Электрической прочности

Предельная напряженность поля, при которой происходит пробой диэлектрика, называется его электрической прочностью. Электрическая прочность зависит не только от свойств диэлектрика, но также от многих условий, в которых он работает, например от рода тока, скорости изменения и времени воздействия электрического поля, температуры и влажности.

Изготовление многослойных коммутационных плат связано о созданием системы пленочных проводников и межслойной изоляции с высокой электрической прочностью на подложках большой площади (например, 60 X 48 мм).

Разрыв цепи в таких коммутаторах осуществляется механическим путем за счет быстрого размыкания контактов с помощью специального привода (пневматического, гидравлического, электромагнитного и др.). Контакты размещаются либо в глубоком вакууме (ря= 10~7ч-10~10 Па) [2.43], либо в среде с высокой электрической прочностью, например ше-стифтористой сере SF6 в жидком или газообразном (элегаз) состоянии [2.14, 2.44]. В обоих случаях обеспечивается быстрое восстановление изоляционных свойств межэлектродного зазора. При разрыве больших постоянных токов, присущих ИН, коммутаторы с подвижными контактами часто снабжаются дополнительными устройствами для создания паузы тока в период размыкания контактов. Обычно такие устройства содержат предварительно заряженный вспомогательный конденсатор, работающий гак же, как и в тиристорных коммутаторах. При создании паузы тока обеспечивается практически бездуговая коммутация цепи. Последовательно с коммутатором часто включается вспомогательный насыщающийся дроссель с узкой прямоугольной петлей гистерезиса [2.2, 2.44]. При протекании коммутационного тока от емкости и снижении полного тока в дросселе он выходит из насыщенного состояния, его индуктивность резко возрастает, что позволяет еш,е более снизить полный ток в коммутаторе во время размыкания контактов. Действительно, при разрыве цепи с индуктивностью создается ЭДС eL= — d*?Ljdt= —Ldi/dt — idLjdt. Первое слагаемое в правой части соответствует обычной ЭДС самоиндукции, направленной согласно с коммутируемым током (так как dijdt < 0), а второе слагаемое характеризует ЭДС, создаваемую за счет изменения индуктивности и направленную встречно по отношению к коммутируемому току (dL/di > 0). Эта ЭДС способствует бездуговой коммутации при разрыве цепи с ИН. Необходимая для создания паузы тока гп энергия конденсатора Wc связана с энергией, передаваемой в нагрузку WH, -л длительностью разрядного импульса tp соотношением [2.2] УС«0,25 Wu(tn/tp). Чем выше быстродействие коммутатора и меньше ?п, тем меньшая емкость требуется для создания паузы тока.

Практическое использование жидких диэлектриков э: ого типа с большим значением ег, например воды, затруднено из-за низкой электрической прочности. Под электрической прочностью понимают наибольшее значение напряженности Епр. при которой диэлектрик полностью теряет свои ичолируюшке свойства

Среди неполярных жидких диэлектриков наибольшее распространение получило нефтяное конденсаторное масло, обладающее высокой электрической прочностью (?„р = 250^-300 кВ/мм). Температурный диапазон составляет от —40 до +60° С, в котором ег = 2,2~2,3 практически неизменна. Этот диэлектрик широко применялся в ранее выпускаемых масляных, бумажномасляных конденсаторах.

Изоляционные материалы предназначены в основном для изоляции токопроводящих частей оборудования, аппаратов и проводов, повышения электрической прочности обмоток и индукционных катушек и как изоляционные опоры. Изоляционные материалы разделяются на материалы природного происхождения (асбест, слюда) и искусственные, выполненные на основе стекловолокна и синтетических смол. Последние обладают высокой механической и электрической прочностью, влагостойкостью и нагрево-стойкостью.

Пленочные материалы (пленки). Эти материалы обладают повышенной нагревостсйкостью. В сочетании с другими материалами позволяют получить электрически прочную и влагостойкую изоляцию. Электрокартон, оклеенный с одной или двух сторон триацетатной пленкой, называется пленкоэлектрокартоном. Современные полиэтилентерефта-латные пленки - лавсан, терфан, мелинекс и другие -обладают высокой электрической прочностью (порядка 200 кВ/мм), нагревостойкостью (120°С и более) и механической прочностью.

Текстолит представляет собой также слоистый прессованный материал из хлопчатобумажной ткани, пропитанной смолой. Используется вместо гетинакса в тех случаях, когда необходима высекая механическая прочность материала. Выпускается в виде листов, трубок, стержней и цилиндров. Широко применяются две марки: А, обладающая более высокой электрической прочностью, и Б, обладающая лучшей механической прочностью и влагостойкостью.

Стеклотекстолит изготовляют прессованием стеклоткани, пропитанной теплостойкой смолой. Этот материал обладает высокой электрической прочностью (до 20 кВ/мм), высокой нагревостойкостью (180 — 225 °С) и влагостойкостью.

Слюдяные изоляционные материалы (миканит, микалента) состоят из листочков слюды, склеенных смолой или лаком. Миканиты различают твердые (прокладочные) ПМГ, ПФГ, гибкие ГМС, ГФС и формовочные ФМГ и ФФГ. Они обладают высокой нагревостойкостью (130—180 °С), влагостойкостью и электрической прочностью (15 — 20 кВ/мм).

Стеатит — керамический материал. Обладает высокой электрической прочностью (30 — 50 кВ/мм) и применяется для изготовления ответственных изоляторов.

Сведения об электрической прочности диэлектриков приводятся в справочной литературе. В качестве примера укажем, что при длительном воздействии электрического поля с частотой / = 50 Гц электрическая прочность воздуха 2 — 3, дерева 2,5 — 5, резины мягкой 15 — 25, трансформаторного масла 16 — 20, фарфора 15 — 20 МВ/м.

Номинальной мощностью РНом двигателя общего назначения длительного режима работы называется мощность, которую двигатель может длительно развивать на валу, нагреваясь при этом до допустимой температуры, обусловленной классом изоляции его обмоток. В двигателе возникают потери мощности, которые нагревают его. Вначале, когда двигатель имеет температуру окружающей среды, большая часть мощности потерь расходуется на повышение его температуры, а меньшая рассеивается в окружающую среду. С повышением температуры двигателя большая часть мощности потерь рассеивается в окружающую среду. По прошествии определенного времени наступает тепловое равновесие: вся мощность потерь, выделяющихся в двигателе, рассеивается в окружающую среду, и температура двигателя при заданной нагрузке остается неизменной. Повышение температуры двигателя выше допустимой вызывает ухудшение механической и электрической прочности изоляции. При этом изменяется структура изоляции и в конце концов происходит ее пробой и выход двигателя из строя. Можно ли нагружать двигатель мощностью больше номинальной? Можно кратковременно, если до этого двигатель работал с недогрузкой и его температура была ниже допустимой. Длительность и степень перегрузки в совокупности должны быть такими, чтобы в результате температура двигателя не превышала допустимую.

При отключении двигателей параллельного и смешанного возбуждения э. д. с., индуктируемая в обмотке возбуждения, может достигать значений, опасных для электрической прочности изоляции обмотки. Для уменьшения этой э. д. с. обмотку возбуждения замыкают на разрядный резистор или создают разрядный контур.

Электрический контроль состоит из замеров сопротивлений и напряжений в соответствии с программой контроля, составления диаграмм контроля и сравнения их с нормой. Кроме того, осуществляется проверка электрической прочности и сопротивления изоляции. Этот вид контроля является основным для РЭА, степень его глубины, а также выбор контролируемых параметров в большой степени определяются видом конкретной аппаратуры.

КРУ нашли применение в РУ с.н. тепловых и атомных электростанций, распределительных подстанциях энергосистем, преобразовательных подстанциях, подстанциях промышленных и сельскохозяйственных предприятий и др. Общие требования к КРУ по конструкции, механической стойкости, электрической прочности изоляции, устойчивости к внешним воздействиям, нагреву при длительной работе и токах КЗ, стойкости к сквозным токам КЗ, к коммутационной способности, надежности и безопасности приведены в ГОСТ 14693—77. Кроме общих требований к КРУ предъявляется ряд требований, относящихся к специфике назначения каждого конкретного вида. Например, конструкция КРУН должна облегчить их нормальную эксплуатацию на открытом воздухе, в любую погоду, в любом климатическом районе, на который они рассчитаны.

Вследствие тяжелых условий работы экскаватора должны быть предъявлены особые требования к механической и электрической прочности и конструктивной надежности всего электрического оборудования.

Скреперные лебедки. Обычно имеют асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Управление лебедкой осуществляется с помощью механических муфт и тормозов. Режим работы двигателя — длительный, с переменной нагрузкой. Нагрузка резко меняется в широких пределах и носит пиковый характер. Поэтому к электродвигателю лебедки предъявляются требования высокой механической и электрической прочности и значительной перегрузочной способности.

Уменьшение удельной электрической прочности диэлектрических пленок также объясняется главным об-эазом неравномерностью их толщины и наличием боль-иого числа пор, воронок и других образований в микроструктуре пленок, ослабляющих электрическую проч-иость диэлектрических слоев.

Провода с изоляцией из поливинилхлорида и облученного полиэтилена используются в насосах фирмы Hayward Tyler. Провода с изоляцией из поливинилхлорида довольно гибкие, их можно сгибать без нарушения механической и электрической прочности радиусом, примерно равным трем диаметрам провода.

Для повышения электрической прочности изоляции и собственной емкости обмоток, закрепления витков провода, повышения механической прочности намоточных изделий, их тепловой и химической стойкости применяют пропитку, лакировку, обволакивание и заливку.

Электрический монтаж включает следующие операции: 1) подготовку проводов к монтажу — нарезку, снятие и заделку изоляции-на концах проводов, лужение, гибку по шаблонам и сборку жгутов; 2) монтаж проводов — крепление монтажных проводов к выводам электрорадиоэлементов, лепесткам расшивочных панелей и обеспечение электрического соединения пайкой, сваркой, обжатием ил» накруткой; 3) проверку правильности монтажных соединений к электрической прочности монтажа.