Диэлектрическими потерями именуют энергию, рассеиваемую в электроизоляционном материале под воздействием на него электронного поля.

Способность диэлектрика рассеивать энергию в электронном поле обычно охарактеризовывают углом диэлектрических утрат, также тангенсом угла диэлектрических утрат. При испытании диэлектрик рассматривается как диэлектрик конденсатора, у которого измеряется емкость и угол δ, дополняющий до 90° угол сдвига фаз меж током и напряжением в емкостной цепи. Этот угол именуется углом диэлектрических утрат.

Измерение тангенса угла диэлектрических утрат

Для измерения емкости и угла диэлектрических утрат (либо tgδ) эквивалентную схему конденсатора представляют как безупречный конденсатор с поочередно включенным активным сопротивлением (поочередная схема) либо как безупречный конденсатор с параллельно включенным активным сопротивлением (параллельная схема).

Рис. 1. Векторная диаграмма тока и напряжения в диэлектрике с потерями

Для поочередной схемы активная мощность:

Р=(U²ωtgδ)/(1+tg²δ), tgδ = ωСR

Для параллельной схемы:

Р=U2ωtgδ, tgδ = 1/(ωСR)

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

Значение угла диэлектрических утрат обычно не превосходит сотых либо 10-х толикой единицы (потому угол диэлектрических утрат принято выражать в процентах), тогда 1+tg²δ≈ 1, а утраты для поочередной и параллельной схем замещения Р=U²ωtgδ, tgδ = 1/(ωСR)

Значение утрат пропорционально квадрату приложенного к диэлектрику напряжения и частоте, что нужно учесть при выборе электроизоляционных материалов для аппаратуры высочайшего напряжения и частотной.

С повышением приложенного к диэлектрику напряжения до некого значения Uо начинается ионизация имеющихся в диэлектрике газовых и жидкостных включений, при всем этом δ начинает резко возрастать за счет дополнительных утрат, вызванных ионизацией. При U1 газ ионизирован и миниатюризируется (рис. 2).

Рис. 2. Ионизационная кривая tgδ = f (U)

Значение тангенса угла диэлектрических утрат определяют при напряжениях, наименьшихUо(обычно 3 — 10 кВ). Напряжение выбирается так, чтоб облегчить испытательное устройство при сохранении достаточной чувствительности прибора.

Значение тангенса угла диэлектрических утрат (tgδ) нормируется для температуры 20 °С, потому измерение следует создавать при температурах, близких к нормированной (10 — 20 ^оС). В этом спектре температур изменение диэлектрических утрат невелико, и для неких типов изоляции измеренное значение может без пересчета сравниваться с нормированным для 20 °С.

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

Наибольшее распространение получили мостовые схемы измерения емкости и тангенса угла диэлектрических утрат. В текущее время индустрия выпускает мосты переменного тока типов Р5026 и Р525.Принципиальная схема моста Р525 приведена на рис. 3.

Рис. 3. Принципная схема измерительного моста переменного тока Р525

Уравновешивание моста делается методом неоднократного регулирования частей схемы моста и защитного напряжения, зачем индикатор равновесия врубается то в диагональ, то меж экраном и диагональю. Мост считается уравновешенным, если при обоих включениях индикатора равновесия ток через него отсутствует.

В момент равновесия моста

где f — частота переменного тока, питающего схему

Cх = (R4/Rх)Со

Неизменное сопротивление R4 выбирается равным 10⁴/π Ом. В данном случае tgδ = С4, где емкость С4 выражена в микрофарадах.

Если измерение проводилось на частоте f’, хорошей от 50Гц, то tgδ = (f’/50)C4

Когда измерение тангесна угла диэлектрических утрат делается на маленьких отрезках кабеля либо образчиках изоляционных материалов, из-за их малой емкости нужны электрические усилители (к примеру, типа Ф-50-1 с коэффициентом усиления около 60). Следует подразумевать, что мост учитывает утраты в проводе, соединяющем мост с испытуемым объектом, и измеренное значение тангенса угла диэлектрических утрат будет больше реального на 2πfRzCx, где Rz — сопротивление провода.

Если один из электродов объекта соединен с землей (кабель с заземленной железной оболочкой), то вторичную обмотку трансформатора высочайшего напряжения (ТрВН) не заземляют, а соединяют с точкой D (рис. 3) либо измерение создают по схеме перевернутого моста (мосты типа Р5026), когда высочайшее напряжение подается к точке D а к точке С подсоединяется заземленный электрод испытуемого объекта.

При измерениях по схеме перевернутого моста регулируемые элементы измерительной схемы находятся под высочайшим напряжением, потому регулирование частей моста или создают и а расстоянии при помощи изолирующих штанг, или оператора помещают в общем экране с измерительными элементами.

Тангенс угла диэлектрических утрат трансформаторов и электронных машин определяют меж каждой обмоткой и корпусом при заземленных свободных обмотках.

Измерение тангенса угла диэлектрических утрат

Школа для электрика