डायलेक्ट्रिक नुकसान स्पर्शिका, डायलेक्ट्रिक नुकसान निर्देशांक मोजमाप

डायलेक्ट्रिक नुकसान म्हणजे विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली इन्सुलेट सामग्रीमध्ये विरघळलेली ऊर्जा.

विद्युत क्षेत्रामध्ये उर्जा विसर्जित करण्याची डायलेक्ट्रिकची क्षमता सामान्यतः डायलेक्ट्रिक नुकसानाचा कोन आणि कोन डायलेक्ट्रिक नुकसानाच्या स्पर्शिकेद्वारे दर्शविली जाते... चाचणीमध्ये, डायलेक्ट्रिक हे कॅपेसिटरचे डायलेक्ट्रिक मानले जाते, कॅपेसिटन्स आणि कोन मोजले जातात. δ, कॅपेसिटिव्ह सर्किटमधील वर्तमान आणि व्होल्टेजमधील फेज कोन 90 ° पर्यंत पूरक आहे. या कोनाला डायलेक्ट्रिक लॉस अँगल म्हणतात.

पर्यायी व्होल्टेजसह, इन्सुलेशनमध्ये विद्युतप्रवाह वाहतो, जो लागू केलेल्या व्होल्टेजसह टप्प्यात असतो ϕ (चित्र 1), 90 अंशांपेक्षा कमी. सक्रिय प्रतिकाराच्या उपस्थितीमुळे, लहान कोनात ई-मेल δ.

तांदूळ. १.नुकसानांसह डायलेक्ट्रिकद्वारे प्रवाहांचे वेक्टर आकृती: यू — डायलेक्ट्रिकवरील व्होल्टेज; मी डायलेक्ट्रिकद्वारे एकूण प्रवाह आहे; Ia, Ic — अनुक्रमे एकूण प्रवाहाचे सक्रिय आणि कॅपेसिटिव्ह घटक; ϕ लागू व्होल्टेज आणि एकूण विद्युत् प्रवाह यांच्यातील फेज शिफ्ट कोन आहे; δ हा एकूण प्रवाह आणि त्याचा कॅपेसिटिव्ह घटक यांच्यातील कोन आहे

वर्तमान Ia च्या सक्रिय घटकाच्या कॅपेसिटिव्ह घटक Ic च्या गुणोत्तराला डायलेक्ट्रिक नुकसान कोनाची स्पर्शिका म्हणतात आणि टक्केवारी म्हणून व्यक्त केली जाते:

तोटा नसलेल्या आदर्श डायलेक्ट्रिकमध्ये, कोन δ = 0 आणि त्यानुसार, टॅन δ = 0. ओले आणि इतर इन्सुलेशन दोषांमुळे डायलेक्ट्रिक लॉस करंट आणि tgδ च्या सक्रिय घटकामध्ये वाढ होते. या प्रकरणात सक्रिय घटक कॅपेसिटिव्हपेक्षा खूप वेगाने वाढतो, टॅन δ निर्देशक इन्सुलेशन स्थितीतील बदल आणि त्यातील नुकसान प्रतिबिंबित करतो. थोड्या प्रमाणात इन्सुलेशनसह, विकसित स्थानिक आणि केंद्रित दोष शोधणे शक्य आहे.

डायलेक्ट्रिक नुकसान स्पर्शिका मापन

कॅपेसिटन्स आणि डायलेक्ट्रिक लॉस एंगल (किंवा tgδ) मोजण्यासाठी, कॅपॅसिटरचे समतुल्य सर्किट हे सिरीजमध्ये (सिरीज सर्किट) कनेक्ट केलेले सक्रिय प्रतिरोधक किंवा समांतर (समांतर सर्किट) मध्ये जोडलेले सक्रिय प्रतिरोध असलेले आदर्श कॅपेसिटर म्हणून दर्शविले जाते. ).

मालिका सर्किटसाठी, सक्रिय शक्ती आहे:

P = (U2ωtgδ)/(1 + tg2δ), tgδ = ωCR

समांतर सर्किटसाठी:

P = U2ωtgδ, tgδ = 1 /(ωСR)

जेथे B. — आदर्श कॅपेसिटरची क्षमता; R — सक्रिय प्रतिकार.

डायलेक्ट्रिक नुकसानाचा सेन्स एंगल सामान्यत: युनिटीच्या शंभरावा किंवा दशांशपेक्षा जास्त नसतो (म्हणून डायलेक्ट्रिक नुकसानाचा कोन सहसा टक्केवारी म्हणून दर्शविला जातो), नंतर 1 + tg2δ≈ 1, आणि मालिका आणि समांतर समतुल्य सर्किट्ससाठी नुकसान P = U2ωtgδ, tgδ = 1 / (ωCR)

नुकसानाचे मूल्य डायलेक्ट्रिकवर लागू केलेल्या व्होल्टेज आणि वारंवारतेच्या चौरसाच्या प्रमाणात असते, जे उच्च व्होल्टेज आणि उच्च वारंवारता उपकरणांसाठी इलेक्ट्रिकल इन्सुलेट सामग्री निवडताना विचारात घेतले पाहिजे.

डायलेक्ट्रिकला विशिष्ट मूल्य UO वर लागू केलेल्या व्होल्टेजमध्ये वाढ झाल्यामुळे, डायलेक्ट्रिकमध्ये उपस्थित वायू आणि द्रव समावेशाचे आयनीकरण सुरू होते, तर δ आयनीकरणामुळे होणाऱ्या अतिरिक्त नुकसानांमुळे झपाट्याने वाढू लागते. U1 वर, गॅस ionized आणि कमी होतो (Fig. 2).

तांदूळ. 2. आयनीकरण वक्र tgδ = f (U)

UO (सामान्यत: 3 - 10 kV) पेक्षा कमी व्होल्टेजवर मोजले जाणारे डायलेक्ट्रिक नुकसान स्पर्शिका. व्होल्टेज पुरेशी इन्स्ट्रुमेंट संवेदनशीलता राखून चाचणी उपकरणाची सोय करण्यासाठी निवडले जाते.

म्हणजे डायलेक्ट्रिक नुकसानाची स्पर्शिका (tgδ) 20 डिग्री सेल्सिअस तापमानासाठी सामान्य केली जाते, म्हणून मोजमाप सामान्यीकृत तापमानाच्या जवळ (10 - 20 ОС) तापमानात केले पाहिजे. या तापमान श्रेणीमध्ये, डायलेक्ट्रिक नुकसानातील बदल लहान आहे आणि काही प्रकारच्या इन्सुलेशनसाठी, मोजलेल्या मूल्याची 20 डिग्री सेल्सिअसच्या सामान्यीकृत मूल्याशी पुनर्गणना न करता तुलना केली जाऊ शकते.

चाचणी ऑब्जेक्टच्या मापन परिणामांवर आणि मापन सर्किटच्या आसपास गळती करंट आणि बाह्य इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डचा प्रभाव दूर करण्यासाठी, संरक्षक रिंग आणि स्क्रीनच्या रूपात संरक्षक उपकरणे स्थापित केली जातात.ग्राउंडेड शील्ड्सच्या उपस्थितीमुळे स्ट्रे कॅपेसिटन्स होतात; त्यांच्या प्रभावाची पूर्तता करण्यासाठी, संरक्षण पद्धत सहसा वापरली जाते — व्होल्टेज मूल्य आणि टप्प्यात समायोज्य.

ते सर्वात सामान्य आहेत ब्रिज मापन सर्किट कॅपेसिटन्स स्पर्शिका आणि डायलेक्ट्रिक नुकसान.

डीसी इन्सुलेशन प्रतिरोध मोजून प्रवाहकीय पुलांमुळे होणारे स्थानिक दोष उत्तम प्रकारे शोधले जातात. टॅन δ चे मापन MD-16, P5026 (P5026M) किंवा P595 प्रकारच्या AC ब्रिजसह केले जाते, जे मूलत: कॅपेसिटन्स मीटर (शेरिंग ब्रिज) आहेत. पुलाचा एक योजनाबद्ध आकृती अंजीर मध्ये दर्शविला आहे. 3.

या योजनेमध्ये, लॉसलेस कॅपेसिटर C आणि रेझिस्टर R च्या मालिका कनेक्शनसह समतुल्य सर्किटशी संबंधित अलगाव संरचनेचे पॅरामीटर्स निर्धारित केले जातात, ज्यासाठी tan δ = ωRC, जेथे ω ही नेटवर्कची कोनीय वारंवारता आहे.

मापन प्रक्रियेमध्ये रेझिस्टरचा प्रतिकार आणि कॅपेसिटर बॉक्सची कॅपेसिटन्स क्रमिकपणे समायोजित करून ब्रिज सर्किटचे संतुलन (संतुलन) होते. जेव्हा पुल समतोल स्थितीत असतो, P ने दर्शविल्याप्रमाणे, समानता समाधानी असते. जर कॅपेसिटन्स C चे मूल्य मायक्रोफॅराड्समध्ये व्यक्त केले असेल, तर नेटवर्क f = 50 Hz च्या औद्योगिक वारंवारतेवर आपल्याकडे ω = 2πf = 100π असेल आणि म्हणून tan δ% = 0.01πRC असेल.

P525 पुलाचा एक योजनाबद्ध आकृती अंजीर मध्ये दर्शविला आहे. 3.

तांदूळ. 3. एसी मेजरिंग ब्रिज P525 चे योजनाबद्ध आकृती

इन्सुलेशन वर्ग आणि साइटच्या क्षमतेनुसार 1 kV पर्यंत आणि 1 kV (3-10 kV) वरील व्होल्टेजसाठी मोजमाप शक्य आहे. व्होल्टेज मोजणारा ट्रान्सफॉर्मर उर्जा स्त्रोत म्हणून काम करू शकतो. ब्रिजचा वापर बाह्य एअर कॅपेसिटर C0 सह केला जातो.टॅन δ मोजताना उपकरणांच्या समावेशाचा एक योजनाबद्ध आकृती अंजीर मध्ये दर्शविला आहे. 4.

तांदूळ. 4. डायलेक्ट्रिक नुकसानाच्या कोनाची स्पर्शिका मोजताना चाचणी ट्रान्सफॉर्मरचे कनेक्शन आकृती: S — स्विच; टॅब - ऑटोट्रान्सफॉर्मर समायोजन; SAC — चाचणी ट्रान्सफॉर्मर T साठी पोलॅरिटी स्विच

दोन ब्रिज स्विचिंग सर्किट्स वापरल्या जातात: तथाकथित सामान्य किंवा सरळ, ज्यामध्ये मोजमाप घटक पी चाचणी केलेल्या इन्सुलेटिंग स्ट्रक्चरच्या इलेक्ट्रोडपैकी एक आणि ग्राउंड दरम्यान जोडलेला असतो आणि उलट असतो, जेथे तो चाचणी केलेल्या इलेक्ट्रोड दरम्यान जोडलेला असतो. ऑब्जेक्ट आणि पुलाचे हाय-व्होल्टेज टर्मिनल. सामान्य सर्किट वापरले जाते जेव्हा दोन्ही इलेक्ट्रोड जमिनीपासून वेगळे केले जातात, उलट केले जातात - जेव्हा एक इलेक्ट्रोड जमिनीशी घट्टपणे जोडलेला असतो.

हे लक्षात ठेवले पाहिजे की नंतरच्या प्रकरणात पुलाचे वैयक्तिक घटक पूर्ण चाचणी तणावाखाली असतील. इन्सुलेशन वर्ग आणि साइटच्या क्षमतेनुसार 1 kV पर्यंत आणि 1 kV (3-10 kV) च्या वरच्या व्होल्टेजवर मापन शक्य आहे. व्होल्टेज मोजणारा ट्रान्सफॉर्मर उर्जा स्त्रोत म्हणून काम करू शकतो.

ब्रिजचा वापर बाह्य संदर्भ एअर कॅपेसिटरसह केला जातो. पूल आणि आवश्यक उपकरणे चाचणी साइटच्या अगदी जवळ ठेवली आहेत आणि कुंपण स्थापित केले आहे. चाचणी ट्रान्सफॉर्मर टी पासून मॉडेल कॅपेसिटर सी कडे नेणारी वायर, तसेच ब्रिज P च्या कनेक्टिंग केबल्स, जे व्होल्टेजखाली आहेत, कमीतकमी 100-150 मि.मी.ने ग्राउंड केलेल्या वस्तूंमधून काढून टाकणे आवश्यक आहे. ट्रान्सफॉर्मर टी आणि त्याचे रेग्युलेटिंग डिव्हाईस TAB ( LATR) पुलापासून किमान 0.5 मीटर अंतरावर असणे आवश्यक आहे.ब्रिज, ट्रान्सफॉर्मर आणि रेग्युलेटर हाऊसिंग तसेच ट्रान्सफॉर्मर दुय्यम वळणाचे एक टर्मिनल, मातीयुक्त असणे आवश्यक आहे.

निर्देशक tan δ हे सहसा ऑपरेशनल स्विचगियर क्षेत्रामध्ये मोजले जाते, आणि चाचणी ऑब्जेक्ट आणि स्विचगियर घटकांमध्ये नेहमीच कॅपेसिटिव्ह कनेक्शन असल्याने, चाचणी ऑब्जेक्टमधून प्रभावित करंट प्रवाहित होतो. हा प्रवाह, जो प्रभावित करणार्‍या व्होल्टेजच्या व्होल्टेज आणि टप्प्यावर आणि कनेक्शनच्या एकूण कॅपॅसिटन्सवर अवलंबून असतो, यामुळे इन्सुलेशन स्थितीचे चुकीचे मूल्यांकन होऊ शकते, विशेषत: लहान कॅपॅसिटन्स असलेल्या वस्तूंवर, विशिष्ट बुशिंगमध्ये (1000-2000 पर्यंत. pF).

ब्रिज सर्किटचे घटक आणि संरक्षणात्मक व्होल्टेज वारंवार समायोजित करून पुलाचा समतोल साधला जातो, ज्यासाठी समतोल निर्देशक कर्णात किंवा स्क्रीन आणि कर्ण दरम्यान समाविष्ट केला जातो. बॅलन्स इंडिकेटरच्या एकाचवेळी समावेशासह त्याद्वारे विद्युत प्रवाह नसल्यास पूल संतुलित मानला जातो.

ब्रिज बॅलन्सिंगच्या वेळी

Gde f ही सर्किटला पुरवणाऱ्या पर्यायी विद्युत् प्रवाहाची वारंवारता आहे

° Cx = (R4 / Rx) कं

स्थिर प्रतिकार R4 104/π Ω या प्रकरणात tgδ = C4 च्या बरोबरीने निवडला जातो, जेथे कॅपेसिटन्स C4 मायक्रोफॅरॅड्समध्ये व्यक्त केला जातो.

जर मोजमाप 50Hz व्यतिरिक्त f' फ्रिक्वेन्सीसह केले असेल, तर tgδ = (f '/ 50) C4

जेव्हा केबलच्या लहान भागांवर किंवा इन्सुलेट सामग्रीच्या नमुन्यांवर डायलेक्ट्रिक नुकसान स्पर्शिकेचे मापन केले जाते; त्यांच्या कमी क्षमतेमुळे, इलेक्ट्रॉनिक अॅम्प्लीफायर्स आवश्यक आहेत (उदाहरणार्थ, सुमारे 60 च्या वाढीसह F-50-1 प्रकार).लक्षात घ्या की ब्रिजला चाचणी ऑब्जेक्टशी जोडणार्‍या वायरमधील नुकसान लक्षात घेते आणि मोजलेले डायलेक्ट्रिक नुकसान स्पर्शिका मूल्य 2πfRzCx वर अधिक वैध असेल, जेथे Rz — वायरचा प्रतिकार.

इनव्हर्टेड ब्रिज स्कीमनुसार मोजमाप करताना, मापन सर्किटचे समायोज्य घटक उच्च व्होल्टेज अंतर्गत असतात, म्हणून ब्रिज घटकांचे समायोजन एकतर इन्सुलेटिंग रॉड्स वापरून अंतरावर केले जाते किंवा ऑपरेटरला मापनासह सामान्य स्क्रीनमध्ये ठेवले जाते. घटक.

ट्रान्सफॉर्मर्स आणि इलेक्ट्रिकल मशीन्सच्या डायलेक्ट्रिक लॉस अँगलची स्पर्शिका प्रत्येक वळण आणि ग्राउंड फ्री विंडिंगसह घरांमध्ये मोजली जाते.

इलेक्ट्रिक फील्ड प्रभाव

विद्युत क्षेत्राच्या इलेक्ट्रोस्टॅटिक आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रभावांमध्ये फरक करा. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रभाव पूर्ण संरक्षणाद्वारे वगळले जातात. मोजमाप करणारे घटक मेटल हाऊसिंगमध्ये ठेवलेले असतात (उदा. पुल P5026 आणि P595). इलेक्ट्रोस्टॅटिक प्रभाव स्विचगियर आणि पॉवर लाईन्सच्या थेट भागांद्वारे तयार केले जातात. परिणामकारक व्होल्टेज वेक्टर चाचणी व्होल्टेज वेक्टरच्या संदर्भात कोणतीही स्थिती व्यापू शकतो.

टॅन δ मापनांच्या परिणामांवर इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डचा प्रभाव कमी करण्याचे अनेक मार्ग आहेत:

• प्रभावित क्षेत्र निर्माण करणारा व्होल्टेज बंद करणे. ही पद्धत सर्वात प्रभावी आहे, परंतु ग्राहकांना ऊर्जा पुरवठ्याच्या बाबतीत नेहमीच लागू होत नाही;

• प्रभाव क्षेत्रातून चाचणी ऑब्जेक्ट मागे घेणे. ध्येय साध्य झाले आहे, परंतु ऑब्जेक्टची वाहतूक करणे अवांछित आहे आणि नेहमीच शक्य नसते;

• 50 Hz पेक्षा इतर वारंवारता मोजणे. हे क्वचितच वापरले जाते कारण त्यासाठी विशेष उपकरणे आवश्यक असतात;

• त्रुटी वगळण्यासाठी संगणकीय पद्धती;

• प्रभावांच्या भरपाईची एक पद्धत, ज्यामध्ये चाचणी व्होल्टेजच्या वेक्टरचे संरेखन आणि प्रभावित क्षेत्राचे EMF साध्य केले जाते.

या उद्देशासाठी, व्होल्टेज रेग्युलेशन सर्किटमध्ये फेज शिफ्टर समाविष्ट केले आहे आणि, जेव्हा चाचणी ऑब्जेक्ट बंद केला जातो, तेव्हा ब्रिज बॅलन्स प्राप्त केला जातो. फेज रेग्युलेटरच्या अनुपस्थितीत, थ्री-फेज सिस्टीमच्या या व्होल्टेजमधून (ध्रुवीयपणा लक्षात घेऊन) पुलाचा पुरवठा करणे हे एक प्रभावी उपाय असू शकते, अशा परिस्थितीत मापन परिणाम कमीतकमी असेल. चाचणी व्होल्टेजच्या वेगवेगळ्या ध्रुवीयतेसह आणि जोडलेल्या ब्रिज गॅल्व्हनोमीटरसह चार वेळा मोजमाप करणे पुरेसे असते; ते स्वतंत्रपणे आणि इतर पद्धतींद्वारे प्राप्त केलेले परिणाम सुधारण्यासाठी वापरले जातात.