Изоляционные материалы. Методы испытания изоляции
Электрическая изоляция – это составляющая конструкции оборудования, которая препятствует прохождению через него электрического тока.
Электроизоляционные материалы – это среды и конструкционные материалы, используемые для изолирования проводников.
Основными свойствами электроизоляционных материалов являются: создание препятствия для протекания электрического тока (переменного или постоянного), большое удельное объемное сопротивление, высокое пробивное напряжение, малая диэлектрическая проницаемость, а также небольшой тангенс диэлектрических потерь. Основное требование к перечисленным свойствам электроизоляционных материалов заключается в том, что они должны стабильны по температуре, во времени и по частоте электрического поля.
Электроизоляционные материалы классифицируют по:
- Агрегатному состоянию - жидкие (трансформаторное и конденсаторное масло), твердые и газообразные (элегаз и воздух).
- Происхождению - природные неорганические (флогопит и мусковит), искусственные неорганические (фарфор, глиноземистая керамика и т.п.), естественные неорганические (каучук, янтарь, смолы), синтетические органические (диэлектрические жидкости, пластмассы).
- Классу нагревостойкости.
К самым распространенным методам испытания электрической изоляции относятся:
- Точечное измерение.
- Методы, основанные на влиянии времени приложенного напряжения.
- Метод, основанный на изменения испытательного напряжения.
- Испытание рассеиванием в диэлектрике.
- Использование гнезда G на мегаомметре.
Точечное (кратковременное) измерение. Испытание рассеиванием в диэлектрике
Метод точечного измерения является наиболее простым способом испытания электрической изоляции, который подразумевает подачу испытательного напряжения на короткое время (30 или 60 секунд) и последующую фиксацию значения сопротивления изоляции в этот момент. На точность и качество данного способа значительное влияние оказывают влажность и температура, поэтому измерение стандартизируется при контрольной температуре, а для сравнения с предыдущими измерениями необходимо фиксировать уровень влажности. При помощи этого метода анализируется качество электрической изоляции посредством сравнения результатов текущего измерения с результатами нескольких предыдущих. С проведением нескольких измерений подряд позволяет получить более достоверные данные о характеристиках изоляции рассматриваемого объекта.
Если условия измерения идентичны (одинаковые значения испытательного напряжения, время измерения и т.п.), то посредством периодических измерений получают наиболее оптимальную оценку текущего состояния изоляции. После записи абсолютного значения, осуществляется анализ изменений во времени. На рисунке ниже изображен пример изменения показаний сопротивления электрической изоляции электродвигателя:
Рисунок 1. Пример изменения показаний сопротивления электрической изоляции электродвигателя. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В точке 1 сопротивление электрической изоляции уменьшается в связи с старением и накопления пыли. Причиной резкого падения сопротивления в точке 2 является повреждение изоляции. В точке 3 повреждение было устранено, что является причиной возвращения высокого значения сопротивления, которое остается стабильным в течении некоторого промежутка времени.
При испытании рассеиванием в диэлектрике измеряется ток поляризации и ток разряда емкости. Принцип данного измерения состоит в следующем. Тестируемый объект (оборудование) заряжается в течении времени, которого достаточно для достижения стабильного состояния. Затем оборудование разряжается через резистор внутри мегомметра, при этом измеряется протекающий электрический ток. Измеряемый ток состоит из тока повторного поглощения и зарядного тока емкости. Он измеряется по истечению одной минуты. Электрический ток зависит (в данном случае) от конечного испытательного напряжения и общей емкости следующим образом:
$DD = Iмин/(Uисп*С)$
где: Iмин - электрический ток через одну минуту; Uисп - испытательное напряжение; С - ёмкость.
Такое испытание позволяет идентифицировать избыточные токи разряда (когда слой изоляции загрязнен или поврежден). При заданном напряжении и емкости электрический ток разряда будет выше, когда слой изоляции поврежден. Постоянная времени данного слоя не будет совпадать с другими слоями, что станет причиной высокого значения тока в нем, в сравнении с остальной изоляцией. Однородная изоляция будет иметь значение DD, которое близко к нулю, а в многослойной изоляции это значение будет стремиться к 2. На рисунке ниже представлена зависимость состояния изоляции от полученного значения DD.
Рисунок 2. Зависимость состояния изоляции от полученного значения DD . Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Данный метод измерения зависит от температуры, поэтому каждая попытка должна производиться либо при одинаковой температуре, либо значение температуры должно фиксироваться при каждой попытке.
