Sztywność dielektryczna – Wikipedia

. Sztywność dielektryczna pożywki izolacyjnej reprezentuje maksymalną wartość pola elektrycznego, którą medium może znieść przed wyzwalaniem łuku elektrycznego (zatem zwarcia). Następnie mówimy o izolacji izolacji. Jest to jedna z głównych cech izolacji.

Używamy również wyrażenia Pole destrukcyjne który jest synonimiczny, ale częściej używany do kwalifikowania instalacji, podczas gdy termin sztywność dielektryczna jest bardziej używana do kwalifikowania materiału.

W praktyce Sztywność dielektryczna jest zdefiniowany przez stosunek między maksymalnym napięciem bez stukający i odległość między elektrodami, między których zastosowano to napięcie ^{[[[ Pierwszy ] W [[[ 2 ]} . Możemy pisać ^{[[[ 3 ]} :

z :

U: podane napięcie (kV)

D: Odległość między elektrodami (mm)

I _C (V/M): Sztywność dielektryczna (jest ona wyrażana w V/M lub częściej w KV/MM lub MV/M).

Jeśli napięcie przyłożone między dwiema elektrodami jest większe niż Sztywność dielektryczna , izolacja nie staje się już izolująca, a między dwiema elektrodami ustala się prąd w postaci a łuk elektryczny , wtedy rozmawiamy o stukający . Gdy rozpad występuje w materiale lub w instalacji, jego właściwości fizyczne można zmodyfikować w sposób odwracalny lub nieodwracalny ^{[[[ 4 ]} .
Na przykład dla kondensatora, gdy wartość ta zostanie przekroczona, element jest zniszczony. Nazywana jest maksymalna wartość napięcia elektrycznego przyłożonego na zaciski napięcie kondensatora.

W przypadku wyłącznika o wysokim napięciu jest to maksymalna wartość pola, którą można ponieść po wyginięciu łuku (przerwanie prądu). Jeżeli sztywność dielektryczna jest niższa niż pole nałożone przez przywrócenie napięcia, zachodzi remont łuku ^{[[[ 5 ]} .

Czynniki wpływające na wartość sztywności dielektrycznej [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Ewolucja sztywności dielektrycznej (destrukcyjne pole elektryczne) w funkcji temperatury niektórych polimerów.

W przypadku danego materiału sztywność dielektryczna zależy od kilku czynników lub parametrów. Możemy oddzielić czynniki wpływające na sztywność dielektryczną w dwóch grupach: Czynniki związane z techniką lub metodą pomiaru , I Czynniki produkcyjne materialne .

• Czynniki powiązane z metodą pomiaru ^{[[[ 6 ]} :
  • Formy napięcia ^{[[[ 2 ] W [[[ 6 ] W [[[ 7 ]} : ciągłe, alternatywne lub szokowe itp.
  • Elektrody geometria ^{[[[ 2 ] W [[[ 6 ]} : Geometria elektrod wpływa na rozkład pól elektrycznych w przestrzeni (pola niehomogeniczne), co powoduje lokalne zrzuty, w których pole jest najbardziej intensywne.
  • Odległość międzyelektryczna ^{[[[ 2 ] W [[[ 6 ] W [[[ 7 ]} : Zasadniczo zmienność sztywności dielektrycznej nie jest liniowa w zależności od odległości.
  • Polaryzacja napięcia ^{[[[ 2 ] W [[[ 7 ]}
  • Warunki pomiaru atmosferycznego : Temperatura ^{[[[ 8 ] W [[[ 2 ] W [[[ 7 ]} , Ciśnienie ^{[[[ 2 ] W [[[ 7 ]} i wilgotność.
• Czynniki powiązane z produkcją materiału (nieodłącznie z zmierzoną próbką):
  • Obecność bąbelków ^{[[[ 7 ]} : Bąbelki powietrza lub wody mogą być obecne w izolacji cieczy lub polimerów.
  • Obecność zanieczyszczeń ^{[[[ 2 ]}
  • Absorpcja wody W tworzyw sztucznych obniża wartość sztywności dielektrycznej ^{[[[ 9 ]} .
  • Starzenie się termiczne ^{[[[ 3 ]} : Izolacja często podlega zmianie temperatury podczas jej działania, ta zmiana temperatury prowadzi do starzenia termicznego, co zmienia wartość sztywności dielektrycznej.

Sztywność dielektryczną izolacji ciekłej i stałej mierzy się przez zastosowanie rosnącego napięcia na izolacji, dopóki materiał nie zostanie zaostrzony. Możemy wykryć punktację wizualnie lub przez pomiar fizyczny: albo obserwując spadek napięcia na zaciskach materiału, albo obserwując wzrost prądu, który go przecina ^{[[[ dziesięć ]} . Testy można przeprowadzić w alternatywnym napięciu, w ciągłym napięciu lub w napięciu wstrząsu w zależności od zastosowania przemysłowego, do którego są zamierzone izolatory ^{[[[ 11 ]} .

Jeśli chodzi o testowanie, dzielimy rodzaje izolacji dielektrycznej na dwie kategorie: te rejestrację samoukalne i nieosiągnięte samego siebie. Ten pierwszy w pełni odzyskuje swoje właściwości izolacyjne po zakłóceniu zwolnienia podczas testu, pozostałe nie.

Ze względu na różne parametry i czynniki, które wpływają na wartość sztywności dielektrycznej, rozkład często występuje przy znacznie niższych wartościach pola elektrycznego niż wartość sztywności dielektrycznej dostarczonej przez teorię (mówimy o Wewnętrzna sztywność dielektryczna ). Tak więc, w przypadku zastosowań przemysłowych mierzymy sztywność dielektryczną (powiedzmy praktyczny ), którego wartość jest znacznie niższa niż wartość teoretyczna ( Wewnętrzna sztywność ) ^{[[[ 6 ]} .

Techniki pomiarowe w celu ustalenia tej wartości sztywności dielektrycznej opisano w standardach takich jak CEI 60243 dla materiałów stałych, a CEI 60156 dla izolacji ciekłej ^{[[[ Pierwszy ] W [[[ dwunasty ] W [[[ dziesięć ]} .

Testy dotyczące izolacji stałej [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Do pomiaru Sztywność dielektryczna materiał solidny , Próbki izolacji w postaci płyt (3 mm) umieszczono między dwiema elektrodami. Następnie do zacisków dwóch elektrod nakłada się rosnące napięcie. Po zaobserwowanym napięciu (lub wzrostu prądu), który wskazuje na pojawienie się punktacji w izolatorze, drugi test jest nawrócony ^{[[[ 13 ]} .

W przypadku drugiego napięcie jest znacznie niższe do pierwszego, wówczas obiekt jest uważany za perforowany, a zmierzona wartość jest reprezentatywna dla Sztywność dielektryczna materiał. W przeciwnym razie istniało pompanie próbki, a zderzenie przeprowadzono w powietrzu, a ta miara punktacji nie odpowiada Sztywność dielektryczna materiał. Aby to poprawić, możliwe są dwa roztwory: zwiększyć średnicę próbki lub wykonaj pomiar w bardziej izolacyjnym środowisku niż powietrze (w gazie takim jak SF6 lub w kąpieli oleju izolacyjnego) ^{[[[ 14 ] W [[[ dziesięć ]} .

Po prawidłowym przeprowadzeniu pomiaru operacja musi być powtórzona 5 razy na identycznych próbkach. Średnia z 5 uzyskanych wartości reprezentuje Sztywność dielektryczna materiał ^{[[[ 6 ] W [[[ dziesięć ]} .

Testy izolacji płynnej [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Pomiar sztywności elektrycznej oleju mineralnego

W przeciwieństwie do izolacji stałej, izolacja cieczy to izolacja rejestracja samozadowolenia To znaczy, że awaria nie niszczy całkowicie materiału, a zatem możliwe jest przeprowadzenie kilku testów na tej samej próbce. Do pomiaru Sztywność dielektryczna , po prostu zanurz dwie elektrody w izolacji ciekłej. Następnie w taki sam sposób, jak w przypadku solidnych izolatorów, napięcie jest zwiększane do momentu pojawiania się punktacji. Konieczne jest jednak podjęcie środków ostrożności podczas testu, aby zapobiec zanieczyszczeniu izolacji przez wilgotność powietrza lub innych cząstek, które mogą wpływać na pomiar.

Po prawidłowym przeprowadzeniu pierwszego pomiaru należy przeprowadzić inne środki na tej samej próbce. Konieczne jest jednak zwrócenie uwagi na to, co między dwoma pomiarami, płyn izolacyjny miesza się w celu rozproszenia pozostałości poprzedniego klucza, unikając tworzenia bąbelków wewnątrz cieczy. Musisz także poczekać kilka minut między dwoma testami, podczas gdy ciecz spoczywa (około 5 minut).

W przypadku ciekłych izolatorów sztywność dielektryczna jest średnią z 6 wartości napięcia wyjaśnienia uzyskanych zgodnie z opisanym powyżej protokołem ^{[[[ dziesięć ]} .

Krzywe Paschen uzyskane dla helu, neonu, argonu, wodoru i diazota, przy użyciu wyrażenia, co daje napięcie jako funkcję odległości produktu ciśnieniowego *.

W przypadku izolacji gazowej sztywność dielektryczna zależy od ciśnienia gazowego, zgodnie z relacją nieliniową. Prawo Paschen opisuje ten związek. Rzeczywiście, dla stałego produktu ciśnienia międzyelektrycznego i odległości sztywność dielektryczna jest stała. Właśnie dlatego standardy nie zalecają testów napięcia ^{[[[ 15 ]} .

Pole destrukcyjne powietrza [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

W porównaniu, powietrze jest silną izolacją, ale przy wysokich napięciach elektrony tworzące atomy cząsteczek powietrza są dosłownie rozdarty Do ich walencyjnej orbity, aby uczestniczyć w przewodnictwie elektrycznym: Błyskawica następnie przecina atmosferę. Wartość najczęściej akceptowanego pola powietrza jest ^{[[[ 16 ]} :

Możemy interpretować tę formułę w bardzo prosty sposób, mówiąc, że w suchym powietrzu ma to znaczenie 36 000 woltów Aby wywołać między dwoma płaskimi elektrodami odległymi 1 centymetrami, czyli 3600 woltów, aby wywołać między dwiema elektrodami zdalnie 1 milimetr. Ta interpretacja jest lepiej znana jako „zasada 30 000 v centymetr ».

Wilgotność otoczenia jest ważnym czynnikiem, woda jest znacznie lepszym kierowcą niż gazie powietrzne. W przypadku powietrza nasyconego wilgotnością pole destrukcyjne może zatem spaść do 10 000 W/cm . Wartości te umożliwiają oszacowanie rzędu wielkości napięć związanych z zjawiskiem błyskawicy.

Inne gazy dielektryczne [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Gaz inny niż powietrze jest używany w urządzeniach wysokiego napięcia w celu zmniejszenia jego wielkości. Heksakfluorek siarki jest szeroko stosowany w wysokim napięciu, ponieważ jego destrukcyjne pole wynosi co najmniej dwa razy większe niż powietrze.

Sztywność dielektryczna wywołuje również dielektryk, który jest izolacją lub substancją, która nie prowadzi energii elektrycznej i która jest polaryzowana przez pole elektryczne. W większości przypadków właściwości dielektryki są spowodowane polaryzacją substancji.

• Gdy dielektryk, w tym przypadku powietrze jest umieszczane w polu elektrycznym, elektrony i protony jego atomów, aw niektórych przypadkach w skali molekularnej indukowana jest polaryzacja (zjawisko obserwowane w dipole).
• Ta polaryzacja generuje różnicę potencjałową lub napięcie między dwoma granicami dielektryki; Następnie przechowuje energię, która staje się dostępna po usunięciu pola elektrycznego.
• Skuteczność dielektryki jest jego względna zdolność do przechowywania energii w porównaniu z pustką. Wyraża go względna przenikalność, określona w odniesieniu do pustki.
• Siła dielektryczna jest pojemnością dielektryki do odporności na pola elektryczne bez utraty właściwości izolacyjnych.
• Skuteczny dielektryk uwalnia dużą część energii, którą przechowywał, gdy pole elektryczne jest odwrócone.

Powiększ kabel elektryczny z linii RTE Savoie Piedmont.

Możemy również mówić o polu destrukcyjnym w przypadku kabli elektrycznych, w których serce (zwane również duszą) jest oddzielone od pochwy masowej przez izolację. Tutaj znowu zbyt wysokie promieniowe pole elektryczne prowadzi do punktacji tej izolacji, nieodwracalnie uszkadzając kabel.

Linki zewnętrzne [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

• Michel Pałac « Mierniki dielektryczne, nie mają wpływu », Środki W N ^O 669, Listopad 1994 W P. 57-60 ( Czytaj online )