Тангенс диэлектрических потерь вектор

Что такое тангенс угла диэлектрических потерь, от чего он зависит и как его измеряют?
Содержание
  1. Как определить тангенс угла диэлектрических потерь
  2. Диэлектрические потери – это …
  3. Почему повышается тангенс угла диэлектрических потерь трансформаторных масел?
  4. Как снизить тангенс угла диэлектрических потерь?
  5. Что способствует повышению диэлектрических потерь
  6. Характеристика диэлектрических потерь в жидких диэлектриках
  7. Факторы, которые увеличивают тангенс угла диэлектрических потерь
  8. Наличие мыла в маслах
  9. Образования кислых продуктов старения
  10. Тангенс угла диэлектрических потерь
  11. Умный сайт для вашего энергокомплекса
  12. Сложности измерений тангенса угла диэлектрических потерь при помощи мостовой схемы
  13. Новые возможности современных методов измерения характеристик изоляции
  14. Роль измерений тангенса угла диэлектрических потерь в современных методах контроля
  15. Референсные значения тангенса угла диэлектрических потерь наиболее часто применяемых диэлектриков
  16. Характеристики и особенности некоторых приборов для измерения тангенса угла диэлектрических потерь и других параметров
  17. ПрофКИП Тангенс-М
  18. Устаревающий и новый приборы для измерения tg δ
  19. Измеритель диэлектрических потерь ИДП-10
  20. Измеритель параметров изоляции «Тангенс-2000»
  21. Многофункциональные приборы для измерения тангенса угла диэлектрических потерь и других характеристик при низких и средних напряжениях
  22. Измеритель параметров изоляции ПАРМА ТЕНЗОР-2
  23. Установка для испытания кабеля HVA28
  24. Высоковольтная СНЧ-установка с модулем для измерения tgδ HVA45TD
  25. Измерение tgδ при напряжениях до 120 кВ
  26. Измеритель параметров изоляции ИПИ-100
  27. Высоковольтный измеритель тангенса угла диэлектрических потерь TD30
  28. Выводы
  29. Что такое диэлектрические потери и из-за чего они возникают?
  30. Что такое диэлектрические потери?
  31. Методика расчета
  32. Диэлектрические потери в разных диэлектриках
  33. В газах
  34. В жидких диэлектриках
  35. В твердых веществах
  36. Виды диэлектрических потерь
  37. Чем измерить?
  38. 📸 Видео

Видео:Тангенс угла диэлектрических потерьСкачать

Тангенс угла диэлектрических потерь

Как определить тангенс угла диэлектрических потерь

В силовых трансформаторах тангенс угла рассчитывается как диэлектрик конденсатора. Берется в расчет угол, который дополняет до прямого, основной угол между сдвигами фаз тока и напряжения.

Расположенный внутри этих плоскостей угол и является искомым диэлектрических потерь.

Для измерения принимают, что конденсатор относится к идеальному типу. Он может быть включен последовательным образом, то есть в последовательно включенным сопротивлением активной нагрузки, или по параллельной схеме. Для первой мощность составит Р=(U2ωtgδ)/(1+tg2δ), а для второй — Р=U2ωtgδ. Угол по этим расчетам вычислить несложно, зная емкость конденсатора и показатели сопротивления. Обычно значение его не превышает десятых или сотых долей единицы, определяется в графиках процентами. При этом увеличиваются, если увеличивается напряжение и частота работы. Для снижения коэффициента используются изоляционные материалы.

Видео:Измерение тангенса диэлектрических потерь емкостного трансформатора 750 кВ прибором Hengfeng HFJS.Скачать

Измерение тангенса диэлектрических потерь емкостного трансформатора 750 кВ прибором Hengfeng HFJS.

Диэлектрические потери – это …

Диэлектрические потери – это часть энергии электрического поля, необратимо преобразующаяся в теплоту в диэлектрике.

Диэлектрические потери – это электрическая мощность, затрачиваемая на нагрев диэлектрика, находящегося в электрическом поле.

Просматривая технические параметры любой марки трансформаторных масел, Вы увидите строчку, в которой будет написано «тангенс угла диэлектрических потерь». Что же это за показатель и так ли он важен? Давайте попробуем разобраться.

Для начала дадим определение диэлектрических потерь. Диэлектрические потери – это энергия, которая рассеивается в материале при воздействии на него электромагнитного поля.

Для того, чтобы численно охарактеризовать способность диэлектрика к такому рассеиванию, и был введен тангенс угла диэлектрических потерь. Обычно его определяют опытным путем.

Предполагается, что диэлектрик является диэлектриком конденсатора, и у него измеряется емкость и угол, дополняющий до 90º угол сдвига фаз между током и напряжением исследуемой цепи. Тангенс такого угла и является тангенсом угла диэлектрических потерь.

Если предположить, что изоляционная система изготовлена из идеального диэлектрика, то в этом случае потери при подаче на нее переменного напряжения будут отсутствовать. Но на практике идеальных материалов не существует, и потери энергии будут иметь место всегда. Вопрос только в их количестве.

Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор

Во многих случаях удобно расчет тангенса угла диэлектрических потерь проводить путем вычисления отношения активной мощности, потребляемой изоляцией, к реактивной мощности.

Активная мощность, потребляемая изоляционной средой, обычно ничтожно мала в сравнении с реактивной. Поэтому при делении получают значения, не превышающие сотые доли.

Для удобства последующих расчетов было принято исчислять тангенс угла диэлектрических потерь в процентах.

Почему повышается тангенс угла диэлектрических потерь трансформаторных масел?

Если допустить, что в трансформаторе эксплуатируется масло хорошего начального качества, то можно утверждать, что возрастание диэлектрических потерь обусловлено проникновением в диэлектрик посторонних примесей. Чаще всего это плохо запеченные лаки трансформатора. На тангенс угла диэлектрических потерь оказывают влияние старые шламы, мыла, кислые шламоподобные продукты, не содержащие металла (кислоты, смолы, асфальтены, карбены и т.п.).

Международная электротехническая комиссия рекомендует использовать свежие масла, у которых тангенс угла диэлектрических потерь не превышает 0,5% при температуре 90ºС.

Как снизить тангенс угла диэлектрических потерь?

Тангенс угла диэлектрических потерь является одним из критических параметров. Это связано с тем, что его выход за пределы нормируемых значений требует или замены, или восстановления (регенерации) трансформаторного масла.

С точки зрения финансовых затрат второй вариант видится более перспективным, поскольку позволяет повторно использовать нефтепродукт по прямому назначению.

Объем масла, необходимого для восполнения небольших потерь, имеющих место при регенерации, несопоставим с объемом, который понадобится для полной замены отработанного сырья.

Компания GlobeCore предлагает универсальное оборудование, предназначенное для очистки, дегазации и регенерации трансформаторных масел. Речь идет об установках типа СММ-Р.

Советуем изучить — Проверка электрических цепей при наладке и ремонте электрооборудования

К несомненным преимуществам установок СММ-Р принадлежит возможность многократного восстановления свойств сорбента непосредственно во время обработки масла и работа с трансформаторами, пребывающими под напряжением.

Технологии GlobeCore – это не только существенная экономия денежных и нефтяных ресурсов, но еще и вклад в сокращение количества вредных выбросов! Чем меньше отработанных масел на нашей планете будет несанкционированно сбрасываться в почву и водоемы, тем чище она будет.

Помните, что диэлектрические потери – это не приговор и при грамотном подходе можно контролировать изменение данного параметра.

Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор Тангенс диэлектрических потерь вектор

Видео:Измерение тангенса угла потерь и ёмкостиСкачать

Измерение тангенса угла потерь и ёмкости

Что способствует повышению диэлектрических потерь

Норма диэлектрических потерь прописывается в инструкции к определенному прибору. Есть факторы, вызывающие колебания и отклонения от нормы (обычно это повышение). Различают несколько типов:

  • за чет электропроводности сквозного типа;
  • ионизирующие;
  • резонансные;
  • обусловленные поляризацией.

Если частотный и температурный график зависимости понятен интуитивно, то дело обстоит иначе с другими факторами, приводящими к негативному явлению. Обратите внимание, что нагревание трансформаторного масла приводит к более интенсивному смещению, иногда даже смещаются заряды диэлектрика. При стабильных низких показателях температуры вязкость не меняется, следовательно, нет смещения диполей.

А вот увеличение частоты обуславливает улучшенную проводимость. Показатели тока емкостного могут смещать диполи, при больших показателях уменьшается трение. Рост угла вызывает и проявление влаги в любом виде (это может быть и газообразное состояние). Приводит к повышению показателя ионизация, при этом увеличивается рост напряжения.

Видео:Как видеть тангенс? Тангенс угла с помощью единичного круга.Скачать

Как видеть тангенс? Тангенс угла с помощью единичного круга.

Характеристика диэлектрических потерь в жидких диэлектриках

Здесь значение потерь напрямую связано с составом. Если жидкость нейтральна и не содержит примесей, то и значение потерь стремится к нулю в связи с низкой электропроводностью.

Для технических целей используются жидrости с полярностью или представляющие собой смесь нейтральной и дипольной (сюда относятся компаунды). У них значение потерь существенно выше.

Потери в полярных жидкостях обусловлены таким свойством, как вязкость и носят название дипольных, так как их определяет дипольная поляризация. При этом при маленькой вязкости потери малы, с ее возрастанием – потери возрастают.

Кроме того, в жидкостях присутствует сложная зависимость диэлектрических потерь от температурного режима. При возрастании температуры тангенс δ возрастает до максимального значения, после чего снова падает до минимального и вновь возрастает, что связано с изменением электропроводности под действием температуры.

← Предыдущая страница Следующая страница →

Советуем изучить — Переходные процессы в цепях переменного тока, законы коммутации, резонансные явления

Видео:Измерение тангенса угла диэлектрических потерь. Прибор TOR-3Скачать

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь. Прибор TOR-3

Факторы, которые увеличивают тангенс угла диэлектрических потерь

Специалисты выделяют несколько факторов, которые приводят к увеличению тангенса. На первый взгляд они кажутся несущественными, но в итоге обуславливают эффективность работы трансформатора.

Наличие мыла в маслах

Мыло в маслах, которые используются для смазки обмоток трансформатора, приводят к изменению численного показателя. Это объясняется тем, что мыло провоцирует дополнительное увлажнение, приводящие к снижению удельного сопротивления. Нюансы увеличивают проводимость, что влияет на рост тангенса.

Образования кислых продуктов старения

Кислотные продукты старения вызывают порчу вторичной и первичной обмотки. В свою очередь уменьшается проводимость, образуются дополнения на кристаллических решетках. Изменение в худшую сторону физико-технических характеристик диэлектрика приводит у увеличению потерь.

Видео:Лабораторная работа №8: Диэлектрические потери в изоляции. Тангенс угла диэлектрических потерь.Скачать

Лабораторная работа №8: Диэлектрические потери в изоляции. Тангенс угла диэлектрических потерь.

Тангенс угла диэлектрических потерь

Тангенс угла диэлектрических потерь — отношение мнимой и вещественной части комплексной диэлектрической проницаемости.

Потери энергии в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и обкладках. При протекании переменного тока через конденсатор векторы напряжения и тока сдвинуты на угол гдеδ — угол диэлектрических потерь. При отсутствии потерь δ = 0. Тангенс угла потерь определяется отношением активной мощности

к реактивной

при синусоидальном напряжении определённой частоты. Величина, обратная tg δ, называется добротностью конденсатора. Термины добротности и тангенса угла потерь применяются также для катушек индуктивности итрансформаторов.

Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ

)
ТКЕ
— относительное изменение ёмкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (кельвин).
ТКЕ
определяется так:

где — изменение ёмкости, вызванное изменением температуры на . Таким образом, изменение ёмкости от температуры (при не слишком больших изменениях температуры) выражается линейной функцией:

где — изменение температуры в °C или К относительно нормальных условий, при которых специфицировано значение ёмкости, — ёмкость при нормальных условиях. TKE

применяется для характеристики конденсаторов с практически линейной зависимостью ёмкости от температуры. Однако
ТКЕ
указывается в спецификациях не для всех типов конденсаторов.

Для конденсаторов, имеющих существенно нелинейную зависимость ёмкости от температуры и для конденсаторов с большими изменениями ёмкости от воздействия температуры окружающей среды в спецификациях нормируются относительное изменение ёмкости в рабочем диапазоне температур или в виде графика зависимости ёмкости от температуры.

Диэлектрическая абсорбцияЕсли заряженный конденсатор быстро разрядить до нулевого напряжения путём подключения низкоомной нагрузки, а затем снять нагрузку и наблюдать за напряжением на выводах конденсатора, то мы увидим, что напряжение на обкладках снова появится как если бы мы разрядили конденсатор не до нуля. Это явление получило название диэлектрическая абсорбция (диэлектрическое поглощение). Конденсатор ведёт себя так, словно параллельно ему подключено множество последовательных RC

-цепочек с различной постоянной времени. Интенсивность проявления этого эффекта зависит в основном от свойств диэлектрика конденсатора.

Подобный эффект можно наблюдать практически на всех типах диэлектриков. В электролитических конденсаторах он особенно ярок и является следствием химических реакций между электролитом и обкладками. У конденсаторов с твердым диэлектриком (например, керамических и слюдяных) эффект связан с остаточной поляризацией диэлектрика. Наименьшим диэлектрическим поглощением обладают конденсаторы с неполярными диэлектриками: тефлон (фторопласт), полистирол, полипропилен и т. п.

Эффект зависит от времени зарядки конденсатора, времени закорочения, иногда от температуры. Количественное значение абсорбции принято характеризовать коэффициентом абсорбции

, который определяется в стандартных условиях.

Особое внимание в связи с эффектом следует уделять измерительным цепям постоянного тока: прецизионным интегрирующим усилителям, устройствам выборки-хранения, некоторым схемам на переключаемых конденсаторах.

Паразитный пьезоэффект Многие керамические материалы, используемые в качестве диэлектрика в конденсаторах (например, титанат бария, обладающий очень высокой диэлектрической проницаемостью в не слишком сильных электрических полях) проявляют пьезоэффект — способность генерировать напряжение на обкладках при механических деформациях. Это характерно для конденсаторов спьезоэлектрическими диэлектриками. Пьезоэффект ведёт к возникновению электрических помех, в устройствах, где использованы такие конденсаторы при воздействии акустического шума иливибрации на конденсатор. Это нежелательное явление иногда называют («микрофонным эффектом»).

Тангенс диэлектрических потерь вектор

Также, подобные диэлектрики проявляют и обратный пьезоэффект — при работе в цепи переменного напряжения происходит знакопеременная деформация диэлектрика, генерирующая акустические колебания, порождающие дополнительные электрические потери в конденсаторе.

СамовосстановлениеКонденсаторы с металлизированным электродом (бумажный и пленочный диэлектрик) обладают важным свойством самовосстановления (англ. self-healing, cleaning) электрической прочности после пробоя диэлектрика. Механизм самовосстановления заключается в отгорании металлизации электрода после локального пробоя диэлектрика посредством микродугового электрического разряда.

Слюдяной герметичный конденсатор в металлостеклянном корпусе типа «СГМ» для навесного монтажа

Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др.

По виду диэлектрика различают:

  • Конденсаторы вакуумные
    (между обкладками находится вакуум).
  • Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
  • Конденсаторы с жидким диэлектриком
    .
  • Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком:
    стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.
  • Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком:
    бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.
  • Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы.
    Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего большой удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах), или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спечённого порошка. Время наработки на отказ типичнного электролитического конденсатора 3000-5000 часов при максимально допустимой температуре, качественные конденсаторы имеют время наработки на отказ не менее 8000 часов при температуре 105°С[4]. Рабочая температура — основной фактор, влияющий на продолжительность срока службы конденсатора. Если нагрев конденсатора незначителен из-за потерь в диэлектрике, обкладках и выводах, (например, при использовании его во времязадающих цепях при небольших токах или в качестве разделительных), можно принять, что интенсивность отказов снижается вдвое при снижении рабочей температуры на каждые 10 °C вплоть до +25 °C. При работе конденсаторов в импульсных сильноточных цепях (например, в импульсных источниках питания) такая упрощённая оценка надёжности конденсаторов некорректна и расчёт надёжности более сложен.[5]
  • Твердотельные конденсаторы
    — вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник. Время наработки на отказ

50000 часов при температуре 85°С. ЭПС меньше чем у жидко-электролитических и слабо зависит от температуры. Не взрываются.

Керамический подстроечный конденсатор

Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости:

  • Постоянные конденсаторы
    — основной класс конденсаторов, не меняющие своей ёмкости (кроме как в течение срока службы).
  • Переменные конденсаторы
    — конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термо-­конденсаторы). Применяются, например, врадиоприёмниках для перестройки частоты резонансного контура.
  • Построечные конденсаторы
    — конденсаторы, ёмкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных ёмкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение ёмкости.

В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.

Также различают конденсаторы по форме обкладок: плоские, цилиндрические, сферические и другие.

НазваниеЁмкостьЭлектрическое полеСхема
Плоский конденсатор
Цилиндрический конденсатор
Сферический конденсатор
Сфера

Сравнение конденсаторов постоянной ёмкости[править | править вики-текст]

Тип конденсатораИспользуемый диэлектрикОсобенности/примененияНедостатки
Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком
бумажные конденсаторы
Масляные конденсаторы переменного токаПромасленная бумагаВ основном разрабатывались для обеспечения очень больших ёмкостей для промышленного применения в цепях переменного тока, выдерживая при этом большие токи и высокие пиковые напряжения частотой силовой питающей сети. В их задачи входит пуск и работа электрических моторов переменного тока, разделение фаз, коррекция коэффициента мощности, стабилизация напряжения, работа с контрольным оборудованием и т. д.Ограничены низкой рабочей частотой, поскольку на высоких частотах имеют высокие диэлектрические потери.
Масляные конденсаторы постоянного токаБумага или её комбинация с ПЭТРазработаны для работы при постоянном токе для фильтрации, удвоения напряжения, предотвращения образования дуги, как проходные и разделительные конденсаторыПри наличии пульсаций требуют уменьшения рабочего напряжения согласно предоставленным производителем графикам. Обладают бо́льшими размерами в сравнении с аналогами с полимерными диэлектриками.
Бумажные конденсаторыБумага/пропитанная бумагаПропитанная бумага широко использовалась в старых конденсаторах. В качестве пропитки использовался воск, масло или эпоксидная смола. Некоторые подобные конденсаторы до сих пор применяются для работы при высоком напряжении, но в большинстве случаев теперь вместо них используют плёночные конденсаторы.Большой размер. Большаягигроскопичность, из-за чего они поглощают влагу из воздуха даже при наличии пластикового корпуса и пропитки. Поглощённая влага ухудшает их характеристики, повышая диэлектрические потери и понижая сопротивление изоляции.
Металлизированные бумажные конденсаторыБумагаМеньший размер, чем у бумажно-фольговых конденсаторовПодходят только для слаботочных применений. Вместо них стали широко применяться металлизированные плёночные конденсаторы.
Энергонакопительные конденсаторыКонденсаторная крафт-бумага, пропитаннаякасторовым маслом или схожей жидкостью с высокой диэлектрической постоянной, и пластинки из фольгиРазработаны для работы в импульсном режиме с высоким током разряда. Лучше переносят изменение полярности напряжения чем многие полимерные диэлектрики. Обычно применяются в импульсных лазерах, генераторах Маркса, для импульсной сварки, при электромагнитной формовке и иных задачах, требующих использования импульсов большой мощности.Имеют большой размер и вес. Их энергоёмкость значительно меньше чем у конденсаторов использующих полимерные диэлектрики. . Не способны к самолечению. Отказ подобного конденсатора может быть катастрофичным из-за большого объёма накопленной энергии.
плёночные конденсаторы
ПолиэтилентерефталатныеконденсаторыПолиэтилентерефталатная плёнкаМеньше чем бумажные или полипропиленовые конденсаторы со схожими характеристиками. Могут использовать полоски фольги, металлизированную плёнку или их комбинации. ПЭТ конденсаторы почти полностью заменили бумажные для задач, где требуется работа с прямым (постоянным) током. Имеют рабочие напряжения вплоть до 60000 вольт при постоянном токе, а рабочую температуру до 125 °C. Обладают невысокой гигроскопичностью.Температурная стабильность ниже чем у бумажных. Могут применяться при низкочастотном переменном токе, но непригодны при высокочастотном из-за чрезмерного нагрева диэлектрика.
Полиамидные конденсаторыПолиамидРабочая температура до 200 °C. Высокое сопротивление изоляции, хорошая стабильность, малый тангенс угла потерь.Большие размеры и высокая цена.
Каптоновые конденсаторыПолиимидная плёнка марки КаптонАналогичны ПЭТ, но обладают значительно более высокой рабочей температурой (вплоть до 250 °C).Дороже ПЭТ. Температурная стабильность ниже чем у бумажных конденсаторов. Также могут применяться только при низкочастотном переменном токе, так как при высоких частотах происходит сильный нагрев диэлектрика.
Поликарбонатные конденсаторыПоликарбонатИмеют лучшее сопротивление изоляции, тангенс угла потерь и диэлектрическую адсорбцию в сравнении с полистирольными конденсаторами. Обладают лучшей влагостойкостью. Температурный коэффициент примерно ±80 ppm. Выдерживают полное рабочее напряжение на всём температурном диапазоне (от −55 °C до 125 °C)Максимальная рабочая температура ограничена на уровне 125 °C.
Полисульфоновые конденсаторыПолисульфонАналогичны поликарбонатным. Могут выдерживать полное номинальное напряжение на сравнительно высоких температурах. Поглощение влаги около 0,2 %, что ограничивает их стабильность.Малая доступность и высокая стоимость.
Полипропиленовые конденсаторыПолипропиленЧрезвычайно низкий тангенс угла потерь, более высокая диэлектрическая прочность, чем у поликарбонатных и ПЭТ конденсаторов. Низкая гигроскопичность и высокое сопротивление изоляции. Могут использовать полоски фольги, металлизированную плёнку или их комбинации. Плёнка совместима с технологией самолечения, повышающей надёжность. Могут работать на высоких частотах, в том числе при большой мощности, например, для индукционного нагрева (часто вместе с водяным охлаждением), благодаря очень низким диэлектрическим потерям. При более высоких ёмкостях и рабочем напряжении, например от 1 до 100 мкФ и напряжением до 440 вольт переменного тока, могут применяться как пусковые для работы с некоторыми типами однофазных электрических моторов.Более чувствительны к повреждениям от кратковременных перенапряжений или переполюсовке чем пропитанные маслом бумажные конденсаторы.
Полистирольные конденсаторыПолистиролОтличные плёночные высокочастотные конденсаторы общего применения. Имеют отличную стабильность, высокую влагостойкость и малый отрицательный температурный коэффициент, позволяющий использовать их для компенсации положительного температурного коэффициента других компонентов. Идеальны для маломощных высокочастотных и прецизионных аналоговых задач.Максимальная рабочая температура ограничена +85 °C. Сравнительно большие по размеру.
Фторопластовые конденсаторыПолитетрафторэтиленОтличные плёночные высокочастотные конденсаторы общего применения. Очень низкие диэлектрические потери. Рабочая температура до 250 °C, огромное сопротивление изоляции, хорошая стабильность. Используются в критичных задачах.Большой размер из-за низкой диэлектрической постоянной, более высокая цена в сравнении с другими конденсаторами.
Металлизированные полиэтилентерефталатные и поликарбонатные конденсаторыПЭТ или ПоликарбонатНадёжные и значительно меньшие по размеру. Тонкая металлизация может использоваться для придания им свойства самовосстановления.Тонкая металлизация ограничивает максимальный ток.
Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком
Многоуровневые пластинчатые слюдяные конденсаторыСлюдаПреимущества данных конденсаторов основаны на том, что их диэлектрик инертен. Он не изменяется со временем ни физически, ни химически, а также имеет хорошую температурную стабильность. Обладают очень высокой стойкостью к коронным разрядам.Без правильной герметизации подвержены влиянию влажности, что ухудшает их параметры. Высокая цена из-за редкости и высокого качества диэлектрика, а также ручной сборки.
Металлизированные или серебряные слюдяные конденсаторыСлюдаТе же преимущества, в дополнение обладают большей устойчивостью к влаге.Более высокая цена.
Стеклянные конденсаторыСтеклоАналогичны слюдяным. Стабильность и частотные характеристики лучше, чем у слюдяных. Очень надёжные, очень стабильные, стойкие к радиации.Высокая цена.
Температурно-компенсированные керамические конденсаторыСмесь сложных соединений титанатовДешёвые, миниатюрные, обладают превосходными высокочастотными характеристиками и хорошей надёжностью. Предсказуемое линейное изменение ёмкости относительно температуры. Имеются изделия, выдерживающие до 15000 вольтИзменение ёмкости при различном приложенном напряжении, частоте, подвержены старению.
Керамические конденсаторы с высокой диэлектрической постояннойДиэлектрики, основанные на титанате барияМиниатюрнее температурно-компенсированных конденсаторов из-за большей диэлектрической постоянной. Доступны для напряжений вплоть до 50000 вольт.Обладают меньшей температурной стабильностью, ёмкость значительно изменяется при различном приложенном напряжении.
Конденсаторы с оксидным диэлектриком
Алюминиевые электролитические конденсаторыОксид алюминияОгромное отношение ёмкости к объёму, недорогие, полярные. В основном применяются как сглаживающие и питающие конденсаторы в источниках питания. Наработка на отказ конденсатора с максимально допустимой рабочей температурой 105 °C при расчёте составляет до 50000 часов при температуре 75 °CВысокие токи утечки, большое внутреннее сопротивление и индуктивность ограничивают возможность использования их на высоких частотах. Имеют низкую температурную стабильность и плохие отклонения параметров. Могут взорваться при превышении допустимых параметров и/или перегреве, при приложении обратного напряжения. Максимальное напряжение около 500 вольт.
Танталовые конденсаторыОксид танталаБольшое отношение ёмкости к объёму, малый размер, хорошая стабильность, большой диапазон рабочих температур. Широко используются в миниатюрном оборудовании и компьютерах. Доступны как в полярном, так и неполярном исполнении. Твёрдотельные танталовые конденсаторы имеют намного лучшие характеристики по сравнению с имеющими жидкий электролит.Дороже алюминиевых электролитических конденсаторов. Максимальное напряжение ограничено планкой около 50 вольт. Взрываются при превышении допустимого тока, напряжения или скорости нарастания напряжения, а также при подаче напряжения неправильной полярности.
Твердотельные конденсаторыОксид алюминия, оксидтанталаВместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник. Время наработки на отказ

50000 часов при температуре 85°С. ЭПС меньше чем у жидко-электролитических и слабо зависит от температуры. Не взрываются.Дороже обычных. При 105°С срок службы как у обычных электролитических. Рабочие напряжения до 35 В.Конденсаторы с двойным электрическим слоемКонденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы)Тонкий слой электролита иактивированный угольОгромная ёмкость относительно объёма, маленький размер, низкое эквивалентное последовательное сопротивление. Доступны номиналы в сотни и даже тысячи фарад. Это сравнительно новая технология. Обычно используются для временного питания оборудования при замене батарей. Могут заряжаться и разряжаться бо́льшими токами, чем батареи, что делает их ценными для гибридных автомобилей. Полярные, имеют низкое номинальное напряжение (вольт на конденсаторную ячейку). Группы ячеек соединяются последовательно для повышения общего рабочего напряжения.Относительно высокая стоимость.Литий-ионные конденсаторыИон литияЛитий-ионные конденсаторы обладают большей энергоёмкостью, сравнимой с батареями, безопаснее в сравнении с литий-ионными батареями, в которых начинается бурная химическая реакция при высокой температуре. По сравнению с ионисторами они имеют большее выходное напряжение. Удельная мощность у них сравнимa, но плотность энергии у Li-ion конденсаторов гораздо выше.Новая технология.Конденсаторы вакуумныеВакуумные конденсаторыВакуумные конденсаторы используют стеклянные или керамические колбы с концентрическими цилиндрическими электродами.Чрезвычайно малые потери. Используются для мощных высоковольтных радиочастотных задач, таких как индукционный нагрев, где даже малые потери приводят к чрезмерному нагреву самого конденсатора. При ограниченном токе искры могут обладать самовосстановлением.Очень высокая цена, хрупкость, большой размер, низкая ёмкость.

12 пФ, 20 кВ вакуумный конденсатор постоянной ёмкости.

Два 8 мкФ, 525 В бумажных электролитических конденсатора в радио 1930х годов. Применение конденсаторов и их работа Конденсаторы находят применение практически во всех областях электротехники.

  • Конденсаторы (совместно с катушками индуктивности и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п.
  • Во вторичных источниках электропитания конденсаторы применяются для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения.
  • При быстром разряде конденсатора можно получить импульс большой мощности, например, в фотовспышках, электромагнитных ускорителях, импульсных лазерах с оптической накачкой, генераторах Маркса, (ГИН; ГИТ), генераторах Кокрофта-Уолтона и т. п.
  • Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти (см. DRAM, Устройство выборки и хранения).
  • Конденсатор может использоваться как двухполюсник, обладающий реактивным сопротивлением, для ограничения силы переменного тока в электрической цепи (см. Балласт).
  • Процесс заряда и разряда конденсатора через резистор (см. RC-цепь) или генератор тока занимает определённое время, что позволяет использовать конденсатор в времязадающих цепях
    , к которым не предъявляются высокие требования временной и температурной стабильности (в схемах генераторов одиночных и повторяющихся импульсов, реле времени и т. п.).
  • В электротехнике конденсаторы используются для компенсации реактивной мощности и в фильтрах высших гармоник.
  • Конденсаторы способны накапливать большой заряд и создавать большую напряжённость на обкладках, которая используется для различных целей, например, для ускорения заряженных частиц или для создания кратковременных мощных электрических разрядов (см. генератор Ван де Граафа).
  • Измерительный преобразователь (ИП) малых перемещений: малое изменение расстояния между обкладками очень заметно сказывается на ёмкости конденсатора.
  • ИП влажности воздуха, древесины (изменение состава диэлектрика приводит к изменению ёмкости).
  • В схемах РЗиА конденсаторы используются для реализации логики работы некоторых защит. В частности, в схеме работы АПВ использование конденсатора позволяет обеспечить требуемую кратность срабатывания защиты.
  • Измерителя уровня жидкости. Непроводящая жидкость заполняет пространство между обкладками конденсатора, и ёмкость конденсатора меняется в зависимости от уровня.
  • Фазосдвигающего конденсатора. Такой конденсатор необходим для пуска, а в некоторых случаях и работы однофазных асинхронных двигателей. Также он может применяться для пуска и работы трёхфазных асинхронных двигателей при питании от однофазного напряжения.
  • Аккумуляторов электрической энергии (см. Ионистор). В этом случае на обкладках конденсатора должно быть достаточно постоянное значения напряжения и тока разряда. При этом сам разряд должен быть значительным по времени. В настоящее время идут опытные разработки электромобилей и гибридов с применением конденсаторов. Также существуют некоторые модели трамваев, в которых конденсаторы применяются для питания тяговых электродвигателей при движении по обесточенным участкам.

Маркировка конденсаторовМаркировка советских и российских конденсаторов

Существуют две системы обозначения советских/российских конденсаторов: буквенная (старая) и цифровая (новая).

Старая система обозначенийБуквенная система распространяется на конденсаторы, разработанные до 1960 года. В этой системе первая буква К означает конденсатор, вторая — тип диэлектрика (Б — бумажный, С — слюдяной, К — керамический, Э — электролитический и так далее…), третья — конструктивные особенности (герметичность исполнения или условия эксплуатации). Для упрощения системы обозначений часто первую букву К пропускают, оставляя вторую и последующие[7].

Видео:3.3 Комплексная диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерьСкачать

3.3 Комплексная диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь

Умный сайт для вашего энергокомплекса

Тангенс диэлектрических потерь вектор

Использование электроэнергии во всех областях хозяйственной деятельности человека вызывает необходимость своевременной диагностики и обслуживания объектов, которые выполняют функции её преобразования и поставки потребителям. Это различного рода трансформаторные подстанции, линии электропередачи, переключающие устройства и многое другое.

Обслуживание объектов энергетики требует проведение различных, порой, весьма сложных испытаний. В первую очередь это касается изоляции электрооборудования, работающего под высоким напряжением, которое также необходимо для эксплуатационного контроля, позволяющего определить работоспособность и уровень надежности объектов по рабочим параметрам, определяемым при помощи приложения как переменного, так и постоянного тока. Особо важным является измерение диэлектрических характеристик, наиболее информативной из которых является тангенс угла диэлектрических потерь (tg δ).

По результатам анализа Евразийской экономической комиссии износ основных производственных фондов в отрасли энергетического машиностроения РФ в 2015 году характеризуется следующими цифрами: более 30 лет проработало оборудование на 50% высоковольтных линий, 60% — ТЭС, 35% — АЭС и 80% — ГЭС. На 70% выработан нормативный срок распределительного электросетевого комплекса. Испытательное и стендовое оборудование изношено, как правило, более, чем на 90%. Ситуация в других странах — членах ЕАЭС схожая.

Диагностическое измерительное оборудование устарело морально и физически. Необходимость безаварийной эксплуатации этого оборудования указывает на остроту проблемы оценки состояния и качества изоляции и делает её ещё более значимой.

Точность измерений тангенса угла диэлектрических потерь значительно снижается из-за электростатического и электромагнитного влияния находящихся под напряжением частей РУ и ЛЭП.

Измерительная схема должна быть огорожена различными защитными приспособлениями в виде экранов и охранных колец. Именно заземленные экраны приводят к появлению нежелательных паразитных емкостей, которые нужно минимизировать, как правило, при помощи метода защитного напряжения, которое надо тонко регулировать по величине и фазе.

Сложности измерений тангенса угла диэлектрических потерь при помощи мостовой схемы

Тангенс диэлектрических потерь вектор

Наибольшее распространение получили и до сих пор широко используются мостовые схемы измерения, определяющие ёмкость и тангенс угла диэлектрических потерь. Было выяснено, что основной причиной снижения качества изоляции является сквозные проводящие мостики, которые несложно обнаружить измерением сопротивления, производимого на постоянном токе. Измерение более информативной характеристики — тангенса угла диэлектрических потерь часто производят при помощи мостов переменного тока, таких как Р595, МД-16 и Р5026 (Р5026М), по существу являющимися измерителями ёмкости, в принципе работы которых лежит мост Шеринга.

Измерение по схеме перевернутого моста должно производиться на определённом расстоянии, при помощи изолирующих штанг. Другой способ — помещение оператора и измерительных элементов в общий экран. Эти неудобства объясняются наличием высокого напряжения на измерительной схеме. При измерении тангенса угла диэлектрических потерь в электрических машинах и трансформаторах необходимо непрерывное уточнение значения напряжения между корпусом и каждой обмоткой. При этом, свободные обмотки должны быть заземлены. Процесс довольно сложен и занимает много времени.

Устаревающие способы измерения tg δ предполагают следующие способы увеличения точности:

  • Отключение напряжений, создающих влияющие поля. Способ является наиболее эффективным, но не всегда применяется из-за условий энергоснабжения потребителей.
  • Вывод испытываемого объекта из области полей. Цель будет достигнута при помощи транспортировки, которая не всегда желательна или невозможна.
  • Произведение измерений на частотах, отличающихся от 50 Гц, требующее особых возможностей аппаратуры.
  • Исключение погрешностей при помощи различных методов расчета.
  • Применение метода компенсации влияний, требующего совмещения векторов ЭДС влияющего поля и испытательного напряжения. Для этого в цепь регулирования напряжения должен быть включён фазорегулятор. Объект отключается. Равновесие моста подбирается вручную.

Новые возможности современных методов измерения характеристик изоляции

Тангенс диэлектрических потерь вектор

Эффективность диагностирования может быть повышена при помощи испытаний изоляции при различных напряжениях и температурах. Таким образом, основные дефекты могут быть выявлены на ранних стадиях развития. Благодаря относительной простоте испытаний, эффективность испытаний повышается за счёт увеличения их частоты, так как своевременное обнаружение произойдёт с большей вероятностью. Это особенно важно для быстро развивающихся повреждений. Появляется возможность обнаружения и построения зависимостей измеряемых параметров от времени, которые более точно оценивают характер и опасность дефектов. Для передачи измеряемых параметров оператору используется дистанционный способ доступа к измерительным системам.

Раннее выявление дефектов уменьшает ущерб, наносимый оборудованию, при этом, значительно снижаются затраты на проведение контроля. Выводить всё оборудование из работы не требуется. Отключаются лишь те части системы, в которых испытания под напряжением выявили дефекты. Применение стационарных схем измерений и исключение необходимости подготовки измерительного оборудования к испытаниям значительно уменьшает трудозатраты для их проведения.

Специальная оснастка облегчает контроль изоляции оборудования, которое находится под напряжением. Из-за уменьшения объёма работ, требующих нахождения персонала в зоне интенсивных полей заметно улучшаются условия работы. Испытания становятся более безопасными.

Диагностика без общего отключения оборудования даёт возможность применить более современную и эффективную стратегию обслуживания, заключающуюся в контроле технического состояния. В этом случае экономический эффект определяется не одним снижением аварийности, а и сокращением затрат на периодические и планово-предупредительные ремонты.

Роль измерений тангенса угла диэлектрических потерь в современных методах контроля

Тангенс диэлектрических потерь вектор

В настоящее время контроль состояния изоляции, в том числе, периодический, как правило, проводится при помощи переносных устройств.

В современных приборах применяется автоматический контроль состояния изоляции, имеющий функцию сигнализации в предаварийной ситуации. Важно, что измеряющие устройства могут быть установлены на стационарном пульте, удалённом от места измерения.

Автоматический контроль может входить в систему АСУ-ТП подстанции. В этом случае устройства АСУ-ТП управляют измерениями, оценивают их результаты и формируют сообщение о состоянии объекта.

Новые приборы для измерения тангенса угла диэлектрических потерь сделали методы контроля качества высоковольтной изоляции весьма эффективными. Измеренные значения tg δ оказываются значительно точнее, чем полученные при помощи испытаний высоким напряжением. Это объясняется следующими причинами:

  • измерения не причиняют вреда изоляции по причине более низкого испытательного напряжения в сравнении с рабочим;
  • появляется возможность прогнозирования дальнейшего состояния изоляции благодаря непрерывным наблюдениям в течение длительного времени;
  • результаты измерений тангенса угла диэлектрических потерь автоматически заносятся в протокол и хранятся в электронном виде;
  • резкое увеличение измеряемой величины свидетельствует о необходимости ремонта или замены, которые предупреждают аварию.

Референсные значения тангенса угла диэлектрических потерь наиболее часто применяемых диэлектриков

Диапазон значений тангенса угла потерь в различных справочных источниках может быть несколько шире или уже, но среднее значение остаётся постоянным.

Тип диэлектрикаtg δ
Политетрафторэтилен (фторопласт-4)0,0001 — 0,0004
Полиэтилен0,0001 — 0,0005
Полистирол0,0001 — 0, 0005
Поливинилхлорид0,03 — 0,08
Полиметилметакрилат0,002 — 0,08
Шеллак0,01
Битумы0,01
Слюда мусковит0,0003
Слюда флогопит0,0015
Микалекс0,003 — 0,01
Кварцевое стекло (SiO 2 — 100%)0,0002
Технические стёкла (SiO2 и В2О3 с примесями металлов)0,0002 — 0,01
Трансформаторное масло (t=90 о С)0,005
Трансформаторное масло (t=20 о С)0,002
Силиконы0,0003
Электрофарфор0,01
Гетинакс, текстолит0,02 — 0,2
Лаки0,001 — 0,01
Резина0,01 — 0,1
Фторорганические жидкости0,0001 — 0,0002

Характеристики и особенности некоторых приборов для измерения тангенса угла диэлектрических потерь и других параметров

Приборы для измерения диэлектрических потерь в трансформаторном масле и жидких диэлектриках

Предельно компактные приборы для оценки пригодности или возможности дальнейшей эксплуатации трансформаторного масла просты в эксплуатации и дают важную информацию для длительной, безаварийной работы важных электроустановок. Тангенс-3М (Tangent-3M) – малогабаритная установка для измерения tgδ трансформаторного масла

Тангенс диэлектрических потерь вектор

При помощи этой компактной установки можно проанализировать важный показатель — тангенс угла диэлектрических потерь трансформаторного масла, на промышленной частоте 50 Гц, в полном соответствии с ГОСТ 6581-75 и IEC 60247. В энергонезависимой памяти прибора сохраняется до 2000 измерений, используется до 6 ячеек для масла, имеется возможность подключения ПК. Программное обеспечение для компьютера прилагается на компакт-диске. Диапазон измерения тангенса угла потерь — 0,0001 1,0. Действующее значение переменного напряжения, прилагаемого к измерительной ячейке, составляет 2000 В. Измеряемая ёмкость лежит в пределах 5-50 пФ. Масло может иметь температуру от 10 до 100оС и нагревается прибором до 90°С. При этом, измерение производится автоматически, через каждые 10 градусов. В случае проведения измерений при повышенных температурах требуется подключение к сети с напряжением 205-235 Вольт.

ПрофКИП Тангенс-М

Такое же назначение имеет установка измерения диэлектрических потерь ПрофКИП Тангенс-М, но позволяющая измерять потери не только в трансформаторном масле, но и в жидких диэлектриках:

Тангенс диэлектрических потерь вектор

Устаревающий и новый приборы для измерения tg δ

Измеритель диэлектрических потерь ИДП-10

Тангенс диэлектрических потерь вектор

Этот сравнительно простой прибор позволяет определить тангенс угла диэлектрических потерь и ёмкость изоляции различного электрооборудования при помощи высокого переменного напряжения (до 10 кВ), имеет цифровой дисплей и стрелочный индикатор высокого напряжения. Измерение проводится при помощи высоковольтного измерительного моста СА7100-2, имеет переключатель вида измерения, короткозамыкатель типа КЗМК-10, понижающий и разделительный высоковольтные трансформаторы. Прибор размещается на стойке с колёсами, имеющей отсек для кабелей.

Измеритель параметров изоляции «Тангенс-2000»

Тангенс диэлектрических потерь вектор

«Тангенс-2000» является многофункциональным и помехозащищённым прибором, позволяющим точно оценивать свойства и характеристики изоляции агрегатов, установок и различных высоковольтных устройств. Блок проверки, входящий в комплект, позволяет производить измерения при напряжении до 10 000 В. Минимальные отклонения коэффициента диэлектрических потерь изоляции и ёмкости фиксируются во время процессов периодического тестирования испытательным напряжением, уровень которого устанавливается заранее. В отличие от многих их приборов подобного рода «Тангенс-2000» достаточно просто управляется, имеет повышенную безопасность при эксплуатации из-за применения 3-х блочного исполнения. Каждый модуль представляет собой конструктивно законченное устройство, выполняющее строго определенные функции.

Повышенная эффективность измерений, их качество и безопасность обусловлены беспроводным способом передачи информации, который обеспечивает полную гальваническую развязку и исключает дополнительные искажения. В конструкцию включён специальный генератор испытательного напряжения, рабочая частота которого не совпадает с частотой питающей электрической сети и периодических промышленных помех благодаря автоматической отстройке. Встроенный генератор значительно увеличивает точность измерений в условиях существенных паразитных электромагнитных полей.

Многофункциональные приборы для измерения тангенса угла диэлектрических потерь и других характеристик при низких и средних напряжениях

Измеритель параметров изоляции ПАРМА ТЕНЗОР-2

Тангенс диэлектрических потерь вектор

Часто возникает необходимость в измерении параметров изоляции в установках, работающих при невысоком напряжении — от 1 до 500 В. Компактный прибор автоматически измеряет ёмкость и тангенс угла потерь изоляции конденсаторов, вводов трансформаторов, жидких диэлектриков, как в лаборатории, так и в «полевых» условиях. При помощи прибора может быть измерено действующее значение первой гармоники тока и напряжения на частоте 50 Гц, фазового сдвига между двумя сигналами и частоты сети. Компактный блок позволяет с достаточной точностью оценить значения электроёмкости в диапазоне от 2 пФ до 9,9 мкФ, индуктивности — от 1 мкГн до 16 Гн, полное сопротивление цепи и диэлектрические потери в жидких диэлектриках.

Измерения можно производить как по прямой, так и по инверсной, то есть, перевернутой схеме. При помощи прибора ПАРМА ТЕНЗОР-2 можно выделить вектор тока влияния. Фазорегулятор источника опорного напряжения и устройства компенсации тока влияния не требуются. Измерению подлежит коэффициент трансформации, потери холостого хода, потери короткого замыкания, комплексное сопротивление, в том числе, при коротком замыкании. Калибровочные коэффициенты и параметры задаются перед проведением измерений. Измерительный блок может взаимодействовать с ПК. Безопасное управление может осуществляться при помощи пульта или по интерфейсу Bluetooth. Диапазон измерения тангенса угла диэлектрических потерь — 0,0001-1.

Установка для испытания кабеля HVA28

Тангенс диэлектрических потерь вектор

HVA28 позволяет испытывать кабели высоковольтным переменным напряжением, имеющим специальную форму, синусоиды или меандра, с очень низкой частотой. Измерения при постоянном токе позволяют оценить качество изоляции из сшитого полиэтилена и других материалов. Тестированию подлежат двигатели, генераторы, разъединители, трансформаторы, вакуумные камеры и другое оборудование. Режим работы может быть ручным или автоматическим. Действия выполняются заранее запрограммированным микропроцессором. Это касается выбора оптимальной частоты испытательного сигнала и заданного порядка тестов. Информация отображается в режиме онлайн и передаётся по Bluetooth или USB на ноутбук.

Важной особенностью прибора является отсутствие масляных компонентов, предназначенных для преобразования или охлаждения. Полупроводниковые элементы позволяют разместить сложную систему в компактном корпусе. Тепловые ограничения времени работы отсутствуют.

Высоковольтная СНЧ-установка с модулем для измерения tgδ HVA45TD

Тангенс диэлектрических потерь вектор

Установка позволяет испытывать кабели, имеющие изоляцию из сшитого полиэтилена и других изоляторов напряжением сверхнизкой частоты, равным 6,10 или 20 кВ. Силовые высоковольтные кабели испытываются постоянным напряжением. Тангенс угла диэлектрических потерь измеряется с высокой точностью. Испытания могут проводиться постоянным напряжением с различной полярностью, или переменным напряжением, имеющем форму синуса или прямоугольника. Можно проводить испытания как жил, так и оболочки кабеля, производить дожиг изоляции. Важным преимуществом является возможность точного определения места дефекта.

HVA45TD является наиболее современным на сегодняшний день устройством из предлагаемых на сегодняшний день. Форма высоковольтного сигнала на всём диапазоне напряжений не зависит от нагрузок и дает возможность избежать возникновения остаточных объемных зарядов в изоляциях различных типов. Режим измерений может быть ручным или автоматическим, что позволяет гибко использовать устройство для любых испытаний. Установка имеет функцию осциллографа, наглядно представляющего форму тестирующего сигнала, отражающего напряжение, силу тока, сопротивление, ёмкость и время в реальном времени. Все данные сохраняются в памяти. Контроль и управление этой современной системы дают возможность задавать требуемые пороги срабатывания и всевозможные условия испытаний. Величина пробивного напряжения отображается и запоминается. При детектировании дуги происходит автоматическая остановка испытания или продолжается в режиме контролируемого прожига.

Встроенный индикатор наличия высокого напряжения, находящегося поблизости, дополнен звуковым сигналом. Для измерений можно использовать как механическое, так и электронное разрядное устройство, которое встроено в прибор. Высокое напряжение генерируется при помощи сухой высоковольтной системы последнего поколения. Это значительно облегчает обслуживание установки. Микропроцессорное управление вместе с удобным и простым пользовательским интерфейсом, в виде колесика, облегчает работу с устройством. Меню установки представлено, в том числе, на русском языке. Энергонезависимая память усовершенствована функцией хранения результатов. Входящие в комплект съемные кабели имеют различную длину.

Погрешность измерения тангенса угла диэлектрических потерь не превышает 0,0001, при максимальной возможной нагрузке, равной 10,0 мкФ. При необходимости установка преобразуется в систему диагностики кабелей, при помощи добавления модуля, измеряющего частичные разряды (PD). Установка включена в Государственный реестр средств измерений РФ. Тестирование кабельных линий производится в полном соответствии со всеми международными стандартами.

Измерение tgδ при напряжениях до 120 кВ

Измеритель параметров изоляции ИПИ-100

Тангенс диэлектрических потерь вектор

Назначение прибора — измерение тангенса угла потерь и электроемкости высоковольтной изоляции при проведении технического обслуживания, наладки, ремонта и испытаний энергетических объектов на месте установки и в условиях лабораторий. В прибор входит высоковольтный блок, блок индикации и датчик. Тангенс может лежать в пределах от 0,0005 до 0,3, а напряжение — от 10 кВ до 100 кВ. Измерение производится на частотах 50 и 54 Гц. При подаче испытательного напряжения 100 кВ измеряемая ёмкость лежит в пределах от 5 пФ до 3 нФ. Измерение тангенса угла на частоте 54 Гц автоматически пересчитывается для частоты 50 Гц. Сопоставление этих значений увеличивает точность измерений. Блок индикации связан с измерительным блоком по радиоканалу. При помощи ИПИ-100 производятся измерения как по «прямой», так и «перевернутой» схемам, для измерения параметров объектов как с заземленными, так и изолированными выводами.

Высоковольтный измеритель тангенса угла диэлектрических потерь TD30

Тангенс диэлектрических потерь вектор

Модуль TD30 входит в линейку приборов серии TD, отличающихся главным образом значением максимального напряжения, которое может достигать 120 кВ. Высокое напряжение измеряется на низкой частоте и имеет специальную форму. Кроме этого, можно точно измерять тангенс угла диэлектрических потерь и силу тока. Метод измерения тангенса потерь представляет картину изменения измеряемых величин в реальном времени, исключающую негативные влияния на кабель, позволяет увидеть состояние изоляции по измеренным параметрам для взятия проблемных кабелей под дополнительный контроль. При этом обнаруживаются «водные триинги» в кабелях, имеющих изоляцию из сшитого полиэтилена. Изоляция может быть бумажно-масляной, этилен-пропиленовой, поливинилхлоридной, комбинированной. Измерения можно проводить на генераторах, трансформаторах, двигателях, емкостях, выключателях, изоляторах и муфтах.

Измерение Tan Delta производится быстро и в реальном времени, с предоставлением полной картины, включающий форму выходного высоковольтного сигнала, как по напряжению, так и по току, который может быть постоянным или переменным. Информация передаётся на компьютер посредством Bluetooth. Это обеспечивает дополнительную безопасность при работе с высокими напряжениями и сокращает время подключения. Программное обеспечение поставляется в комплекте. Прибор должен быть подключен к высоковольтному кабелю и СНЧ-установке серии HVA, предназначенной для соответствующего напряжения, которая будет рассмотрена ниже. Питание осуществляется от стандартных батарей типа «C», обеспечивающих непрерывную работу в течение 10 часов.

Видео:- Про конденсаторы, диэлектрик и тангенс угла диэлектрических потерь.Скачать

- Про конденсаторы, диэлектрик и тангенс угла диэлектрических потерь.

Выводы

Тангенс диэлектрических потерь вектор

Многие годы эксплуатации и последующая оценка применяемых технологий в области диагностики кабельных линий и устройств, работающих при низких и очень высоких напряжениях, анализ опыта промышленно развитых стран привели к созданию многофункциональных, точных и автоматических мобильных устройств, а также передвижных лабораторий, позволяющих производить комплексные испытания и обследования. Возможности приборов и специальных лабораторий продолжают совершенствоваться и демонстрируют при применении существенное снижение эксплуатационных затрат, которым уделяется особое внимание в энергокомпаниях, ведущих взвешенную техническую политику.

Рациональным следует считать подход к выбору приборов и установок, учитывающий их функциональность и основное назначение. Энергетическая компания должна иметь в своём арсенале не только самые современные и дорогостоящие изделия, предназначенные для диагностики при самых высоких напряжениях в важнейших энергосистемах, но и более простые, для оперативного контроля небольших, но ответственных установок и линий электропередач.

Видео:ПО Вектор. Измерение.Скачать

ПО Вектор. Измерение.

Что такое диэлектрические потери и из-за чего они возникают?

Мы привыкли считать, что потери электрической энергии происходят в проводниках из-за сопротивления. Это верно, но существуют ещё диэлектрические потери. Они хоть и незначительны, но при определённых условиях их влияние может оказаться ощутимым. О потерях энергии в диэлектрической среде первыми обеспокоились энергетики, применявшие в качестве диэлектрика трансформаторное масло.

Видео:Измерение характеристик изоляцииСкачать

Измерение характеристик изоляции

Что такое диэлектрические потери?

Применение электроизоляционных материалов основано на том, что они препятствуют электрическому току преодолевать некоторое пространство, ограниченное изолятором. Идеальный изолятор должен абсолютно исключить условия для проводимости электрического тока. К сожалению, в природе не существует таких материалов. Таких диэлектриков также не сумели создать в лабораторных условиях.

Теоретически можно обосновать существование идеальных изоляторов, но синтезировать на практике такие вещества не реально, так как даже ничтожно малая доля примесей образует диэлектрическую проницаемость. Иначе говоря, рассеяния энергии в диэлектрической среде будут наблюдаться всегда. Речь может идти об усилиях, направленных на уменьшение таких потерь.

Исходя из того, что часть электроэнергии неизбежно теряется в изоляторе, был введён термин «диэлектрические потери» – необратимый процесс преобразования в теплоту энергии электрического поля, пронизывающего диэлектрическую среду, То есть, это электрическая мощность, направленная на нагревание изоляционного материала, пребывающего в зоне действия электрического поля.

Значение потерь определяется как отношение активной мощности к реактивной. Обычно активная мощность, потребляемая диэлектриком очень мала, по сравнению с реактивной мощностью. Это значит, что искомая величина тоже будет мизерной – сотые доли от единицы. Для вычислений используют величину «тангенс угла», выраженную в процентах.

Электрическую характеристику, выражающую рассеивающее свойство диэлектрика, называют тангенсом угла диэлектрических потерь. При расчётах принято считать, что диэлектрик является изоляционным материалом конденсатора, меняющего ёмкость и дополняющий до 90º угол сдвига фаз φ, образованный векторами напряжения и тока в цепи. Данный угол обозначают символом δ и называют углом рассеивания, то есть, диэлектрических потерь. Величина, численно равна тангенсу данного угла ( tgδ ), это и есть та самая характеристика диэлектрического нагрева.

tgδ применяется в расчётах для определения величины рассеиваемой мощности по соответствующей формуле. Поэтому его вычисление имеет практическое значение. Введение понятия тангенса угла позволяет вычислять относительные значения диэлектрических потерь. А это позволяет сравнивать по качеству различные изоляторы.

Именно этот показатель или просто угол δ производители трансформаторных масел указывают на упаковке своей продукции. По величине угла ( tg δ ) можно судить о качестве изолятора: чем меньше угол δ, тем высшие диэлектрические свойства проявляет изоляционный материал.

Видео:Вектор. Сложение и вычитание. 9 класс | МатематикаСкачать

Вектор. Сложение и вычитание. 9 класс | Математика

Методика расчета

Составим схему, в которой включен конденсатор с диэлектриком. При этом активная мощность в данной схеме должна соответствовать мощности, рассеиваемой в диэлектрике рассматриваемого конденсатора, а угол сдвига, образованный векторами тока и напряжения, должен равняться углу сдвига в конденсаторе. Такие условные схемы с последовательным и параллельным включением активного сопротивления представлены на рис. 1. На этой же картинке построены векторные диаграммы для каждой схемы.

Тангенс диэлектрических потерь вектор Рис. 1. Эквивалентные схемы диэлектрика Тангенс диэлектрических потерь векторРис. 2. Формулы для расчета

Значения символов понятны из рисунка 1.

Заметим, что в качественных диэлектриках величина tg 2 δ очень мала, поэтому ею можно пренебречь. Тогда каждая из формул для вычисления диэлектрических потерь приобретёт вид: Pa = U 2 *ω*C*tδ. Если напряжение в этой формуле выразить в вольтах, угловую частоту ( ω ) в с -1 , а ёмкость C в фарадах, то получим мощность ( Pa ) в ваттах.

Очевидно, что параметры вычислений на основании приведённых схем зависят от частоты. Из этого следует, что вычислив параметры диэлектриков на одной частоте, их нельзя автоматически переносить для расчётов в других диапазонах частот.

Механизмы потерь по-разному проявляются в твёрдых, жидких и газообразных веществах. Рассмотрим природу рассеяний в этих диэлектриках.

Видео:Наш БЕЗМАСОЧНЫЙ литограф | OLED-дисплей на 100 из России | МИФИ: разработка и производствоСкачать

Наш БЕЗМАСОЧНЫЙ литограф | OLED-дисплей на 100 из России | МИФИ: разработка и производство

Диэлектрические потери в разных диэлектриках

В газах

Для газообразных веществ или их включений в материалах диэлектрика характерны ионизационные потери при определённых условиях: когда молекулы газа ионизируются. Например, ионизация газов происходит во время электрических пробоев сквозным током. При этом молекулы газа превращаются в ионы, создавая токопроводящий канал с максимумом напряженности. В результате диэлектрические потери лавинообразно возрастают, стремясь к максимуму tg угла.

При таких диэлектрических потерях мощность стремительно растёт: Ри = А1 f (U – Uи) 3 , где А1 постоянная, зависящая от вида вещества, f — частота поля, а символами U, Uи обозначено приложенное напряжение и напряжение ионизации, зависящее от давления газа.

Если величина напряжения Uи не достигает порога, необходимого для запуска процесса ударной ионизации, то нагревание диэлектрика является незначительным, потому что, при поляризации, пространственная ориентация дипольных молекул в газах не влияет на электропроводность. Поэтому газы – самые лучшие диэлектрики, с низкими потерями, особенно в диапазоне высоких частот.

Зависимость тангенса угла рассеивания мощности в диэлектриках с газовыми включениями, иллюстрирует график на рис. 3.

Тангенс диэлектрических потерь вектор Рис. 3. Зависимость тангенса угла потерь

В жидких диэлектриках

Наличие диэлектрических потерь в жидкостях, в основном зависят от их полярности. В среде неполярных диэлектриков рассеяния обусловлены электропроводностью. При наличии в жидких веществах примесей дипольных молекул (так называемые полярные жидкости), рассеивание мощности может быть значительным. Это связано с повышением электропроводности, в результате дипольно-релаксационной поляризации.

Жидкие полярные изоляторы имеют выраженную зависимость потерь от вязкости. Поворачиваясь под действием магнитного поля в вязкой среде, диполи, в результате трения, нагревают её. Рассеиваемая мощность жидкого диэлектрика возрастает до тех пор, пока механизмы поляризации успевают за изменениями электрического поля. При достижении максимума поляризации процесс стабилизируется.

В твердых веществах

Высокочастотные диэлектрики с неполярной структурой обладают небольшим tg δ. К ним относятся качественные материалы:

  • сера;
  • полимеры;
  • парафин и некоторые другие.

Потери у диэлектриков с полярной молекулой более значительны. К таким материалам можно отнести:

  • органические стёкла;
  • эбонит и другие каучуковые вещества;
  • полиамиды;
  • целлюлозосодержащие материалы;
  • фенолоформальдегидные смолы.

Керамические диэлектрики без примесей имеют плотную ионно-решётчатую структуру. У них высокое удельное сопротивление. а значение tg δ таких материалов не превышает величины 10 -3 .

Вещества с неплотным расположением ионов обладают ионной поляризацией. У них наблюдается также электронно-поляризационная поляризация. tg δ этих диэлектриков ещё выше – от 10 -2 .

Сегнетоэлектрики и вещества со сложными неоднородными структурами, такие как текстолит, пластмассы, гетинакс и другие, имеют tg δ > 0,1.

Рассеивание мощности в результате сквозной электропроводимости происходит во всех диэлектриках. Однако потери становятся ощутимыми лишь при частотах от 50 до 1000 Гц, в температурном режиме более 100 ºC. Высокое переменное напряжение, как и удельное сопротивление также влияет на величину рассеивания.

Видео:Урок 231. Свойства электрического потенциалаСкачать

Урок 231. Свойства электрического потенциала

Виды диэлектрических потерь

В зависимости от электрических свойств различных видов диэлектриков различают следующие виды диэлектрических потерь, сопровождающихся нагревом диэлектрика:

  • ионизационные потери, наблюдаемые в газах;
  • релаксационные потери в жидких (вязких) диэлектриках, в результате релаксационной поляризации;
  • рассеяние в веществах, имеющих дипольную поляризацию;
  • поляризационное рассеивание в веществах, имеющих сквозную электропроводность;
  • высокочастотные резонансные потери;
  • диэлектрические потери, вызванные неоднородностью структуры твердых диэлектриков.

Диэлектрические вещества по-разному ведут себя при различных температурах, при постоянном или переменном токе. Максимумы потерь происходят при достижении определённого порога температуры. Этот порог индивидуален для каждого вещества. Тангенс угла δ зависит также от приложенного напряжения (рис. 4).

Тангенс диэлектрических потерь вектор Рис. 4. Зависимость тангенса угла от напряжения

Видео:Билет №06-08 "Диэлектрики"Скачать

Билет №06-08 "Диэлектрики"

Чем измерить?

Рассчитывать потери диэлектриков по формуле не очень удобно. Часто величину tg производители определяют опытным путём и указывают на упаковках или в справочниках.

Существуют специальные измерительные приборы, такие как «ИПИ – 10» (производитель Tettex), «Тангенс – 3М» или измеритель «Ш2», позволяющие с высокой точностью определить уровень рассеивания в диэлектриках либо найти тангенс угла рассеяния. Устройства довольно компактны и просты в работе. С их помощью можно исследовать свойства твёрдых и жидких веществ на предмет диэлектрических потерь.

📸 Видео

Реактивная мощность за 5 минут простыми словами. Четкий #энерголикбезСкачать

Реактивная мощность за 5 минут простыми словами. Четкий #энерголикбез

Урок 227. Проводники в электрическом полеСкачать

Урок 227. Проводники в электрическом поле

18+ Математика без Ху!ни. Скалярное произведение векторов. Угол между векторами.Скачать

18+ Математика без Ху!ни. Скалярное произведение векторов. Угол между векторами.

Урок 228. Диэлектрики в электрическом поле. Диэлектрическая проницаемостьСкачать

Урок 228. Диэлектрики в электрическом поле. Диэлектрическая проницаемость

Лекция 2-6. Виды диэлектрических потерьСкачать

Лекция 2-6. Виды диэлектрических потерь

Урок 3. Произведение векторов и загадочный угол между векторами. Высшая математика | TutorOnlineСкачать

Урок 3. Произведение векторов и загадочный угол между векторами. Высшая математика | TutorOnline
Поделиться или сохранить к себе: