Yalıtım kalite göstergeleri — direnç, absorpsiyon katsayısı, polarizasyon indeksi ve diğerleri

Dielektrik yalıtım, yalnızca iletken telleri birbirinden ayırmakla kalmayan, fiziksel olarak izole eden, aynı zamanda telleri çeşitli çevresel faktörlerin zararlı etkilerinden koruyan, herhangi bir kablonun zorunlu bir yalıtkan parçasıdır. Bir kablo bir veya daha fazla bu tür kılıfa sahip olabilir.

Bu mermilerin durumu, hem personel hem de ekipmanın çalışabilirliği için güvenlik açısından belirleyici kriterlerden biridir. Herhangi bir nedenle tellerin dielektrik yalıtımı koparsa, kazaya, insanlara elektrik çarpmasına ve hatta yangına neden olur. Ve yalıtım kalitesinin ihlali için birçok olası neden vardır:

• kurulum, onarım veya hafriyat çalışmaları sırasında mekanik hasar;

• nem veya sıcaklıktan kaynaklanan yalıtım hasarı;

• tellerin vicdansız elektrik bağlantısı;

• kablo için izin verilen akım parametrelerinin sistematik olarak aşılması;

• nihayet yalıtımın doğal eskimesi...

Yalıtımın kalitesinin göstergelerini düzenli olarak izlemek önemlidir.

Her halükarda, kabloların tamamen değiştirilmesi maddi olarak her zaman çok pahalıdır ve harekete geçmesi uzun zaman alır, elektrik kesintilerinden ve ekipmanın planlanmamış çalışmama sürelerinden işletmenin maruz kaldığı kayıp ve kayıplardan bahsetmiyorum bile. Hastanelere ve bazı stratejik öneme sahip tesislere gelince, bunlar için düzenli güç kaynağı rejiminin kesintiye uğraması genellikle kabul edilemez.

Bu nedenle, sorunu önlemek, yalıtımın bozulmasını önlemek, kalitesini zamanında kontrol etmek ve gerektiğinde kazaları ve sonuçlarını derhal onarmak, değiştirmek ve önlemek çok daha önemlidir. Bu amaçla, yalıtım kalite göstergelerinin ölçümleri gerçekleştirilir - her biri aşağıda açıklanacak olan dört parametre.

Her ne kadar yalıtkan madde aslında dielektrikve ideal bir düz kondansatör gibi elektrik akımını iletmemelidir, ancak az miktarda içinde ücretsiz yükler vardır. Ve dipollerin küçük bir yer değiştirmesi bile yalıtımın zayıf elektrik iletkenliğine (kaçak akım) neden olur.

Ayrıca nem veya kirin varlığı nedeniyle yalıtımda yüzey elektriksel iletkenliği de ortaya çıkar. Ve dielektrik kalınlığında doğru akımın etkisinden kaynaklanan enerji birikimi, bir tür dirençle şarj edilmiş gibi görünen bir tür küçük kapasitör olarak tamamen izole edilmiştir.

Prensip olarak, bir kablonun (veya bir elektrik makinesinin sargısının) yalıtımı, paralel bağlı üç devreden oluşan bir devre olarak temsil edilebilir: C kapasitansı, geometrik kapasitansı temsil eder ve yalıtımın hacim boyunca polarizasyonuna neden olur. , tellerin kapasitansı ve seri bağlı bir soğurma direncine sahip bir dielektrikin tüm hacmi, sanki kapasitör bir direnç üzerinden şarj edilmiş gibi. Son olarak, yalıtımın hacmi boyunca, dielektrik boyunca bir kaçak akıma neden olan bir kaçak direnci vardır.

Elektrik yalıtımının kalitesini karakterize eden parametreler

Elektrik yalıtımının, elektrikli ekipmanın çalışma modlarının ihlaline ve çalışma güvenliğine neden olmamasını sağlamak için, elektrik iletkenlik derecesi ile belirlenen yüksek kalitesinin sağlanması gerekir (elektrik iletkenliği ne kadar düşükse, o kadar yüksek). kalitedir).

Yalıtım gerilim altında açıldığında, yapının homojen olmaması ve büyüklüğü yalıtımın aktif ve kapasitif direnci ile belirlenen iletken kapanımların varlığı nedeniyle içinden elektrik akımları geçer. Yalıtımın kapasitesi, geometrik boyutlarına bağlıdır.Açıldıktan kısa bir süre sonra, bu kapasite, bir elektrik akımının geçişi ile birlikte yüklenir.

Genel olarak konuşursak, yalıtım yoluyla üç tür akım akar: polarizasyon, absorpsiyon ve sürekli akım. Denge durumu sağlanana kadar (hızlı polarizasyon) yalıtımdaki ilişkili yüklerin yer değiştirmesinin neden olduğu polarizasyon akımları o kadar kısa ömürlüdür ki genellikle tespit edilemezler.

Bu, bu tür akımların geçişinin enerji kayıpları ile ilişkili olmadığı gerçeğine yol açar, bu nedenle yalıtım direncinin eşdeğer devresinde, polarizasyon akımlarının geçişini hesaba katan dal, aktif direnç olmadan saf kapasite ile temsil edilir.

Gecikmeli polarizasyon işlemlerinden kaynaklanan batma akımı, dielektrikteki enerji kayıplarıyla ilgilidir (örneğin, dipoller alanın yönüne baktığında moleküllerin direncinin üstesinden gelmek için); bu nedenle eşdeğer direncin karşılık gelen kolu aynı zamanda bir aktif direnç içerir.

Son olarak, yalıtımda (gaz kabarcıkları, nem vb. Şeklinde) iletken kapanımların varlığı, geçiş kanallarının görünmesine yol açar.

Yalıtımın elektriksel iletkenliği (direnci), doğrudan ve alternatif gerilime maruz kaldığında farklıdır, çünkü alternatif gerilimde, soğurma akımları gerilime maruz kaldığı süre boyunca yalıtımdan geçer.

Sabit voltaja maruz kaldığında, yalıtımın kalitesi iki parametre ile karakterize edilir: aktif direnç ve kapasite, dolaylı olarak R60 / R15 oranı ile karakterize edilir.

İzolasyona alternatif bir voltaj uygulandığında, kaçak akımı bileşenlerine ayırmak (iletim akımı ve absorpsiyon akımı yoluyla) imkansızdır, bu nedenle yalıtımın kalitesi, içindeki enerji kaybı miktarına (dielektrik kayıpları) göre değerlendirilir. .

Kayıpların nicel özelliği, dielektrik kayıp teğet, yani 90°'ye kadar yalıtımdaki akım ile gerilim arasındaki açıya tümleyen açının tanjantıdır.İdeal yalıtım durumunda, akım vektörünün gerilim vektörünün 90 ° önünde olduğu bir kapasitör olarak temsil edilebilir. Yalıtımda ne kadar çok güç dağılırsa, dielektrik kayıp teğeti o kadar yüksek ve yalıtımın kalitesi o kadar kötü olur.

Elektrik tesisatlarının güvenlik gereksinimlerini ve çalışma şeklini karşılayan elektrik yalıtım seviyesini korumak için PUE, ağların yalıtım direncinin düzenlenmesini sağlar. Elektrik enerjisi tüketicileri için periyodik yalıtım testleri standardize edilmiştir.

1000 V'a kadar gerilime sahip bir dağıtım şebekesindeki iki bitişik sigorta arasındaki alandaki tüm iletkenlerin yanı sıra her bir iletken ile toprak arasındaki yalıtım direnci en az 0,5 MΩ olmalıdır. Çoğunlukla 1000 V'a kadar elektrik tesisatlarında izolasyon direncini ölçmek ve test etmek için megometreler kullanılır.

Yalıtım direnci Riso

Ölçüm prensibi aşağıdaki gibidir. Kondansatörün plakalarına sabit bir voltaj uygulandığında, ilk önce değeri yalnızca devrenin direncine bağlı olan ve ancak o zaman emme kapasitesi (polarizasyon kapasitesi) olan bir şarj akımı darbesi belirir. şarj olurken, akım katlanarak azalır ve burada deneysel olarak RC zaman sabitini bulabilirsiniz. Böylece, bir yalıtım parametreleri ölçer yardımıyla, yalıtım direnci Riso ölçülür.

Ölçümler + 5 ° C'den düşük olmayan bir sıcaklıkta gerçekleştirilir, çünkü daha düşük bir sıcaklıkta soğuma ve donma nemi yansıtılır ve resim nesnellikten uzaklaşır.Test voltajının çıkarılmasından sonra, "izolasyon kapasitörü" üzerindeki yük, yükün dielektrik emilimi meydana geldikçe azalmaya başlar.

DAR emilim oranı

Yalıtımdaki mevcut nem içeriğinin derecesi sayısal olarak yansıtılır absorpsiyon katsayısında, çünkü yalıtım ne kadar çok ıslanırsa, içindeki yükün dielektrik emilimi o kadar yoğun olur. Absorpsiyon katsayısının değerine bağlı olarak, transformatörlerin, motorların vb. İzolasyonlarının kurutulması ihtiyacı hakkında bir karar verilir.

Direnç ölçümleri başladıktan 60 saniye ve 15 saniye sonra yalıtım dirençlerinin oranını hesaplayın—bu soğurma katsayısıdır.

İzolasyonda ne kadar fazla nem varsa, kaçak akım o kadar büyük, DAR o kadar düşük olur (dielektrik absorpsiyon katsayısı = R60 / R15). Yaş yalıtımda daha fazla safsızlık vardır (kirlilik nemdedir), kirlilikten kaynaklanan direnç azalır, kayıplar artar, ısıl kırılma gerilimi düşer ve yalıtımın ısıl yaşlanması hızlanır. Absorpsiyon katsayısı 1,3'ten küçükse yalıtımın kurutulması gerekir.

Polarizasyon indeksi PI

Yalıtım kalitesinin bir sonraki önemli göstergesi polarizasyon endeksidir. Bir elektrik alanının etkisi altında bir dielektrik içindeki yüklü parçacıkların hareketliliğini yansıtır. Yalıtım ne kadar yeni, sağlam ve iyiyse, dielektrikte olduğu gibi içinde o kadar az yüklü parçacıklar hareket eder. Polarizasyon indeksi ne kadar yüksekse, yalıtım o kadar eskidir.

Bu parametreyi bulmak için testlerin başlamasından 10 dakika sonraki ve 1 dakika sonraki yalıtım direnci değerlerinin oranı hesaplanır. Bu katsayı (polarizasyon indeksi = R600 / R60), pratik olarak, hala işlevini yerine getirebilen yüksek kaliteli bir dielektrik olarak yalıtımın artık kaynağını gösterir. Polarizasyon indeksi PI 2'den az olmamalıdır.

Dielektrik deşarj katsayısı DD

Son olarak, dielektrik deşarj katsayısı vardır. Bu parametre, çok katmanlı yalıtım katmanları arasında kusurlu, hasarlı bir katmanı belirlemeye yardımcı olur. DD (Dielektrik Deşarj) aşağıdaki gibi ölçülür.

İlk olarak, kapasitesini ölçmek için yalıtım şarj edilir, şarj işleminin sona ermesinden sonra dielektrik boyunca bir kaçak akım kalır. Şimdi yalıtım kısa devre edilir ve kısa devreden bir dakika sonra artık dielektrik deşarj akımı nanoamper cinsinden ölçülür. Nanoamper cinsinden bu akım, ölçülecek gerilime ve yalıtım kapasitansına bölünür. DD 2'den küçük olmalıdır.