынан көп болуы керек. Бұл процесс салыстырмалы түрде төмен иондану энергиясы бар компоненттері бар газдардың қоспаларында (соның ішінде ауада) сәтті жүзеге асырылады. Катодты оң иондармен бомбалау төмен газ қысымында тиімді.
Сур. 1. - Катодты стримердың даму механизмі: 1 - электрод (катод); 2 - стример каналы; 3 - көшкіндер; 4 - фотондардың қозғалысы; 5 - фотонизация есебінен электрондар.
Көшкін разрядының ағынға ауысу критерийі көшкіндегі электрондардың критикалық саны болып табылады. Есептеулер көрсеткендей, электрондарының саны nкр = 10[7] - 109 болған кезде көшкін ағынға өтеді. Көптеген электрондарды жинақтау үшін көшкін белгілі бір критикалық xкр қашықтықты өтуі керек. Демек, электродтар арасындағы қашықтықтың ұлғаюымен (xкр -ден жоғары) көшкін сөзсіз разрядтың дамуының ағынды формасына өтеді. Айта кету керек, бұл газдың қысымына және оның құрамына байланысты
2. Корона, тәуелсіз разряд ретінде.
Корона разряды - бұл тәуелсіз разряд, онда электрондармен әсер ету ионизациясы аралықтың бүкіл ұзындығында емес, тек оның бөлігінде, электродтарда болады. Тәждік разряд көшкін және ағын түрінде болуы мүмкін. Корона аралығының бұзылуы бастапқы аралыққа қарағанда үлкен кернеу кезінде пайда болады.
Корона электр желілерін коронациялау кезінде энергияның жоғалуына байланысты қызығушылық тудырады. Мысалы, ультра жоғары кернеулі желілерде нашар ауа-райында электр желілерінің сымдарын тәждеу кезінде энергия шығыны бір шақырымға 100...200 кВт немесе одан да көп құрайды. Сонымен қатар, ауаны иондау өнімдері оқшаулау мен металл арматураға деструктивті әсер етеді. Корона разряды сонымен қатар акустикалық Шу мен жоғары жиілікті электромагниттік сәулеленудің (0,154...100 МГц жиілік спектрі) көзі болып табылады, ол радио мен теледидарға кедергі келтіреді.
Корона разрядында ауа ионизациясы жүреді және сымның бетінде сымдағы кернеудің полярлығымен бірдей белгінің көлемді заряды пайда болады. Электр өрісінің күштерінің әсерінен көлемдік зарядты құрайтын иондар сымнан қозғалады. Олардың қозғалысы үшін энергия шығыны қажет, бұл негізінен тәждегі энергия шығынын анықтайды, өйткені ауаны иондауға жұмсалатын энергия шығыны әлдеқайда аз.
Тұрақты кернеуде униполярлы және биполярлы тәж бөлінеді. Егер бір сым тәж болса-униполярлы тәж. Кезінде униполярной короне шоғырланған короной заряд бар, сол белгі және коронирующий сым, электр алаңының әсерімен устремляются жерге, онда оларды бейтараптандыру. Биполярлы тәжде әртүрлі полярлықтағы сымдардың көлемді зарядтары бір-біріне қарай жылжиды. Кездесу кезінде әртүрлі белгілердің иондарының рекомбинациясы жүреді. Иондардың бір бөлігі қарама-қарсы сымның жанындағы кеңістікке енеді, бұл коронация қарқындылығының жоғарылауына әкеледі. Бұл коронадің жоғалуын арттырады.
Айнымалы кернеуде тәж разряды t1 уақытындағы тәждің тұтану кернеуіне тең бастапқы кернеуге Uн жеткенде жанады (суретті қараңыз. 2, а). Сымның айналасында корона қақпағы деп аталатын иондану аймағы пайда болады (суретті қараңыз. 2, в). Тәждің қақпағынан оң зарядтар (күріш сияқты. 2, в) қоршаған кеңістікке шығарылады және сыртқы көлемді зарядты (КЗ) құрайды. Коронация процесі кернеу t2 кезінде Umax -қа жеткенше жалғасады
Кернеудің Uмакс - қа дейін көтерілуіне қарамастан, сымдағы кернеу көлемдік зарядтың әсерінен тұрақты және ЕН-ге тең болып қалады. Содан кейін кернеу төмендей бастайды. Сымның кернеуі синхронды түрде төмендейді, бұл тәждің сөнуіне әкеледі. Бірақ тәжді сөндіргеннен кейін (t2 кейін) сымның айналасындағы кеңістікте сыртқы көлемді заряд оң болып қалады, ол әлі де сымнан алынады (суретті қараңыз. 2, в).
Көлемді зарядтың қашықтығы сымның кернеуіне байланысты және ~ 40-100 см құрайды. Сым мен КЗ арасындағы потенциалдар айырмасы сымның кернеуі t3 уақытына дейін төмендеген сайын артады. t4 кезінде (суретті қараңыз. 2, а, в) кернеу U0-ге жеткенде, Uн -ден едәуір аз, теріс тәж жанады. Бұл жағдайда теріс зарядталған бөлшектер сымнан сыртқы аймаққа ауыса бастайды, ал оң зарядталған бөлшектер сыртқы көлемдік таңнан сымға (сымға) қарай жылжиды-иә. Зарядталған бөлшектердің рекомбинациясы оң сыртқы oz толық өтелгенге дейін жүреді. Содан кейін теріс КЗ сыртқы аймақта жиналады. Мұның бәрі t4-тен t5-ке дейінгі уақытта болады (суретті қараңыз. 2, а, в). t5 кезінде (кернеудің төмендеуі басталады) теріс тәж сөнеді. Болашақта барлық осы циклдар қайталанады және екі полярлықта тәждің тұтануы U0 кезінде жүреді.
Сым мен жер арасында айнымалы ток жиілігімен зарядталатын және зарядталатын С сыйымдылығы бар. Бұл жағдайда сыйымдылық тогы iC сым мен жер арасында өтеді (суретті қараңыз. 2, б):
Сур. 2 - ауыспалы кернеудегі тәждің дамуы.
t1 кезінде корона разрядының пайда болуы ik корона тогының пайда болуына әкеледі, ол желінің сыйымдылық тогына түсіп, ток синусоидасын бұрмалайды (сурет. 2, б). Тәждің ток шыңдарының ұзақтығы оның жану ұзақтығына тең, яғни t1-ден t2-ге дейін (немесе t4 - t5, t6 - t7).
Айнымалы кернеу кезінде сымдардың коронирование тұрақты кернеуге қарағанда анағұрлым қарқынды болады, ал басқалары тең болған кезде тәжге энергия шығыны едәуір көп болады.
Корона разрядының сипаттамаларына - бастапқы кернеу, энергия шығыны, радио кедергілері, Шу - ауа-райы жағдайлары айтарлықтай әсер етеді. Жауын-шашын коронадің пайда болуының бастапқы кернеуін күрт төмендетеді.
3. ЭБЖ-дегі тәждегі шығындар мен қуатты шектеу әдістері.
"Айнымалы ток 330-750 кв және тұрақты ток 800-1500 кВ әуе желілерінің сымдарын таңдау кезінде тәждегі шығындар мен тәжден кедергілерді есепке алу бойынша нұсқаулық" РД 34.20.172 танысуға болады.
Тақырып 4 (1 бөлім). Найзағай және коммутациялық импульстар кезіндегі әуе аралығындағы разряд
1. Шығару уақыты және вольт-ауа саңылауларының екінші сипаттамасы.
2. Тәжірибелік мәліметтер бойынша оқшаулаудың вольт-секундтық сипаттамаларын құру.
3. Оқшаулағыштардың беті бойындағы ауадағы разряд.
Шығару уақыты және вольт-ауа саңылауларының екінші сипаттамасы. Тәжірибелік мәліметтер бойынша оқшаулаудың вольт-секундтық сипаттамаларын құру.
Қысқа мерзімді импульстар кезінде ауа саңылауларының разряд кернеуінің мәні әсер ету ұзақтығына байланысты болады. Егер тесуге жеткілікті кернеу аралыққа қолданылса, онда разрядтың дамуы мен аяқталуы үшін разряд уақыты деп аталатын белгілі бір tр уақыты қажет.
Өздігінен разрядтың дамуы кездейсоқ оқиға болып табылатын тиімді бастапқы электронның пайда болуынан басталады. Тиімді tc электронын күту уақыты шашыраңқы болады, сондықтан разрядтың статистикалық кешігу уақыты деп аталады. Бұл разряд уақытының бірінші компоненті. Басқа құрамдас бар, сондай-ақ статистикалық сипаты, уақыты болып табылады қалыптастыру разрядты tФ, т. е. уақыт пайда болу сәтінен бастап бастауыш электрона аяқталғанға дейін тесіп аралығын. Импульс фронтының жеткілікті ұзақ ұзақтығымен tx бос уақыты да маңызды, бұл кернеуді UН мәніне көтеру уақыты. Осылайша, жалпы жағдайда разряд уақыты келесідей анықталады:
tр = tx + tc + tФ
Егер аралыққа қолданылатын импульстің ұзақтығы разряд уақытынан аз болса, онда бұзылу болмайды, дегенмен кернеудің мәні ұзақ кернеуге ұшыраған кезде жеткілікті болады.
tc және tФ разряд уақытының компоненттері аралықтағы кернеу мәніне байланысты. Кернеудің жоғарылауымен аралықта пайда болатын электрондардың тиімді болу ықтималдығы артады және tc төмендейді. tФ де азаяды, өйткені үлкен кернеу кезінде разряд процестерінің қарқындылығы артады. Сондықтан разряд кернеуі неғұрлым жоғары болса, разряд уақыты соғұрлым аз болады.
Разрядтың максималды кернеуінің импульстің әсер ету уақытына тәуелділігі оқшаулаудың вольт-екінші сипаттамасы деп аталады. Ионизация процестерінің басталуы мен жылдамдығы кернеудің мәніне байланысты болғандықтан, вольт-секундтық сипаттамалар импульстің формасына байланысты болады.
Сынақтарды біріктіру және оқшаулағыш құрылымдарды салыстыру мүмкіндігі үшін стандартты найзағай импульсі 1,250 мкс орнатылды. Вольт-секундтық сипаттаманы эксперименттік анықтау үшін стандартты пішіндегі импульстар зерттелетін кезеңге беріледі. Импульстің максималды кернеуінің әр мәні үшін бірқатар тәжірибелер жасалады. Разряд уақытының статистикалық шашырауына байланысты вольт-екінші сипаттама нүктелер аймағы түрінде алынады (сурет. 6.1), ол үшін разряд уақытының орташа қисығы мен таралу шекаралары көрсетіледі.
Вольт-секундтық сипаттаманың түрі аралықтағы электр өрісінің гетерогенділік дәрежесіне байланысты. Біртекті немесе әлсіз біртектес өрісі бар бос орындар үшін вольт-екінші сипаттама абсцисса осіне параллель болады (сурет. 6.2, қисық 1), тек разряд уақыты шамамен 1 мкс және одан аз болған кезде разряд кернеуі артады. Бұл мұндай олқылықтардағы разряд бастапқы мәнге тең кернеу кезінде өте аз уақыт ішінде пайда болатындығына байланысты. Вольт-секундтық сипаттаманың белгіленген қасиеттері шар электродтары арасындағы алшақтықты қолдануға мүмкіндік береді, егер электродтар арасындағы қашықтық олардың радиусынан аз болса, кернеудің максималды мәндерін өлшеуге арналған әмбебап құрал ретінде.
Күрт гетерогенді өрісі бар бос орындардың Вольт-екінші сипаттамалары (сурет. 6.2, қисық 2) өте үлкен қисықтыққа ие, өйткені мұндай аралықта қалыптасу уақыты қолданылатын кернеудің мәніне байланысты болады. Найзағай импульсіндегі мұндай олқылықтар үшін 50 Гц U~ айнымалы кернеуге қарағанда Uр үлкен разрядты кернеулермен сипатталады (сурет. 6.3). Қатынасы
Кимп = Uр U~
импульс коэффициенті деп аталады және әдетте белгілі бір разряд уақытын білдіреді.
Біртекті және әлсіз табиғи өрістері бар бос орындар разряд уақытының барлық диапазонында Кимп = 1 болады.
Коммутациялық импульстар кезінде разряд импульстің алдыңғы жағында жүреді. Импульстің алдыңғы жағының әртүрлі вертикальдары кезінде алынған вольт-секундтық сипаттамалардың минимумы бар (сурет. 6.4). - Сур. 6.5 ұзындығы 25 м дейінгі аралықтар үшін 50% разряд кернеулерінің ең кіші мәндерін көрсетеді. Бұл сурет. 6.5, коммутациялық импульстарда разряд кернеулері U~ - ден төмен болуы мүмкін. Бұл маңызды жағдай электр қондырғыларындағы оқшаулау қашықтықтарын анықтау кезінде ескеріледі.
Найзағай импульсіндегі әсер қисығының стандарты 2-4% құрайды, ал коммутациялық импульстар кезінде тарату стандарты басқа кернеулерге қарағанда жоғары және с = 48% мәнімен бағаланады.
Сурет 6.1. - Тәжірибелі деректер бойынша оқшаулаудың вольт-секундтық сипаттамасын құру (найзағай импульстері)
Сурет 6.2 - Біртекті (1) және күрт табиғи (2) Электр өрістері (найзағай импульстері) бар аралықтарға арналған вольт-секундтық сипаттамалардың түрі.
Сурет 6.3 - Вольт-ауа саңылауларының екінші сипаттамалары найзағай импульсі бар өзек. Нүктелі сызық 50 Гц жиіліктегі разряд кернеулерін көрсетеді.
Сурет 6.4 - Аралық аралықтардың орташа разряд кернеулерінің тәуелділігі өзек - әр түрлі ұзындықтағы жазықтық кернеудің көлбеу бұрыштық импульстарындағы орташа разряд уақытына тәуелділігі (Э. м. Базелян және т. б. - ЭНИН)
Сурет 6.5 - Ауа саңылауларының разрядтық кернеулері. Оң полярлықтың коммутациялық импульстері: 1-өзек-жазықтық, 50% разряд кернеулерінің ең кіші мәндері; 2 - өзек-жазықтық, импульс фронтының ұзақтығы τф = 250 мкс; 3 - өзек-өзек, τф = 25003000 мкс. Найзағай импульстері 1,250 мкс: 4 - өзек-жазықтық, оң полярлық; 5 - өзек-жазықтық, теріс полярлық; 6 - ауыспалы кернеу 50 Гц.
Тема 4 (часть 1). Разряд в воздушном промежутке при грозовых и коммутационных импульсах
1. Время разряда и вольт - секундные характеристики воздушных промежутков.
2. Построение вольт - секундных характеристик изоляции по опытным данным.
3. Разряд в воздухе вдоль поверхности изоляторов.
1. Время разряда и вольт - секундные характеристики воздушных промежутков. Построение вольт - секундных характеристик изоляции по ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz