Какие свойства изоляции характеризует угол диэлектрических потерь

Мы привыкли считать, что потери электрической энергии происходят в проводниках из-за сопротивления. Это верно, но существуют ещё диэлектрические потери. Они хоть и незначительны, но при определённых условиях их влияние может оказаться ощутимым. О потерях энергии в диэлектрической среде первыми обеспокоились энергетики, применявшие в качестве диэлектрика трансформаторное масло.

Что такое диэлектрические потери?

Применение электроизоляционных материалов основано на том, что они препятствуют электрическому току преодолевать некоторое пространство, ограниченное изолятором. Идеальный изолятор должен абсолютно исключить условия для проводимости электрического тока. К сожалению, в природе не существует таких материалов. Таких диэлектриков также не сумели создать в лабораторных условиях.

Теоретически можно обосновать существование идеальных изоляторов, но синтезировать на практике такие вещества не реально, так как даже ничтожно малая доля примесей образует диэлектрическую проницаемость. Иначе говоря, рассеяния энергии в диэлектрической среде будут наблюдаться всегда. Речь может идти об усилиях, направленных на уменьшение таких потерь.

Исходя из того, что часть электроэнергии неизбежно теряется в изоляторе, был введён термин «диэлектрические потери» – необратимый процесс преобразования в теплоту энергии электрического поля, пронизывающего диэлектрическую среду, То есть, это электрическая мощность, направленная на нагревание изоляционного материала, пребывающего в зоне действия электрического поля.

Значение потерь определяется как отношение активной мощности к реактивной. Обычно активная мощность, потребляемая диэлектриком очень мала, по сравнению с реактивной мощностью. Это значит, что искомая величина тоже будет мизерной – сотые доли от единицы. Для вычислений используют величину «тангенс угла», выраженную в процентах.

Электрическую характеристику, выражающую рассеивающее свойство диэлектрика, называют тангенсом угла диэлектрических потерь. При расчётах принято считать, что диэлектрик является изоляционным материалом конденсатора, меняющего ёмкость и дополняющий до 90º угол сдвига фаз φ, образованный векторами напряжения и тока в цепи. Данный угол обозначают символом δ и называют углом рассеивания, то есть, диэлектрических потерь. Величина, численно равна тангенсу данного угла ( tgδ ), это и есть та самая характеристика диэлектрического нагрева.

tgδ применяется в расчётах для определения величины рассеиваемой мощности по соответствующей формуле. Поэтому его вычисление имеет практическое значение. Введение понятия тангенса угла позволяет вычислять относительные значения диэлектрических потерь. А это позволяет сравнивать по качеству различные изоляторы.

Именно этот показатель или просто угол δ производители трансформаторных масел указывают на упаковке своей продукции. По величине угла ( tg δ ) можно судить о качестве изолятора: чем меньше угол δ, тем высшие диэлектрические свойства проявляет изоляционный материал.

Методика расчета

Составим схему, в которой включен конденсатор с диэлектриком. При этом активная мощность в данной схеме должна соответствовать мощности, рассеиваемой в диэлектрике рассматриваемого конденсатора, а угол сдвига, образованный векторами тока и напряжения, должен равняться углу сдвига в конденсаторе. Такие условные схемы с последовательным и параллельным включением активного сопротивления представлены на рис. 1. На этой же картинке построены векторные диаграммы для каждой схемы.

Рис. 1. Эквивалентные схемы диэлектрикаРис. 2. Формулы для расчета

Значения символов понятны из рисунка 1.

Заметим, что в качественных диэлектриках величина tg2 δ очень мала, поэтому ею можно пренебречь. Тогда каждая из формул для вычисления диэлектрических потерь приобретёт вид: Pa = U2*ω*C*tδ. Если напряжение в этой формуле выразить в вольтах, угловую частоту ( ω ) в с-1, а ёмкость C в фарадах, то получим мощность ( Pa ) в ваттах.

Очевидно, что параметры вычислений на основании приведённых схем зависят от частоты. Из этого следует, что вычислив параметры диэлектриков на одной частоте, их нельзя автоматически переносить для расчётов в других диапазонах частот.

Механизмы потерь по-разному проявляются в твёрдых, жидких и газообразных веществах. Рассмотрим природу рассеяний в этих диэлектриках.

Диэлектрические потери в разных диэлектриках

В газах

Для газообразных веществ или их включений в материалах диэлектрика характерны ионизационные потери при определённых условиях: когда молекулы газа ионизируются. Например, ионизация газов происходит во время электрических пробоев сквозным током. При этом молекулы газа превращаются в ионы, создавая токопроводящий канал с максимумом напряженности. В результате диэлектрические потери лавинообразно возрастают, стремясь к максимуму tg угла.

При таких диэлектрических потерях мощность стремительно растёт: Ри = А1 f (U – Uи)3, где А1 – постоянная, зависящая от вида вещества, f — частота поля, а символами U, Uиобозначено приложенное напряжение и напряжение ионизации, зависящее от давления газа.

Если величина напряжения Uи не достигает порога, необходимого для запуска процесса ударной ионизации, то нагревание диэлектрика является незначительным, потому что, при поляризации, пространственная ориентация дипольных молекул в газах не влияет на электропроводность. Поэтому газы – самые лучшие диэлектрики, с низкими потерями, особенно в диапазоне высоких частот.

Зависимость тангенса угла рассеивания мощности в диэлектриках с газовыми включениями, иллюстрирует график на рис. 3.

Зависимость тангенса угла изоляторов с воздушными включениями от напряжения Рис. 3. Зависимость тангенса угла потерь

В жидких диэлектриках

Наличие диэлектрических потерь в жидкостях, в основном зависят от их полярности. В среде неполярных диэлектриков рассеяния обусловлены электропроводностью. При наличии в жидких веществах примесей дипольных молекул (так называемые полярные жидкости), рассеивание мощности может быть значительным. Это связано с повышением электропроводности, в результате дипольно-релаксационной поляризации.

Жидкие полярные изоляторы имеют выраженную зависимость потерь от вязкости. Поворачиваясь под действием магнитного поля в вязкой среде, диполи, в результате трения, нагревают её. Рассеиваемая мощность жидкого диэлектрика возрастает до тех пор, пока механизмы поляризации успевают за изменениями электрического поля. При достижении максимума поляризации процесс стабилизируется.

В твердых веществах

Высокочастотные диэлектрики с неполярной структурой обладают небольшим tg δ. К ним относятся качественные материалы:

сера;
полимеры;
парафин и некоторые другие.

Потери у диэлектриков с полярной молекулой более значительны. К таким материалам можно отнести:

органические стёкла;
эбонит и другие каучуковые вещества;
полиамиды;
целлюлозосодержащие материалы;
фенолоформальдегидные смолы.

Керамические диэлектрики без примесей имеют плотную ионно-решётчатую структуру. У них высокое удельное сопротивление. а значение tg δ таких материалов не превышает величины 10-3.

Вещества с неплотным расположением ионов обладают ионной поляризацией. У них наблюдается также электронно-поляризационная поляризация. tg δ этих диэлектриков ещё выше – от 10-2.

Сегнетоэлектрики и вещества со сложными неоднородными структурами, такие как текстолит, пластмассы, гетинакс и другие, имеют tg δ > 0,1.

Рассеивание мощности в результате сквозной электропроводимости происходит во всех диэлектриках. Однако потери становятся ощутимыми лишь при частотах от 50 до 1000 Гц, в температурном режиме более 100 ºC. Высокое переменное напряжение, как и удельное сопротивление также влияет на величину рассеивания.

Виды диэлектрических потерь

В зависимости от электрических свойств различных видов диэлектриков различают следующие виды диэлектрических потерь, сопровождающихся нагревом диэлектрика:

ионизационные потери, наблюдаемые в газах;
релаксационные потери в жидких (вязких) диэлектриках, в результате релаксационной поляризации;
рассеяние в веществах, имеющих дипольную поляризацию;
поляризационное рассеивание в веществах, имеющих сквозную электропроводность;
высокочастотные резонансные потери;
диэлектрические потери, вызванные неоднородностью структуры твердых диэлектриков.

Диэлектрические вещества по-разному ведут себя при различных температурах, при постоянном или переменном токе. Максимумы потерь происходят при достижении определённого порога температуры. Этот порог индивидуален для каждого вещества. Тангенс угла δ зависит также от приложенного напряжения (рис. 4).

Зависимость тангенса угла от напряжения Рис. 4. Зависимость тангенса угла от напряжения

Чем измерить?

Рассчитывать потери диэлектриков по формуле не очень удобно. Часто величину tg производители определяют опытным путём и указывают на упаковках или в справочниках.

Существуют специальные измерительные приборы, такие как «ИПИ – 10» (производитель Tettex), «Тангенс – 3М» или измеритель «Ш2», позволяющие с высокой точностью определить уровень рассеивания в диэлектриках либо найти тангенс угла рассеяния. Устройства довольно компактны и просты в работе. С их помощью можно исследовать свойства твёрдых и жидких веществ на предмет диэлектрических потерь.

Источник

Äèýëåêòðè÷åñêèìè ïîòåðÿìè íàçûâàþò ýíåðãèþ, ðàññåèâàåìóþ â ýëåêòðîèçîëÿöèîííîì ìàòåðèàëå ïîä âîçäåéñòâèåì íà íåãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ.

Ñïîñîáíîñòü äèýëåêòðèêà ðàññåèâàòü ýíåðãèþ â ýëåêòðè÷åñêîì ïîëå îáû÷íî õàðàêòåðèçóþò óãëîì äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü, à òàêæå òàíãåíñîì óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü. Ïðè èñïûòàíèè äèýëåêòðèê ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê äèýëåêòðèê êîíäåíñàòîðà, ó êîòîðîãî èçìåðÿåòñÿ åìêîñòü è óãîë δ, äîïîëíÿþùèé äî 90° óãîë ñäâèãà ôàç ìåæäó òîêîì è íàïðÿæåíèåì â åìêîñòíîé öåïè. Ýòîò óãîë íàçûâàåòñÿ óãëîì äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü.

Ïðè ïåðåìåííîì íàïðÿæåíèè â èçîëÿöèè ïðîòåêàåò òîê, îïåðåæàþùèé ïî ôàçå ïðèëîæåííîå íàïðÿæåíèå íà óãîë ϕ (ðèñ. 1), ìåíüøèé 90 ãðàä. ýë. íà íåáîëüøîé óãîë δ, îáóñëîâëåííûé íàëè÷èåì àêòèâíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ.

Âåêòîðíàÿ äèàãðàììà òîêîâ ÷åðåç äèýëåêòðèê ñ ïîòåðÿìè

Ðèñ. 1. Âåêòîðíàÿ äèàãðàììà òîêîâ ÷åðåç äèýëåêòðèê ñ ïîòåðÿìè: U íàïðÿæåíèå íà äèýëåêòðèêå; I ïîëíûé òîê ÷åðåç äèýëåêòðèê; Ia,Ic ñîîòâåòñòâåííî àêòèâíàÿ è åìêîñòíàÿ ñîñòàâëÿþùèå ïîëíîãî òîêà; ϕ óãîë ôàçíîãî ñäâèãà ìåæäó ïðèëîæåííûì íàïðÿæåíèåì è ïîëíûì òîêîì; δ óãîë ìåæäó ïîëíûì òîêîì è åãî åìêîñòíîé ñîñòàâëÿþùåé

Îòíîøåíèå àêòèâíîé ñîñòàâëÿþùåé òîêà Ia ê åìêîñòíîé ñîñòàâëÿþùåé Ic íàçûâàåòñÿ òàíãåíñîì óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü è âûðàæàåòñÿ â ïðîöåíòàõ:

Â èäåàëüíîì äèýëåêòðèêå áåç ïîòåðü óãîë δ=0 è, ñîîòâåòñòâåííî, tg δ=0. Óâëàæíåíèå è äðóãèå äåôåêòû èçîëÿöèè âûçûâàþò óâåëè÷åíèå àêòèâíîé ñîñòàâëÿþùåé òîêà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü è tgδ. Ïîñêîëüêó ïðè ýòîì àêòèâíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ðàñòåò çíà÷èòåëüíî áûñòðåå, ÷åì åìêîñòíàÿ, ïîêàçàòåëü tg δ îòðàæàåò èçìåíåíèå ñîñòîÿíèÿ èçîëÿöèè è ïîòåðè â íåé. Ïðè ìàëîì îáúåìå èçîëÿöèè óäàåòñÿ îáíàðóæèòü ðàçâèòûå ìåñòíûå è ñîñðåäîòî÷åííûå äåôåêòû.

Èçìåðåíèå òàíãåíñà óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü

Äëÿ èçìåðåíèÿ åìêîñòè è óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü (èëè tgδ) ýêâèâàëåíòíóþ ñõåìó êîíäåíñàòîðà ïðåäñòàâëÿþò êàê èäåàëüíûé êîíäåíñàòîð ñ ïîñëåäîâàòåëüíî âêëþ÷åííûì àêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì (ïîñëåäîâàòåëüíàÿ ñõåìà) èëè êàê èäåàëüíûé êîíäåíñàòîð ñ ïàðàëëåëüíî âêëþ÷åííûì àêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì (ïàðàëëåëüíàÿ ñõåìà).

Äëÿ ïîñëåäîâàòåëüíîé ñõåìû àêòèâíàÿ ìîùíîñòü:

Ð=(U2ωtgδ)/(1+tg2δ), tgδ = ωÑR

Äëÿ ïàðàëëåëüíîé ñõåìû:

Ð=U2ωtgδ, tgδ = 1/(ωÑR)

ãäå Ñ – åìêîñòü èäåàëüíîãî êîíäåíñàòîðà;R – àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå.

Çíà÷åíèå óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü îáû÷íî íå ïðåâûøàåò ñîòûõ èëè äåñÿòûõ äîëåé åäèíèöû (ïîýòîìó óãîë äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü ïðèíÿòî âûðàæàòü â ïðîöåíòàõ), òîãäà 1+tg2δ≈ 1, à ïîòåðè äëÿ ïîñëåäîâàòåëüíîé è ïàðàëëåëüíîé ñõåì çàìåùåíèÿ Ð=U2ωtgδ, tgδ = 1/(ωÑR)

Çíà÷åíèå ïîòåðü ïðîïîðöèîíàëüíî êâàäðàòó ïðèëîæåííîãî ê äèýëåêòðèêó íàïðÿæåíèÿ è ÷àñòîòå, ÷òî íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ïðè âûáîðå ýëåêòðîèçîëÿöèîííûõ ìàòåðèàëîâ äëÿ àïïàðàòóðû âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ è âûñîêî÷àñòîòíîé.

Ñ óâåëè÷åíèåì ïðèëîæåííîãî ê äèýëåêòðèêó íàïðÿæåíèÿ äî íåêîòîðîãî çíà÷åíèÿ Uî íà÷èíàåòñÿ èîíèçàöèÿ èìåþùèõñÿ â äèýëåêòðèêå ãàçîâûõ è æèäêîñòíûõ âêëþ÷åíèé, ïðè ýòîì δ íà÷èíàåò ðåçêî âîçðàñòàòü çà ñ÷åò äîïîëíèòåëüíûõ ïîòåðü, âûçâàííûõ èîíèçàöèåé. Ïðè U1 ãàç èîíèçèðîâàí è óìåíüøàåòñÿ (ðèñ. 2).

Èîíèçàöèîííàÿ êðèâàÿ tg948; = f (U)

Ðèñ. 2. Èîíèçàöèîííàÿ êðèâàÿ tgδ = f (U)

Çíà÷åíèå òàíãåíñà óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü èçìåðÿþò ïðè íàïðÿæåíèÿõ, ìåíüøèõUî(îáû÷íî 3 – 10 êÂ). Íàïðÿæåíèå âûáèðàåòñÿ òàê, ÷òîáû îáëåã÷èòü èñïûòàòåëüíîå óñòðîéñòâî ïðè ñîõðàíåíèè äîñòàòî÷íîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïðèáîðà.

Çíà÷åíèå òàíãåíñà óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü (tgδ) íîðìèðóåòñÿ äëÿ òåìïåðàòóðû 20 °Ñ, ïîýòîìó èçìåðåíèå ñëåäóåò ïðîèçâîäèòü ïðè òåìïåðàòóðàõ, áëèçêèõ ê íîðìèðîâàííîé (10 – 20 îÑ). Â ýòîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð èçìåíåíèå äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü íåâåëèêî, è äëÿ íåêîòîðûõ òèïîâ èçîëÿöèè èçìåðåííîå çíà÷åíèå ìîæåò áåç ïåðåñ÷åòà ñðàâíèâàòüñÿ ñ íîðìèðîâàííûì äëÿ 20 °Ñ.

Äëÿ óñòðàíåíèÿ âëèÿíèÿ òîêîâ óòå÷êè è âíåøíèõ ýëåêòðîñòàòè÷åñêèõ ïîëåé íà ðåçóëüòàòû èçìåðåíèÿ íà èñïûòóåìîì îáúåêòå è âîêðóã èçìåðèòåëüíîé ñõåìû ìîíòèðóþò çàùèòíûå ïðèñïîñîáëåíèÿ â âèäå îõðàííûõ êîëåö è ýêðàíîâ. Íàëè÷èå çàçåìëåííûõ ýêðàíîâ âûçûâàåò ïîÿâëåíèå ïàðàçèòíûõ åìêîñòåé; äëÿ êîìïåíñàöèè èõ âëèÿíèÿ îáû÷íî ïðèìåíÿþò ìåòîä çàùèòíîãî – íàïðÿæåíèÿ, ðåãóëèðóåìîãî ïî çíà÷åíèþ è ôàçå.

Íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëè ìîñòîâûå ñõåìû èçìåðåíèÿ åìêîñòè è òàíãåíñà óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü.

Ìåñòíûå äåôåêòû, îáóñëîâëåííûå ñêâîçíûìè ïðîâîäÿùèìè ìîñòèêàìè, ëó÷øå îáíàðóæèâàþòñÿ èçìåðåíèåì ñîïðîòèâëåíèÿ èçîëÿöèè íà ïîñòîÿííîì òîêå. Èçìåðåíèå tg δ ïðîèçâîäÿò ìîñòàìè ïåðåìåííîãî òîêà òèïîâ ÌÄ-16, Ð5026 (Ð5026Ì) èëè Ð595, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ ïî ñóùåñòâó èçìåðèòåëÿìè åìêîñòè (ìîñò Øåðèíãà). Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ìîñòà ïðèâåäåíà íà ðèñ. 3.

Â ýòîé ñõåìå îïðåäåëÿþòñÿ ïàðàìåòðû èçîëÿöèîííîé êîíñòðóêöèè, ñîîòâåòñòâóþùèå ñõåìå çàìåùåíèÿ ñ ïîñëåäîâàòåëüíûì ñîåäèíåíèåì êîíäåíñàòîðà áåç ïîòåðü Ñ è ðåçèñòîðà R, äëÿ êîòîðîé tg δ=ωRC, ãäå ω óãëîâàÿ ÷àñòîòà ñåòè.

Ïðîöåññ èçìåðåíèÿ çàêëþ÷àåòñÿ â óðàâíîâåøèâàíèè (áàëàíñèðîâêå) ìîñòîâîé ñõåìû ïîî÷åðåäíîé ðåãóëèðîâêîé ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòîðà è åìêîñòè ìàãàçèíà êîíäåíñàòîðîâ. Ïðè ðàâíîâåñèè ìîñòà, êîòîðîå èíäèöèðóåòñÿ èçìåðèòåëüíûì ïðèáîðîì Ð, âûïîëíÿåòñÿ ðàâåíñòâî. Åñëè çíà÷åíèå åìêîñòè Ñ âûðàçèòü â ìèêðîôàðàäàõ, òî ïðè ïðîìûøëåííîé ÷àñòîòå ñåòè f = 50 Ãö áóäåì èìåòü ω=2πf = 100π è, ñëåäîâàòåëüíî, tg δ % = 0,01πRC.

Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ìîñòà Ð525 ïðèâåäåíà íà ðèñ. 3.

Ðèñ. 3. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà èçìåðèòåëüíîãî ìîñòà ïåðåìåííîãî òîêà Ð525

Èçìåðåíèå âîçìîæíî íà íàïðÿæåíèå äî 1 êÂ è âûøå 1 êÂ (310 êÂ) â çàâèñèìîñòè îò êëàññà èçîëÿöèè è åìêîñòè îáúåêòà. Â êà÷åñòâå èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ìîæåò ñëóæèòü èçìåðèòåëüíûé òðàíñôîðìàòîð íàïðÿæåíèÿ. Ìîñò èñïîëüçóåòñÿ ñ âíåøíèì âîçäóøíûì êîíäåíñàòîðîì Ñ0. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà âêëþ÷åíèÿ àïïàðàòóðû ïðè èçìåðåíèè tg δ ïîêàçàíà íà ðèñ. 4.

Ðèñ. 4. Ñõåìà âêëþ÷åíèÿ èñïûòàòåëüíîãî òðàíñôîðìàòîðà ïðè èçìåðåíèè òàíãåíñà óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü: S ðóáèëüíèê; TAB ðåãóëèðîâî÷íûé àâòîðòðàíñôîðìàòîð; SAC ïåðåêëþ÷àòåëü ïîëÿðíîñòè âûâîäîâ èñïûòàòåëüíîãî òðàíñôîðìàòîð Ò

Ïðèìåíÿþò äâå ñõåìû âêëþ÷åíèÿ ìîñòà: òàê íàçûâàåìóþ íîðìàëüíóþ, èëè ïðÿìóþ, â êîòîðîé èçìåðèòåëüíûé ýëåìåíò Ð âêëþ÷åí ìåæäó îäíèì èç ýëåêòðîäîâ èñïûòóåìîé èçîëÿöèîííîé êîíñòðóêöèè è çåìëåé, è ïåðåâåðíóòóþ, ãäå îí âêëþ÷åí ìåæäó ýëåêòðîäîì èñïûòóåìîãî îáúåêòà è âûâîäîì âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ ìîñòà. Íîðìàëüíóþ ñõåìó ïðèìåíÿþò, êîãäà îáà ýëåêòðîäà èçîëèðîâàíû îò çåìëè, ïåðåâåðíóòóþ êîãäà îäèí èç ýëåêòðîäîâ íàãëóõî ñîåäèíåí ñ çåìëåé.

Íåîáõîäèìî ïîìíèòü, ÷òî â ïîñëåäíåì ñëó÷àå îòäåëüíûå ýëåìåíòû ìîñòà áóäóò íàõîäèòüñÿ ïîä ïîëíûì èñïûòàòåëüíûì íàïðÿæåíèåì. Èçìåðåíèå âîçìîæíî íà íàïðÿæåíèè äî 1 êÂ è âûøå 1 êÂ (310 êÂ) â çàâèñèìîñòè îò êëàññà èçîëÿöèè è åìêîñòè îáúåêòà. Â êà÷åñòâå èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ìîæåò ñëóæèòü èçìåðèòåëüíûé òðàíñôîðìàòîð íàïðÿæåíèÿ.

Ìîñò èñïîëüçóåòñÿ ñ âíåøíèì îáðàçöîâûì âîçäóøíûì êîíäåíñàòîðîì. Ìîñò è íåîáõîäèìóþ àïïàðàòóðó ðàçìåùàþò â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè ê èñïûòóåìîìó îáúåêòó è óñòàíàâëèâàþò îãðàæäåíèå. Ïðîâîä, èäóùèé îò èñïûòàòåëüíîãî òðàíñôîðìàòîðà Ò ê îáðàçöîâîìó êîíäåíñàòîðó Ñ, à òàêæå ñîåäèíèòåëüíûå êàáåëè ìîñòà Ð, íàõîäÿùèåñÿ ïîä íàïðÿæåíèåì, äîëæíû áûòü óäàëåíû îò çàçåìëåííûõ ïðåäìåòîâ íå ìåíåå ÷åì íà 100150 ìì. Òðàíñôîðìàòîð Ò è åãî ðåãóëèðîâî÷íîå óñòðîéñòâî ÒÀÂ (ËÀÒÐ) äîëæíû îòñòîÿòü îò ìîñòà íå ìåíåå ÷åì íà 0,5 ì. Êîðïóñà ìîñòà, òðàíñôîðìàòîðà è ðåãóëèðóþùåãî óñòðîéñòâà, à òàêæå îäèí âûâîä âòîðè÷íîé îáìîòêè òðàíñôîðìàòîðà îáÿçàòåëüíî çàçåìëÿþò.

Ïîêàçàòåëü tg δ ÷àñòî èçìåðÿåòñÿ â çîíå äåéñòâóþùåãî ÐÓ, à, ïîñêîëüêó ìåæäó îáúåêòîì èñïûòàíèÿ è ýëåìåíòàìè ÐÓ âñåãäà èìååòñÿ åìêîñòíàÿ ñâÿçü, ÷åðåç èñïûòóåìûé îáúåêò ïðîòåêàåò òîê âëèÿíèÿ. Ýòîò òîê, çàâèñÿùèé îò íàïðÿæåíèÿ è ôàçû âëèÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ è ñóììàðíîé åìêîñòè ñâÿçè, ìîæåò ïðèâåñòè ê íåïðàâèëüíîé îöåíêå ñîñòîÿíèÿ èçîëÿöèè, îñîáåííî îáúåêòîâ íåáîëüøîé åìêîñòè, â ÷àñòíîñòè ââîäîâ (äî 10002000 ïÔ).

Óðàâíîâåøèâàíèå ìîñòà ïðîèçâîäèòñÿ ïóòåì ìíîãîêðàòíîãî ðåãóëèðîâàíèÿ ýëåìåíòîâ ñõåìû ìîñòà è çàùèòíîãî íàïðÿæåíèÿ, äëÿ ÷åãî èíäèêàòîð ðàâíîâåñèÿ âêëþ÷àåòñÿ òî â äèàãîíàëü, òî ìåæäó ýêðàíîì è äèàãîíàëüþ. Ìîñò ñ÷èòàåòñÿ óðàâíîâåøåííûì, åñëè ïðè îáîèõ âêëþ÷åíèÿõ èíäèêàòîðà ðàâíîâåñèÿ òîê ÷åðåç íåãî îòñóòñòâóåò.

Â ìîìåíò ðàâíîâåñèÿ ìîñòà

ãäå f ÷àñòîòà ïåðåìåííîãî òîêà, ïèòàþùåãî ñõåìó

Cõ = (R4/Rõ)Ñî

Ïîñòîÿííîå ñîïðîòèâëåíèå R4 âûáèðàåòñÿ ðàâíûì 104/π Îì. Â ýòîì ñëó÷àå tgδ = Ñ4, ãäå åìêîñòü Ñ4 âûðàæåíà â ìèêðîôàðàäàõ.

Åñëè èçìåðåíèå ïðîâîäèëîñü íà ÷àñòîòå f’, îòëè÷íîé îò 50Ãö, òî tgδ = (f’/50)C4

Êîãäà èçìåðåíèå òàíãåñíà óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü ïðîèçâîäèòñÿ íà íåáîëüøèõ îòðåçêàõ êàáåëÿ èëè îáðàçöàõ èçîëÿöèîííûõ ìàòåðèàëîâ, èç-çà èõ ìàëîé åìêîñòè íåîáõîäèìû ýëåêòðîííûå óñèëèòåëè (íàïðèìåð, òèïà Ô-50-1 ñ êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ îêîëî 60). Ñëåäóåò èìåòü â âèäó, ÷òî ìîñò ó÷èòûâàåò ïîòåðè â ïðîâîäå, ñîåäèíÿþùåì ìîñò ñ èñïûòóåìûì îáúåêòîì, è èçìåðåííîå çíà÷åíèå òàíãåíñà óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü áóäåò áîëüøå äåéñòâèòåëüíîãî íà 2πfRzCx, ãäå Rz ñîïðîòèâëåíèå ïðîâîäà.

Ïðè èçìåðåíèÿõ ïî ñõåìå ïåðåâåðíóòîãî ìîñòà ðåãóëèðóåìûå ýëåìåíòû èçìåðèòåëüíîé ñõåìû íàõîäÿòñÿ ïîä âûñîêèì íàïðÿæåíèåì, ïîýòîìó ðåãóëèðîâàíèå ýëåìåíòîâ ìîñòà ëèáî ïðîèçâîäÿò è à ðàññòîÿíèè ñ ïîìîùüþ èçîëèðóþùèõ øòàíã, ëèáî îïåðàòîðà ïîìåùàþò â îáùåì ýêðàíå ñ èçìåðèòåëüíûìè ýëåìåíòàìè.

Òàíãåíñ óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü òðàíñôîðìàòîðîâ è ýëåêòðè÷åñêèõ ìàøèí èçìåðÿþò ìåæäó êàæäîé îáìîòêîé è êîðïóñîì ïðè çàçåìëåííûõ ñâîáîäíûõ îáìîòêàõ.

Âëèÿíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ

Ðàçëè÷àþò ýëåêòðîñòàòè÷åñêèå è ýëåêòðîìàãíèòíûå âëèÿíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ. Ýëåêòðîìàãíèòíûå âëèÿíèÿ èñêëþ÷àþòñÿ ïîëíûì ýêðàíèðîâàíèåì. Èçìåðèòåëüíûå ýëåìåíòû ðàçìåùàþò â ìåòàëëè÷åñêîì êîðïóñå (íàïðèìåð, ìîñòû Ð5026 è Ð595). Ýëåêòðîñòàòè÷åñêèå âëèÿíèÿ ñîçäàþòñÿ íàõîäÿùèìèñÿ ïîä íàïðÿæåíèåì ÷àñòÿìè ÐÓ è ËÝÏ. Âåêòîð âëèÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ ìîæåò çàíèìàòü ëþáîå ïîëîæåíèå ïî îòíîøåíèþ ê âåêòîðó èñïûòàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ.

Èçâåñòíû íåñêîëüêî ñïîñîáîâ óìåíüøåíèÿ âëèÿíèÿ ýëåêòðîñòàòè÷åñêèõ ïîëåé íà ðåçóëüòàòû èçìåðåíèÿ tg δ:

îòêëþ÷åíèå íàïðÿæåíèÿ, ñîçäàþùåãî âëèÿþùåå ïîëå. Ýòîò ñïîñîá íàèáîëåå ýôôåêòèâåí, íî íå âñåãäà ïðèìåíèì ïî óñëîâèÿì ýíåðãîñíàáæåíèÿ ïîòðåáèòåëåé;
âûâîä îáúåêòà èñïûòàíèÿ èç çîíû âëèÿíèÿ. Öåëü äîñòèãàåòñÿ, íî òðàíñïîðòèðîâêà îáúåêòà íåæåëàòåëüíà è íå âñåãäà âîçìîæíà;
èçìåðåíèå íà ÷àñòîòå, îòëè÷íîé îò 50 Ãö. Ïðèìåíÿåòñÿ ðåäêî, òàê êàê òðåáóåò ñïåöèàëüíîé àïïàðàòóðû;
ðàñ÷åòíûå ìåòîäû èñêëþ÷åíèÿ ïîãðåøíîñòè;
ìåòîä êîìïåíñàöèè âëèÿíèé, ïðè êîòîðîì äîñòèãàåòñÿ ñîâìåùåíèå âåêòîðîâ èñïûòàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ è ÝÄÑ âëèÿþùåãî ïîëÿ.

Ñ ýòîé öåëüþ â öåïü ðåãóëèðîâàíèÿ íàïðÿæåíèÿ âêëþ÷àþò ôàçîðåãóëÿòîð è ïðè îòêëþ÷åííîì îáúåêòå èñïûòàíèÿ äîáèâàþòñÿ ðàâíîâåñèÿ ìîñòà. Ïðè îòñóòñòâèè ôàçîðåãóëÿòîðà ýôôåêòèâíîé ìåðîé ìîæåò ÿâèòüñÿ ïèòàíèå ìîñòà îò òîãî íàïðÿæåíèÿ òðåõôàçíîé ñèñòåìû (ñ ó÷åòîì ïîëÿðíîñòè), ïðè êîòîðîì ðåçóëüòàò èçìåðåíèÿ áóäåò ìèíèìàëüíûì. ×àñòî áûâàåò äîñòàòî÷íî âûïîëíèòü èçìåðåíèå ÷åòûðå ðàçà ïðè ðàçíûõ ïîëÿðíîñòÿõ èñïûòàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ è ïîäêëþ÷åíèè ãàëüâàíîìåòðà ìîñòà; Ïðèìåíÿþòñÿ êàê ñàìîñòîÿòåëüíî, òàê è äëÿ óòî÷íåíèÿ ðåçóëüòàòîâ, ïîëó÷åííûõ äðóãèìè ìåòîäàìè.

Источник