Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Твердая изоляция внутренних высоковольтных конструкций

Кратковременная и длительная электрическая прочность керамики, лейкосапфиров - Твердая изоляция внутренних высоковольтных конструкций

Оглавление
Твердая изоляция внутренних высоковольтных конструкций
Влияние режимов работы изоляционных конструкций на внутреннюю изоляцию
Стационарный режим эксплуатация трансформаторов в схемах выпрямителей
Переходные режимы эксплуатации трансформаторов в схемах выпрямителей
Эксплуатация трансформаторов тока и напряжения
Эксплуатация трансформаторов и дросселей в усилителях низкой частоты
Катушки индуктивности и вариометры
Эксплуатация импульсных трансформаторов и зарядных дросселей
Разъединители механической блокировки, контакторные устройства, выключатели, переключатели
Антенно-фидерные тракты
Влияние режимов работы изоляционных конструкций на внешнюю изоляцию
Влияние климатических и механических условий эксплуатации
Влияние температуры
Влияние повышенной   влажности
Радиационная стойкость и механические факторы
Электрические свойства диэлектриков
Электрические свойства полимерных материалов
Электрические свойства стеатитовой керамики
Кратковременная и длительная электрическая   прочность эпоксидных компаундов
Кратковременная и длительная электрическая прочность полиолефинов
Кратковременная и длительная электрическая прочность керамики, лейкосапфиров
Электрическая прочность эпоксидных компаундов при механическом нагружении
Короностойкость и дугостойкость полимерных материалов
Полупроводящие полимерные материалы
Пробой в воздухе на постоянном напряжении и при частоте 50...400 Гц
Пробой вдоль поверхности на постоянном напряжении и при частоте 50...400 Гц
Пробой в воздухе и вдоль поверхности при высокой частоте
Факторы, влияющие на механические свойства изоляции, эпоксидные компаунды
Физико-механические свойства изоляции термопластов
Физико-механические свойства изоляции стеатитовой керамики
Физико-механические свойства изоляции стеклопластиков
Физико-механические свойства изоляции эпоксидных компаундов
Физико-механические свойства изоляции термопластов
Физико-механические свойства изоляции стеклопластиков
Адгезионная прочность
Образование термоупругих напряжений в изоляции
Снижение термоупругих напряжений
Образование термоупругих пробоев в изоляции
Выравнивание полей внутренней изоляции
Выравнивание полей внешней изоляции
Электромоделирование электрических полей изоляционных конструкций
Решение краевых задач электростатики на ЭВМ
Оптимизация систем изоляции высоковольтных конструкций
Выбор изоляционных промежутков
Оптимизация технологии систем изоляции высоковольтных конструкций
Конструкции высокопотенциальных трансформаторов
Конструкции высокопотенциальных блочных трансформаторов
Конструкции высокопотенциальных трансформаторов с малой емкостью
Проектирование высоковольтных силовых и анодных трансформаторов
Проектирование высоковольтных силовых и анодных трансформаторов средней мощности
Проектирование высоковольтных силовых и анодных трансформаторов большой мощности
Проектирование трансформаторов модуляционных и   низкой         частоты
Проектирование импульсных трансформаторов
Высоковольтные дроссели, катушки индуктивности и вариометры - проектирование
Проектирование изоляции поворотных и опорных изоляторов
Проектирование изоляции высокочастотных изоляторов
Проектирование изоляции поворотных изоляторов
Проектирование изоляции проходных изоляторов
Проектирование изоляции реле, выключателей и переключателей
Коаксиальные высоковольтные конструкции антенно-фидерных трактов - проектирование
Системы изоляции нестандартных высоковольтных устройств - проектирование
Список литературы

Керамика, лейкосапфиры.
В керамике возможны три вида пробоя: электрохимический, электрический и тепловой.
Электрохимический пробой происходит при постоянном или при переменном напряжении низкой частоты, когда в керамике развиваются электролитические процессы, обусловливающие необратимое уменьшение сопротивления изоляции. Рост проводимости вызывает лавинообразное нарастание температуры диэлектрика, завершающееся тепловым пробоем первого вида.
Такой вид пробоя возможен при модулированном напряжении и наличии постоянной составляющей.
Тепловой высокочастотный пробой делится на два рода. Тепловой пробой первого рода возникает в том случае, если энергия, выделяющаяся за счет диэлектрических или джоулевых потерь, превышает энергию, способную рассеиваться в данных условиях.
Если рассеяние энергии в окружающую среду становится равным выделению ее в толще диэлектрика, температура образца стабилизируется.

 
Напряженность электрического высоковольтного поля при тепловом пробое и наличии перепада температур в толще пластины бесконечной длины можно определить из выражения

где fmax и tn — максимальная температура в середине пластины и на ее поверхности:— коэффициент, зависящий от размеров образца и условий охлаждения; k и k1 — коэффициенты теплопроводности диэлектрика и электрода; λ' — коэффициент внешней теплоотдачи.
Если предположить, что t — tкр для диэлектрика, то с помощью данного выражения можно определить напряженность поля, при котором наступит нарушение теплового равновесия.
Для образцов плоской формы с электродами, которые образованы посеребренными лунками с толщиной стенок 1 ... 2 мм, напряженность теплового пробоя и критическая температура при t = 20° С на постоянном напряжении представлены в табл. 2.3.
Таблица 2.3

* Отличается от Б-17 наличием оксида.
Из таблицы видно, что стеатит марки Б-17, получивший наиболее широкое применение в промышленности, характеризуется достаточно высокой электрической прочностью и критической температурой.
Стеатитовая керамика марки Б-17 имеет tgδ (f — 50 Гц), равный 0,0006 — при 20° С, 0,0007 — при 100° С, 0,00075 — при 200° С; ε = 6...8 (при 0,5... 1 МГц); ρ = 1013 Ом-м; предел прочности на изгиб 140... 150 МПа, временное сопротивление на растяжение 47 МПа; ударную прочность 2,8... 3 МПа; ТКЛР = (7 ... 7,5) · 10-6 К-.
Напряженность теплового пробоя мало зависит от температуры в пределах до 200° С и составляет 10... 12 МВ/м. Таким образом, на высокой частоте керамика марки Б-17 в пределах рабочих температур имеет высокие электрические характеристики.
Следует учесть, что электрическая прочность керамики на высоких частотах зависит от ее пористости.

В электромагнитном поле внутренние части керамических деталей нагреваются до более высокой температуры, чем внешние, и, стремясь расшириться, растягивают  их. Таким образом, внутренние области оказываются в сжатом состоянии, а наружные — в растянутых.
Эти термоупругие напряжения зависят от напряженности электромагнитного ноля, характеристик материала или от монолитно связанных нескольких материалов, размеров и формы, изделия.
Термоупругие напряжения способствуют процессам рекристаллизации и росту микротрещин, в связи с чем снижаются электрическая и механическая прочность материала. Термоупругие напряжения являются основной причиной старения керамики в высокочастотном поле. Чем больше суммарные механические напряжения, действующие в материале, тем скорее он разрушается.
Этот механизм разрушения является разновидностью теплового пробоя второго рода, характерного для керамики, лейкосапфира и других твердых диэлектриков, и может быть назван термоупругим пробоем (ТУП). Посредством расчета такого про боя можно определить напряжения высокочастотного теплового пробоя, а также вычислить скорость старения и срок службы керамических деталей в сильных переменных полях.
Можно рассчитать и сравнить максимальные термоупругие напряжения σΡ на поверхности деталей различной формы при одинаковом удельном тепловыделении Q, которое предполагается постоянным по всему объему при равномерном электрическом поле, когда /гн<3...4 (работы Ю. М. Волокобинского).
Например, когда диаметр шара равен диаметру стержня и толщине пластины, напряжения на поверхностях вычисляются по формулам:

где ...............................  μ — коэффициент Пуас

сона; а — ТКЛР; G — модуль сдвига, Па; k — коэффициент теплопроводности диэлектрика, Вт/(м-К); Q — удельное тепловыделение, Вт/м3; D — диаметры шара, стержня и толщина пластины, м.
При одинаковом удельном тепловыделении Q термоупругие напряжения на поверхности пластин, стержня и шара относятся друг к другу как .σρ.„:оР.ст:<тР.ш=40: 15:8.

Раскалывание керамических, стеклянных, ситалловых и т. п. деталей происходит, когда растягивающие напряжения на поверхности достигают разрушающего значения оР, при этом максимальные перепады температуры в шаре, в стержне и в пластине будут:
Таким образом, разрушение в пластине, стержне и шаре произойдем при следующем отношении перепадов температур: Δtπ:
∆tcn: ∆tш = 3:4:5, т. e. разрушающий перепад температур зависит в основном от механической прочности материала и в меньшей степени — от формы деталей.
Напряженность электрических полей, вызывающая раскалывание радиодеталей, зависит от их размеров и формы, от условий охлаждения, характеристик самого диэлектрика, монолитно с ним соединенных других материалов и от частоты электрического поля. Влияние характеристик материалов и частоты на напряженность разрушающего электрического поля можно учесть с помощью коэффициента

где Е'у — модуль упругости; ε и tgδ — диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь при средней температуре в диэлектрике tср, которая зависит от условий охлаждения.
Зная Ер, можно вычислить разрушающее напряжение стержневого изолятора с радиусом R и длиною l:

Охлаждаемые с наружной поверхности трубчатые изоляторы раскалываются, когда к ним приложено напряжение
(2.1)
где r и R — радиусы внутренней и внешней поверхности изолятора; l — высота изолятора.
При охлаждении внутренней и внешней поверхности трубчатый изолятор раскалывается при напряжении
(2.2)
Напряженность электрического поля в диэлектрическом шаре с радиусом R, при которой происходит его разрушение, вычисляется по формуле
(2.3)
Численные значения коэффициента М, входящего в формулы (2.1) ... (2.3), несколько различаются между собой, так как зависят от средней температуры в диэлектрике.
Кроме того, при наличии металлической арматуры или других материалов, монолитно связанных с керамикой, лейкосапфиром, ситаллом или другим диэлектриком, величина σΡ, входящая в уравнение для М, уменьшается на значение термоупругих напряжений σтун, которое вносят указанные материалы за счет разности значений ТКЛР, модулей Юнга и коэффициента Пуассона с диэлектриком.
Под действием постоянного напряжения электрическая прочность лейкосапфиров составляет 6... 8 МВ/м. При сверхвысоких частотах электрическая прочность сокращается в 3 раза. Электрическая прочность материалов сильно зависит от его пористости.



 
« Такелажные работы при монтаже оборудования электростанций   Телемеханика в энергоснабжении промышленных предприятий »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.