Accumulator-shop.ru

Аккумулятор Шоп
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Измерение тангенс угла диэлектрических потерь трансформаторного масла

Измерение тангенс угла диэлектрических потерь трансформаторного масла

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.

Преимущества установки измерения диэлектрических потерь

  • Большая скорость анализа масла;
  • Удобный в работе интерфейс;
  • Накопление результатов измерений в памяти и возможность их передачи на компьютер;
  • Компактная малогабаритная установка;
  • Для проведения анализа масла, необходим малый объем
  • В комплект установки по дополнительному требованию заказчика может входить эталонная ячейка для проверки и калибровки;
  • Материал корпуса – термостойкий пластик.

24. Пробой диэлектриков

Электрической прочностью называют напряженность электрического поля, при которой происходит пробой. В однородном поле электрическая прочность определяется как отношение напряжения пробоя к толщине материала. В неоднородных полях под Епр понимают среднюю напряженность электрического поля.

Причины пробоя различных диэлектриков определяются как природой материала, так и конструкцией изоляторов и условиями их работы. Различают три основных вида пробоя: электрический, электротепловой и электрохимический.

а) ^ Электрический пробой развивается практически мгновенно при достижении напряженности поля равной электропрочности диэлектрика. Обычно электрический пробой наблюдается в газах, но может развиваться и в твердых и в жидких диэлектриках.
^

Электрический пробой газов

Рис. 40. Зависимость напряжения пробоя и электропрочности от расстояния между электродами.
Увеличение плотности ионов в диэлектриках (пробой) может быть вызвано развитием ударной ионизации или ионной ионизации. Для развития ударной ионизации необходимо выполнение условия:

Eql=mv 2 /2=Eэс (2.13)

где: Е – напряженность поля, q – заряд иона, l – длина пробега иона от одного столкновения до другого, mv 2 /2 – кинетическая энергия иона, Еэс – энергия электростатического взаимодействия электронов с ядрами атомов.

Рис. 41. Зависимость электропрочности газа от давления.
При выполнении этого условия ионы, пролетая под действием электрического поля от одного столкновения со структурными единицами материала до другого, набирают кинетическую энергию, достаточную для того чтобы выбить электрон из атома. В результате столкновения появляется два дополнительных носителя заряда: электрон и новый ион. Таким образом, размножение носителей заряда возрастает в геометрической прогрессии и происходит пробой диэлектрика.

При напряженности поля меньшей, чем та, при которой наблюдается ударная ионизация в газах может развиваться фотонная ионизация. В этом случае при столкновении иона со структурной единицей материала энергии переданной атому не достаточно для отрыва электрона от атома, поэтому возбужденные электроны испускают фотоны. При одновременном попадании нескольких фотонов на какую-либо молекулу, переданная энергия сравнивается с энергией электростатического взаимодействия электронов с ядрами и происходит ионизация.
^

Читайте так же:
Схема подключения выключателей с умным домом

Влияние частоты электрического поля на электропрочность газов

Рис. 42. Зависимость электропрочности газа от частоты электрического поля.
Процессы изменения концентрации ионов, происходящие в низкочастотных полях, аналогичны процессам в постоянном поле. Однако в высокочастотных полях концентрация заряженных частиц меняется. При достаточно высоких частотах подвижные электроны успевают сместиться на большие расстояния и достигают электродов. Малоподвижные положительные ионы с большой массой за время полу периода колебаний не успевают сместиться на сколь либо значительные расстояния и концентрация положительных ионов в межэлектродном пространстве растет. Появляется так называемый «объемный заряд». Поэтому, начиная с частот, превышающих десятки килогерц вероятность столкновения ионов с молекулами возрастает и электропрочность газов снижается (рис. 42).
^

а) Электрический пробой твердых диэлектриков

При рассмотрении электрического пробоя в твердых диэлектриках следует иметь в виду, что электрическая прочность зависит не только от материала, но и от формы изолятора. Дело в том, что в твердых диэлектриках помимо сквозного электрического пробоя может развиваться поверхностный пробой.

Для развития сквозного пробоя требуется очень высокая напряженность электрического поля. Это связано с тем, что плотность твердых диэлектриков велика и длина пробега ионов мала. Следовательно, для того, чтобы ион набрал достаточную кинетическую энергию, (mv 2 /2=Eql) нужна высокая напряженность электрического поля. Вместе с тем, на поверхности любого материала имеется слой адсорбированных молекул. Из окружающего пространства (из воздуха) на поверхность могут адсорбироваться молекулы азота, кислорода, углекислого газа, воды и так далее. В тех местах, где адсорбируются молекулы воды и углекислого газа, образуется угольная кислота. Иначе говоря, на поверхности появляются участки с повышенной концентрацией ионов. Таким образом, вероятность ионизации молекул на поверхности диэлектрика становится выше, а электропрочность снижается.

Рис. 43. Зависимость мощности выделения тепла (Ртв) и мощности отвода тепла (Рто) от температуры.
б) Электротепловой пробой диэлектриков.

Повышение температуры диэлектрика по сравнению с окружающей средой ведет к отводу тепла. Дальнейшее развитие процессов зависит от соотношения скорости отвода тепла и скорости тепловыделения. На рисунке 43 показаны зависимости мощности тепловыделения (Ртв) и мощности отвода тепла (Рто) от температуры для неполярного диэлектрика. Как видно из приведенного рисунка в области температур от точки a до точки b мощности отвода тепла превышает мощность тепловыделения, поэтому повышения температуры не происходит. Вне этой области мощность выделения тепла превышает мощность отвода тепла и диэлектрик нагревается. Нагрев материала диэлектрика может привести к его растрескиванию, оплавлению, обугливанию, что снижает электропрочность диэлектрика и ведет к его разрушению.

Рис. 44. Зависимость электропрочности диэлектрика от температуры
в) Электрохимический пробой диэлектриков.

Рис. 45 Зависимость электропрочности от времени.
Данный вид пробоя обусловлен тем, что при длительном нахождении в электрическом поле происходит изменение химического состава диэлектрика. Чем выше напряженность электрического поля, тем сильнее возбуждаются молекулы диэлектрика и время, необходимое для выхода материала диэлектрика из строя снижается. В то же время химически инертные диэлектрики имеют больше время работы. Зависимость времени безопасной службы материала диэлектрика от времени принято называть «кривой жизни» диэлектрика (рис.45).

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла

Данная методика предназначена для определения пробивного напряжения электроизоляционных жидкостей (трансформаторного масла).

Читайте так же:
Как подключить датчик движения через проходной выключатель

Трансформаторное масло испытывается в объеме, предусмотренным п. 25 «Объемы и нормы испытания электрооборудования», приложение 1.1 табл. 8 ПЭЭП.

Качество электроизоляционной жидкости (в данном случае трансформаторное масло) оценивают, сравнивая полученные результаты испытаний с нормативными значениями для различных показателей качества в зависимости от типа, вида и класса напряжения электрооборудования, в котором эксплуатируется жидкий диэлектрик (или планируется его залив после монтажа или ремонта оборудования).

Испытания проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 6581 — 75, который соответствует Публикации МЭК 156. Перед проведением измерения ячейка должна быть дважды тщательно промыта. После сушки и охлаждения ячейку присоединяют к измерительной схеме и определяют tg d пустой ячейки, который не должен правышать 0,0003.

Перед измерением tg d масла ячейку промывают испытываемой жидкостью. Для измерений заполняют ячейку до уровня, превышающего не менее, чем на 3-5мм нижний край охранного электрода. Заполненную ячейку нагревают до заданной температуры и производят измерение. Отсчет значений tg d проводят не позже, чем через 3 мин после включения напряжения.

Измерение tg d и С производят мостом переменного тока Р5026 при частоте 50Гц.

Для измерения tg ¶ масла используют мост переменного тока Р5026, образцовый конденсатор Р5023, стационарную испытательную установку АИИ-70, термошкаф, трехзажимную измерительную ячейку согласно ГОСТ 6581 — 75, соответствует чертежу 1а. Данные приборы собирают в измерительную схему

4.УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЯ

Измерение tg d и Uпр масла следует производить в закрытых отапливаемых помещениях при температуре окружающего воздуха от 10 до 35 С и относительной влажности до 80 ( при 25 С ).

Источник напряжения должен обеспечивать получение кривой напряжения с амплитудой в пределах 2 _+ 0.5, колебания напряжения не более 1 , изменения частоты не более 0,5 .

Прежде чем приступить к работе, необходимо убедится, что аппарат заземлён; установку и выемку ячейки с диэлектриком из термошкафа, следует производить после выключения аппарата от сети. Работу на аппарате производить стоя на резиновом коврике, в резиновых перчатках. Производить работу с неисправной сигнализацией и блокировкой запрещается. Во время нагрева ячейки с диэлектриком должна работать вытяжная вентиляция непрерывно, дверь термошкафа должна быть закрыта. Нагревательный элемент термошкафа должен быть заземлен.

6.ТРЕБОВАНИЯ К ПЕРСОНАЛУ

Все лица, работающие по эксплуатации и техническому обслуживанию аппарата, должны быть предварительно обучены безопасным методам работы на данном аппарате и знать в соответствующем объеме “Межотраслевые правила по охране труда”. Лица, не прошедшие аттестации, к работе не допускаются.

Измерения по определению пробивного напряжения проводятся монтером с квалификационной группой по ТБ — III. Он обязан иметь с собой удостоверения по ТБ.

Лица, допустившие нарушения ПТБ и ПЭЭП, а также исказившие показания и точность измерений, несут ответственность в соответствии с Законодательством РФ и “Руководством по качеству” электротехнической лаборатории .

7. 1. Отбор пробы жидкого диэлектрика.

7.1.1. При отборе проб масла следует соблюдать следующие правила:

— избегать выполнения отбора при плохой погоде или соблюдать дополнительные меры предосторожности;

— использовать только специально подготовленную чистую и сухую посуду – герметично закрывающуюся;

— слить достаточное количество масла (не менее двух литров) для удаления загрязнений, которые могут находиться на пробоотборном патрубке;

Читайте так же:
Выключатель с реостатом для дрели

— ополоснуть пробоотборную посуду отбираемым маслом (двукратно);

— наполнить сосуд не менее чем на 95% его вместимости, желательно использовать сухие шланги из силикона, которые погружают на дно посуды;

— герметично закрывать сосуд сразу после заполнения пробкой;

— проверить правильность маркировки этикетки;

— хранить образцы проб в тёмном прохладном месте;

— отбор проб из оборудования производится при обычном режиме работы или сразу после его отключения;

— после доставки пробы в лабораторию, необходимо подождать до тех пор, пока температура пробы не достигнет комнатной;

— жидкий диэлектрик вязкостью более 50 сСт при температуре +20 ° С в чистую сухую колбу (сосуд) объемом, достаточным для определения пробивного напряжения в шести отдельных порциях, если об этом не имеется других указаний в стандартах на конкретные изолирующие материалы.

7.2. Подготовка ячейки.

7.2.1. Промыть ячейку испытуемым диэлектриком (несколько раз) перед каждым испытанием. В нерабочем состоянии ячейку рекомендуется хранить заполненной жидким диэлектриком в чистом сухом месте, предохранять от попадания пыли.

7.3 Подготовка пробы .

7.3.1. Перед началом испытания необходимо визуально установить наличие

или отсутствие воды в пробе. Если в пробе обнаружены капельки влаги, различного рода примеси (взвешенные частицы) определение тангенса угла диэлектрических потерь не проводят и качество материала квалифицируют как неудовлетворительное.

7.4 Проведение измерения

Залитую диэлектриком ячейку помещают в предварительно нагретый до нужной температуры нагревательный элемент термошкафа и после достижения диэлектриком необходимой температуры (70 или 90 ° С) проводятся измерения в следующем порядке:

— Выключают нагревательный элемент;

— Подключают к соответствующим зажимам измерительной ячейки выводы схемы Cx , ВН и «земля»;

— Закрывают дверь и подают напряжение 3кВ;

— Проводят измерения путем балансировки моста переменного тока.

Далее после обработки ячейки вновь заполняют ее диэлектриком из той же пробы и повторяют измерение.

8 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ

Расхождение между результатами измерений не должно превышать 15% от значения большего 0,0002. Если расхождение между результатами превышает 15%, то проводят измерения на новых порциях диэлектрика до достижения требований настоящего ГОСТ.

За результат измерения принимается меньшее из двух полученных значений.

Основная погрешность измерений обусловлена погрешностью измерительного моста переменного тока Р5026 и вычисляется по формуле: ± (0,05 × tg ¶ +3 × 10 -3 ).

8.ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ

По результатам измерений оформляется Протокол определения пробивного напряжения и анализа трансформаторного масла. Форма протокола приведена в приложении 1.

Характеристики конденсаторов

Программирование микроконтроллеров Курсы

Ранее мы уже рассмотрели принцип работы и маркировку многих типов конденсаторов. Однако настоящий электронщик должен знать следующие характеристики конденсаторов: допустимое напряжение, классы точности, температурный коэффициент емкости и тангенс угла потерь. Понимание указанных характеристик позволяет сделать выбор и применить лучший из имеющихся накопителей, что благоприятно скажется в целом на работе электронного устройства.

Основные характеристики конденсаторов

Допустимое напряжение является очень важным параметром любого конденсатора и его нельзя превышать, иначе произойдет пробой диэлектрика и накопитель придет в непригодность. На корпусе указывается всегда величина максимального допустимого напряжения. Поэтому начинающих радиолюбителей такое обозначение вводит в заблуждения, поскольку в розетке напряжение 230 В, то казалось бы, что напряжения накопителя 300 В вполне достаточно. Однако это не так. Так как 230 В – это действующее напряжение, а диэлектрик может пробиться от мгновенного амплитудного значения, которое в 1,41 раза больше действующего и равно 230×1,41 = 324 В плюс допуск отклонения 10 % от номинального значения в сторону увеличения, нормированный ГОСТом, и того получим 324×0,1+324 = 356 В. Поэтому допустимое напряжение должно быть не ниже 360 В.

Читайте так же:
Как сделать выключатель за веревочку

Характеристики конденсаторов

Стандартные значения емкости конденсаторов

Если взять любой радиоэлектронный прибор, например, резистор, диод, транзистор, стабилитрон и снять его характеристики либо измерить параметры высокоточным измерительным прибором, то они будут иметь некоторые отклонения от заявленных номинальных значений. Такое отклонение от указанных параметров вызвано технологическим процессом и нормируется производителем. Дело в том, что на изготовление любого устройства или его отдельного компонента влияет много факторов, которые невозможно учесть и скомпенсировать. Даже лист бумаги, формата А4, имеет некоторые отклонения от заданных размеров, но тем не менее это никак не сказывается на их применении.

Аналогично обстоят дела и с емкостью. Если измерить ее в нескольких накопителей одинакового номинала, то можно заметить небольшую разницу. Эта разница строго нормирована и называется допустимым отклонением емкости от номинального значения. Она измеряется в процентах, значения которых соответствуют классам точности.

Классы точности конденсаторов

В зависимости от класса точности и допустимого отклонения производятся стандартные значения емкости, то есть стандартные номиналы конденсаторов. Емкость в приведенной ниже таблице исчисляется пикофарадоми. Любое значение из таблицы может быть умножено на 0,1 или 1 или 10 и т.д.

Номиналы конденсаторов

Температурный коэффициент емкости

Протекание электрического тока через любой радиоэлектронный элемент вызывает его нагрев, ввиду неизбежного наличия сопротивления. Чем больше ток и выше сопротивление, тем интенсивнее нагревается прибор. Такое явление в большинстве случаев является вредным и может привести к изменению параметров схемы, а соответственно и нарушить режим работы всего устройства. Поэтому нагрев радиоэлектронных элементов всегда учитывается при проектировании изделия. Характеристики конденсаторов также склонны изменятся с изменением температуры и с этим обязательно нужно считаться. Для этого введен температурный коэффициент емкости, сокращенно ТКЕ.

ТКЕ показывает, насколько отклоняется емкость конденсатора от номинального значения с ростом температуры. Номинальное значение емкости накопителя приводится для температуры окружающей среды +20 С.

Рост температуры может вызвать как рост емкости, так и ее уменьшение. В зависимости от этого различают конденсаторы с положительным и отрицательным температурным коэффициентом емкости.

Следует знать, чем меньше значение ТКЕ, тем более стабильными характеристиками обладает конденсатор. Особое внимание уделяют ТКЕ разработчик измерительного оборудования высокого класса точности, где критичны значительные отклонения характеристик любого радиоэлектронного элемента.

Тангенс угла потерь

Потери, неизбежно возникающие при работе конденсатора, главным образом определяются свойствами диэлектрика, расположенного между обкладками накопителя, и характеризуются тангенсом угла потерь tg δ. Производители стремятся снизить значение угла tg δ и за счет этого улучшить характеристики конденсаторов. Поэтому наибольшее применение получила специальная керамика, обладающая минимальным тангенсом угла потерь. Обратной величиной тангенса угла потерь конденсатора является добротность, равная QC=1/tgδ. Конденсаторы высокого качества обладают добротностью свыше тысячи единиц.

Читайте так же:
Неисправности вакуумного выключателя bb tel

Онлайн калькулятор расчета тангенса угла

Что бы научиться пользоваться этой функцией, Нужно попробовать решить несколько примеров по применению этой функции.

Тангенс 30 градусов 15 минут

Пример: есть два катета ВС = 7 см и АС = 12 см. Нам нужно узнать все остальные данные о треугольнике.

Первая формула, это tg α = а : b. тогда tg α = 7 :12= 0, 5833, далее для нахождения угла α используем таблицы Брадиса. На пересечении градусов и минут находим ближайшее значение угла – 0,5844, соответствующее 30° и 18′.

Находим ближайшую поправку, разную 3′. Отнимаем ее от нашего угла и получаем угол α = 30° 15′. Второй угол находим, исходя из того, что сумма всех углов должна быть не больше 180°, а угол γ = 90° по условию. Тогда угол β = 90° – 30° 15′= 59°45′.

Нам осталось найти гипотенузу с.

Можем найти её через sin α, который равен а: с, тогда с = а : sin α.

Находим sin α через таблицу Брадиса. Ближайшее значение 30° 36′, будет 0,5060, тогда не хватает 3′, Что по полям поправок равно 0,0008. Добавляем это число к найденному: 0, 5060 + 0,0008 = 0,5068. Подставляем это значение в формулу, с = 7:0,5068, с = 13, 8 см. Задача решена.

Можно искать значение углов через значение числа π, которое равно 180°. Тогда наиболее популярные углы, такие, как тангенс 30 градусов, тангенс 0 градусов, тангенс 60 градусов, тангенс 90 градусов, тангенс 45 градусов, тангенс 15 градусов, тангенс 75 градусов можно рассматривать намного проще. Нужно знать, что тангенс 0 градусов равен 0, а тангенс 90 градусов не имеет конкретного значения.

Можно найти тангенс угла 5 градусов, который равен 0, 0875 и добавлять или отнимать от наиболее часто встречающихся углов. Например угол 45 градусов, его тангенс равен 1, тогда тангенс угла 50 градусов будет равен 1, 0875. Тангенс 35 градусов можно рассчитать путем добавления к тангенсу 30 градусов угол 5 градусов, а тангенс 10 градусов это удвоение угла 5 градусов.

Для удобства есть рассчитанная таблица основных углов через значение π.

Значение угла α (градусов)Значение угла α в радианахtg (тангенс)
Тангенс 0
Тангенс 15π/120.2679
Тангенс 30π/60.5774
Тангенс 45π/41
Тангенс 505π/185114
Тангенс 60π/31.7321
Тангенс 6513π/362.1445
Тангенс 707π/182.7475
Тангенс 755π/123.7321
Тангенс 90π/2
Тангенс 1055π/12-3.7321
Тангенс 1202π/3-1.7321
Тангенс 1353π/4-1
Тангенс 1407π/9-0.8391
Тангенс 1505π/6-0.5774
Тангенс 180π
Тангенс 2703π/2
Тангенс 360

Если угол больше 90 градусов, нужно помнить, что функции имеют свойство повторяться, поэтому, если ищем тангенс 145 градусов, тогда 180 – 145 = 35 градусов, но уже со знаком «минус», это можно понять по чертежу окружности, где положительное или отрицательное значение абсциссы и ординаты. Научиться быстро пользоваться таблицами Брадиса и рассчитывать значения треугольника совсем не сложно, главное, уловить суть процесса.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector