13 Дәріс Электр қондырғыларының электрлік оқшауламасын сынау

Дәріс мақсаты:

Дәріс мазмұны:

1. Сынау кернеуі

2. Разрядты кернеудің статикалық сипаттамасы

3. Электр қондырғыларының электрлік оқшауламасын сынау әдісі

4. Сынау қондырғылары

1. Оқшауламаның ақаулары және олардың пайда болу механизмдері. Пайдалану кезінде оқшауламаға электрлік, механикалық және жылулық жүктемелер әсер етеді де, оның қасиеттерін біртіндеп нашарлататын оқшаулама кедергісінің азаюы, диэлектрлік шығынның өсуі, электрлік беріктігінің нашарлауы сияқты жағымсыз құбылыстарға соқтырады. Оқшаулама қасиеттерінің нашарлау үрдістерін оқшауламаның ескіруі деп атайды. Бұл өзгерулер қайтымсыз сипат алады және оқшауламаның тесілуімен бітеді де оқшауламалық конструкцияның жұмыс мерзімі шектеледі.

Оқшауламаға әсер етудің төрт түрі және оқшаулама ескіруінің төрт үрдісі бар:

• электр өрісінің үлкен кернеулігінде мүмкін болатын иондануға байланысты электрлік жүктемелер – оқшауламаның электрлік ескіруі;

• оқшауламаны біртіндеп іруге немесе жарықтың пайда болуына әкелетін жылулық жүктемелер– оқшауламаның жылулық ескіруі;

• қатты оқшауламада жарықтың пайда болуына және үдеуіне әкелетін механикалық жүктемелер – механикалық ескіру;

• қоршаған ортадан ылғалдың өтіп кетуі – оқшауламаның ылғалдануы.

Оқшауламада пайда болатын ақаулар шоғырланған (жарықтар, газды қосылыстар, эрозия, оқшауламаның аз көлемде ылғалдануы) және оқшауламаның бетін немесе едәуір көлемді алатын таралған болып бөлінеді.

Қатты оқшауламаның электрлік ескіруі оқшаулама бойындағы разрядтық үрдістердің пайда болуынан болады. Электрлік ескіру электр өрісінің орташа кернеулігінде оқшауламаның қысқа уақыттық электрлік беріктігінен едәуір аз (5-20 есе) аралықта орын алуы мүмкін. Кернеу ұлғайған сайын, электрлік ескіру екпіні де өседі. Ішкі оқшауламаның электрлік ескіруінің негізгі себебі аракідік разрядтардың орын алуында, яғни, разрядтық үрдістер тек оқшауламалық аралықтың бір бөлігінде ғана таралуынан болады деуге болады. Олар оқшауламаның әлсіреген жерлерінде: газды қосылыстарда, өріс кернеулігінің кенет күшейетін жерлерінде пайда болады. Аракідік разрядтар газ қосылуларында аса қауіп туғызады, өйткені олар қатты оқшауламаның қатты немесе сұйық компоненттеріндегі разрядтарға қарағанда аздау кернеуде пайда болады. Соңғысы газды аралықтың аз диэлектрлік өтімділігіне байланысты және ондағы электр өрісінің кернеулігі де сәйкесінше үлкен, сонымен бірге, қатты немесе сұйық оқшауламамен салыстырғанда электрлік беріктігі аз болады.

Аракідік разрядтардың даму заңдылығын ауыстыру сұлбасымен көрсетуге болады (4.1-сурет).

4.1-сурет. Газды қосылыстардағы аракідік разрядтардың дамуының сұлбасы

4.1-суретте – газды қосылыстардың сыйымдылығы, – газды қосылыстармен тізбектей қосылған оқшаулама бөлігінің сыйымдылығы, – оқшауламаның қалған бөлігінің сыйымдылығы. Оқшауламаға айнымалы кернеу берілгенде ауалық қосылыста сыйымдылықты бөлгішпен анықталатын уақыт өтуімен өзгеретін кернеу болады:

,

және осылай газды қосылыстың тесіп өту кернеуін алған соң сөндіру кернеуінің U деңгейіне дейін түсетін кенет кернеу түсуінен газды қосылыс тесіледі. Содан соң, оқшауламадағы кернеу ұлғаюы жалғасатын болса, онда газды қосылыстағы кернеу жоғарылайды да, тағы да тесіп өту болады, яғни, газды қосылыстағы аралықтың бірнеше рет тесіп өтуі жүреді. Кернеудің уақытқа тәуелділігінің графикалық бейнесі 4.2-суретте көрстеілген.

Аракідік разрядтардың әсерінен оқшауламаның микрокөлемі біртіндеп бұзылады, газды қосылыстардың мөлшері электр өрісінің бағытымен ұлғаяды да, соңы оқшауламаның тесілуіне ұласады.

Тұрақты кернеуде аракідік разрядтардың интенсивтілігі әлсіздеу болады, өйткені газды қосылыстың сыйымдылығының зарядталуы оқшаулама арқылы токтың ағып кетуі (әдетте, сыйымдылықты токтардан едәуір аз) есебінен болады.

Аракідік разрядтармен тиімді күресу шарасы оқшауламаны сіңіру болып табылады. Ауалық қосылыстың кернеуін азайта отырып, сыйымдылықты ұлғайтып, ауаны диэлектрліктік өтімділігі сұйық диэлектрикпен ауыстырады; сұйық диэлектриктің электрлік беріктігі газдың электрлік беріктігінен біраз жоғары болады.

Аракідік разрядтардың әсерінен оқшауламаның микрокөлемі біртіндеп бұзылады, газды қосылыстардың мөлшері электр өрісінің бағытымен ұлғаяды да, соңы оқшауламаның тесілуіне ұласады.

Тұрақты кернеуде аракідік разрядтардың интенсивтілігі әлсіздеу болады, өйткені газды қосылыстың сыйымдылығының зарядталуы оқшаулама арқылы токтың ағып кетуі (әдетте, сыйымдылықты токтардан едәуір аз) есебінен болады.

4.2-сурет. Аракідік разрядтағы кернеудің уақытқа тәуелділігі

Аракідік разрядтардың әсерінен оқшауламаның микрокөлемі біртіндеп бұзылады, газды қосылыстардың мөлшері электр өрісінің бағытымен ұлғаяды да, соңы оқшауламаның тесілуіне ұласады.

Тұрақты кернеуде аракідік разрядтардың интенсивтілігі әлсіздеу болады, өйткені газды қосылыстың сыйымдылығының зарядталуы оқшаулама арқылы токтың ағып кетуі (әдетте, сыйымдылықты токтардан едәуір аз) есебінен болады.

Аракідік разрядтармен тиімді күресу шарасы оқшауламаны сіңіру болып табылады. Ауалық қосылыстың кернеуін азайта отырып, сыйымдылықты ұлғайтып, ауаны диэлектрліктік өтімділігі сұйық диэлектрикпен ауыстырады; сұйық диэлектриктің электрлік беріктігі газдың электрлік беріктігінен біраз жоғары болады.

Ішкі оқшауламаның жылулық ескіруі 60^оС - 130^оС аралығындағы оқшаулама температурасында жүретін әртүрлі химиялық реакциялардың үдеуі есебінен болады. Химиялық реакциялар материалдардың құрылымы мен қасиеттерінің біртіндеп өзгеруіне әкеледі.

Қатты оқшаулама үшін жылулық ескіру үрдісінде механикалық беріктіктің біртіндеп нашарлауы тән болады, яғни, механикалық жүктемелердің әсерінен оқшаулама ақауға ұшырайды да, соңы тесіп өтуге ұласады. Сұйық диэлектриктерде іріген өнімдер оқшауламаны ластайды және электрлік беріктігін азайтады. Органикалық оқшауламалар үшін температураның 10^оС көтерілуі оқшауламаның жұмыс мерзімін екі есе қысқартады.

Механикалық жүктемелерден де қатты оқшауламалардың ескіруі болады. Жүктеме әсерінен шоғырланған микроақаулардың реттелген қозғалысы туады да, осының есебінен микрожарықтардың өлшемі біртіндеп ұлғаяды. Күшті электр өрісінің әсерінен микрожарықтарда оқшауламаның бұзылуын үдететін аракідік разрядтар пайда болады.

Оқшауламаның ылғалдануы оқшаулама ескіруінің бір түрі болып табылады. Ылғал оқшауламаға негізінен қоршаған ортадан кіреді. Осыдан оқшаулама кедергісінің азаюы, қосымша қызу әсеріне байланысты диэлектрлік шығынның өсуі оқшауламаның жылулық ескіруіне жетелейді. Тегіс емес ылғалдану электр өрісін бұзып тесіп өту кернеуін азайтады.

Ылғалдану-қайтымды үрдіс, ылғалды оқшауламадан кептіру арқылы жоюға болады. Дегенмен, көлемді конструкцияларды кептіру үшін оны ұзақ уақытқа тоқтатып қоюға тура келеді, кейбір жағдайда оқшауламадан ылғалды кетіру мүмкін болмайды, мысалы, кабельдердің, кірістердің және т.б. қағазды-майлы оқшауламаларын кептіру мүмкін емес.

Ылғалдануды болдырмау үшін конструкцияларды, ауакептіргіштерді, майысқақ диафрагмаларды және басқа әдістерді қолданады.

Оқшауламаны профилактикалық сынаудың негізгі түрлері. Жоғарыда аталған оқшауламаның ескіру механизмдері оқшауламаға әсер ететін факторларды түгел қамти алмайды. Оқшауламаға ластанулар, сыртқы қызып кету, асқын кернеу, қысқа тұйықталулар қосымша әсер етеді. Бұл факторлардың оқшаулама сипаттамаларына әсері 4.1-кестеге енгізілген.

4.1-кесте

Оқшаулама сипаттамаларының әсер етуші факторларға тәуелді өзгеруі

Факторлар атауы	Өзгерулер
Ылғалдану	Кедергінің азаюы Сыйымдылықтың ұлғаюы tg δ ұлғаюы Температураның көтерілуі Кірістердегі қысымның ұлғаюы Трансформатор майының тесіп өту кернеуінің азаюы Химиялық құрамның өзгеруі Аракідік разрядтар
Ластану	Кедергінің азаюы tg δ ұлғаюы Температураның көтерілуі Трансформатор майының тесіп өту кернеуінің азаюы Химиялық құрамның өзгеруі Аракідік разрядтар
Асқын кернеу	Оқшауламаның тесілуі Аракідік разрядтар
Қызып кету	Кедергінің азаюы tg δ ұлғаюы Кірістердегі қысымның ұлғаюы Химиялық құрамның өзгеруі Аракідік разрядтар
Қысқа тұйықталулар	Оқшауламаға термиялық және динамикалық сыртқы әсерлер

Оқшауламаларды тексеру (диагностика) мен сынау әдістері бақылау үрдісінде оқшауламаның мүмкін болатын бұзылу белгісі мен электрлік әдістерді қолдану белгісі бойынша жіктеледі.

Мүмкін болатын бұзылу белгісі бойынша оқшауламаның бақылау әдістері үш топқа бөлінеді:

• оқшауламаның тесіп өту кернеуіне және әлсіз электр өрісінде (электрөткізгіштік пен полярлану құбылыстары) пайда болатын құбылыстарға негізделген жұмыстық кернеуге қарағанда аздау кернеуде жүргізілетін бұзушы емес бақылау әдістері;

• жұмыстық кернеуде жүргізілетін бұзушы емес бақылау әдістері, – негізінен, бұл аракідік разрядтарды, сонымен бірге жылулық және ультрадыбысты бақылау;

• бұзушы бақылау әдістері, жұмыстық кернеуге қарағанда жоғары кернеуді қолдануға байланысты болады және ақаулы жердегі оқшауламаның бұзылуын тездетеді; жоғарылатылған кернеуден ақау пайда болуына ықпал жасайды, ал оның өзі пайдалану кезінде оқшауламаның тесілуіне әкеледі

Электрлік әдістерді қолдану белгісі бойынша бақылау әдітері екі топқа бөлінеді:

• бақылауға арналған электрлік әдістер, кейінірек қарастырылады;

• бақылаудың электрлік емес әдістері: трансформаторлық майдағы газдардың хроматографиялық талдауы, бақылаудың ультрадыбыстық әдістері, радиотолқынды әдіс, жылулық әдіс, оптикоэлектрондық әдіс, рентгенографиялық әдіс.