ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન સ્પર્શક, ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન ઇન્ડેક્સ માપન

ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન એ તેના પર ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રીમાં વિખરાયેલી ઊર્જા છે.

વિદ્યુતક્ષેત્રમાં ઉર્જાનું વિસર્જન કરવા માટે ડાઇલેક્ટ્રિકની ક્ષમતા સામાન્ય રીતે ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાનના ખૂણા અને કોણ ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાનના સ્પર્શક દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે... પરીક્ષણમાં, ડાઇલેક્ટ્રિકને કેપેસિટરનું ડાઇલેક્ટ્રિક માનવામાં આવે છે, ક્ષમતા અને કોણ માપવામાં આવે છે. δ, કેપેસિટીવ સર્કિટમાં વર્તમાન અને વોલ્ટેજ વચ્ચેના તબક્કાના કોણને 90 ° સુધી પૂરક બનાવે છે. આ ખૂણાને ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન કોણ કહેવામાં આવે છે.

વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ સાથે, ઇન્સ્યુલેશનમાં પ્રવાહ વહે છે, જે 90 ડિગ્રી કરતા ઓછા કોણ ϕ (ફિગ. 1) પર લાગુ વોલ્ટેજ સાથે તબક્કામાં છે. સક્રિય પ્રતિકારની હાજરીને કારણે, નાના કોણ δ પર ઈ-મેલ.

ચોખા. 1.નુકસાન સાથે ડાઇલેક્ટ્રિક દ્વારા કરંટનું વેક્ટર ડાયાગ્રામ: U — ડાઇલેક્ટ્રિક પર વોલ્ટેજ; હું ડાઇલેક્ટ્રિક દ્વારા કુલ વર્તમાન છે; Ia, Ic — અનુક્રમે કુલ વર્તમાનના સક્રિય અને કેપેસિટીવ ઘટકો; ϕ એ લાગુ કરેલ વોલ્ટેજ અને કુલ વર્તમાન વચ્ચેનો તબક્કો શિફ્ટ કોણ છે; δ એ કુલ વર્તમાન અને તેના કેપેસિટીવ ઘટક વચ્ચેનો કોણ છે

વર્તમાન Ia ના સક્રિય ઘટક અને કેપેસિટીવ ઘટક Ic ના ગુણોત્તરને ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન કોણની સ્પર્શક કહેવામાં આવે છે અને ટકાવારી તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે:

ખોટ વિનાના આદર્શ ડાઇલેક્ટ્રિકમાં, કોણ δ = 0 અને તે મુજબ, ટેન δ = 0. ભીનાશ અને અન્ય ઇન્સ્યુલેશન ખામીઓ ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન વર્તમાન અને tgδ ના સક્રિય ઘટકમાં વધારો કરે છે. કારણ કે આ કિસ્સામાં સક્રિય ઘટક કેપેસિટીવ કરતાં વધુ ઝડપથી વધે છે, ટેન δ સૂચક ઇન્સ્યુલેશન સ્થિતિમાં ફેરફાર અને તેમાં થતા નુકસાનને પ્રતિબિંબિત કરે છે. ઇન્સ્યુલેશનની થોડી માત્રા સાથે, વિકસિત સ્થાનિક અને કેન્દ્રિત ખામીઓ શોધવાનું શક્ય છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન સ્પર્શક માપન

કેપેસીટન્સ અને ડાઇલેક્ટ્રિક લોસ એન્ગલ (અથવા tgδ) માપવા માટે, કેપેસિટરના સમકક્ષ સર્કિટને શ્રેણી (શ્રેણી સર્કિટ) માં જોડાયેલ સક્રિય પ્રતિકાર સાથે અથવા સમાંતર (સમાંતર સર્કિટ) માં જોડાયેલ સક્રિય પ્રતિકાર સાથે આદર્શ કેપેસિટર તરીકે રજૂ કરવામાં આવે છે. ).

શ્રેણી સર્કિટ માટે, સક્રિય શક્તિ છે:

P = (U2ωtgδ)/(1 + tg2δ), tgδ = ωCR

સમાંતર સર્કિટ માટે:

P = U2ωtgδ, tgδ = 1 /(ωСR)

જ્યાં B. - આદર્શ કેપેસિટરની ક્ષમતા; R — સક્રિય પ્રતિકાર.

ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાનનો સેન્સ એંગલ સામાન્ય રીતે એકતાના સોમા અથવા દસમા ભાગથી વધુ હોતો નથી (તેથી ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાનનો કોણ સામાન્ય રીતે ટકાવારી તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે), પછી 1 + tg2δ≈ 1, અને શ્રેણી અને સમાંતર સમકક્ષ સર્કિટ P = U2ωtgδ, tgδ = 1 / (ωCR)

નુકસાનનું મૂલ્ય ડાઇલેક્ટ્રિક પર લાગુ વોલ્ટેજ અને આવર્તનના વર્ગના પ્રમાણસર છે, જે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ અને ઉચ્ચ આવર્તન ઉપકરણો માટે ઇલેક્ટ્રિકલ ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રી પસંદ કરતી વખતે ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે.

ચોક્કસ મૂલ્ય UO પર ડાઇલેક્ટ્રિક પર લાગુ થતા વોલ્ટેજમાં વધારા સાથે, ડાઇલેક્ટ્રિકમાં હાજર ગેસ અને પ્રવાહી સમાવિષ્ટોનું આયનીકરણ શરૂ થાય છે, જ્યારે δ આયનીકરણને કારણે થતા વધારાના નુકસાનને કારણે તીવ્ર વધારો કરવાનું શરૂ કરે છે. U1 પર, ગેસ ionized અને ઘટાડો થાય છે (ફિગ. 2).

ચોખા. 2. આયનીકરણ વળાંક tgδ = f (U)

સરેરાશ ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન સ્પર્શક UO (સામાન્ય રીતે 3 - 10 kV) કરતા ઓછા વોલ્ટેજ પર માપવામાં આવે છે. પૂરતી ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટની સંવેદનશીલતા જાળવી રાખીને પરીક્ષણ ઉપકરણની સુવિધા માટે વોલ્ટેજ પસંદ કરવામાં આવે છે.

એટલે કે 20 ° સે તાપમાન માટે ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાનની સ્પર્શક (tgδ) નોર્મલાઇઝ્ડ, તેથી માપન સામાન્યકૃત (10 - 20 ОС) ની નજીકના તાપમાને હાથ ધરવામાં આવવું જોઈએ. આ તાપમાન શ્રેણીમાં, ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાનમાં ફેરફાર ઓછો છે, અને કેટલાક પ્રકારના ઇન્સ્યુલેશન માટે, માપેલ મૂલ્યની 20 ° સે માટે સામાન્યકૃત મૂલ્ય સાથે પુનઃગણતરી વિના સરખામણી કરી શકાય છે.

પરીક્ષણ ઑબ્જેક્ટના માપન પરિણામો પર અને માપન સર્કિટની આસપાસ લિકેજ પ્રવાહો અને બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રોના પ્રભાવને દૂર કરવા માટે, રક્ષણાત્મક રિંગ્સ અને સ્ક્રીનોના સ્વરૂપમાં રક્ષણાત્મક ઉપકરણો ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે.ગ્રાઉન્ડેડ કવચની હાજરીથી છૂટાછવાયા કેપેસિટીન્સ થાય છે; તેમના પ્રભાવની ભરપાઈ કરવા માટે, સામાન્ય રીતે રક્ષણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે — મૂલ્ય અને તબક્કામાં એડજસ્ટેબલ વોલ્ટેજ.

તેઓ સૌથી સામાન્ય છે પુલ માપન સર્કિટ કેપેસીટન્સ ટેન્જેન્ટ અને ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાન.

વાહક પુલ દ્વારા થતી સ્થાનિક ખામીઓ ડીસી ઇન્સ્યુલેશન પ્રતિકારને માપવા દ્વારા શ્રેષ્ઠ રીતે શોધી શકાય છે. ટેન δ નું માપન MD-16, P5026 (P5026M) અથવા P595 પ્રકારના AC બ્રિજ સાથે કરવામાં આવે છે, જે આવશ્યકપણે કેપેસિટેન્સ મીટર (શેરિંગ બ્રિજ) છે. પુલની યોજનાકીય રેખાકૃતિ ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 3.

આ સ્કીમમાં, લોસલેસ કેપેસિટર C અને રેઝિસ્ટર Rના શ્રેણી જોડાણ સાથે સમકક્ષ સર્કિટને અનુરૂપ આઇસોલેશન સ્ટ્રક્ચરના પરિમાણો નક્કી કરવામાં આવે છે, જેના માટે tan δ = ωRC, જ્યાં ω નેટવર્કની કોણીય આવર્તન છે.

માપન પ્રક્રિયામાં રેઝિસ્ટરના પ્રતિકાર અને કેપેસિટર બોક્સની કેપેસિટેન્સને અનુક્રમે સમાયોજિત કરીને બ્રિજ સર્કિટને સંતુલિત (સંતુલિત) કરવામાં આવે છે. જ્યારે પુલ સંતુલનમાં હોય, માપન ઉપકરણ P દ્વારા સૂચવ્યા મુજબ, સમાનતા સંતુષ્ટ થાય છે. જો કેપેસીટન્સ C નું મૂલ્ય માઇક્રોફારાડ્સમાં દર્શાવવામાં આવે છે, તો પછી નેટવર્ક f = 50 Hz ની ઔદ્યોગિક આવર્તન પર આપણી પાસે ω = 2πf = 100π હશે અને તેથી tan δ% = 0.01πRC હશે.

P525 બ્રિજની યોજનાકીય રેખાકૃતિ ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 3.

ચોખા. 3. AC માપન પુલ P525 નું યોજનાકીય રેખાકૃતિ

ઇન્સ્યુલેશન વર્ગ અને સાઇટની ક્ષમતાના આધારે 1 kV સુધી અને 1 kV (3-10 kV) થી ઉપરના વોલ્ટેજ માટે માપન શક્ય છે. વોલ્ટેજ માપનાર ટ્રાન્સફોર્મર પાવર સ્ત્રોત તરીકે સેવા આપી શકે છે. બ્રિજનો ઉપયોગ બાહ્ય એર કેપેસિટર C0 સાથે થાય છે.ટેન δ માપતી વખતે સાધનસામગ્રીના સમાવેશની યોજનાકીય રેખાકૃતિ ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 4.

ચોખા. 4. ટેસ્ટ ટ્રાન્સફોર્મરનું કનેક્શન ડાયાગ્રામ જ્યારે ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાનના ખૂણાના સ્પર્શકને માપવામાં આવે છે: S — સ્વીચ; TAB - ઓટોટ્રાન્સફોર્મર ગોઠવણ; SAC — ટેસ્ટ ટ્રાન્સફોર્મર T માટે પોલેરિટી સ્વિચ

બે બ્રિજ સ્વિચિંગ સર્કિટનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે: કહેવાતા સામાન્ય અથવા સીધા, જેમાં માપન તત્વ P પરીક્ષણ કરેલ ઇન્સ્યુલેટીંગ સ્ટ્રક્ચરના એક ઇલેક્ટ્રોડ અને જમીન વચ્ચે જોડાયેલ છે, અને ઊંધી છે, જ્યાં તે પરીક્ષણ કરેલ ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચે જોડાયેલ છે. ઑબ્જેક્ટ અને પુલનું ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ટર્મિનલ. સામાન્ય સર્કિટનો ઉપયોગ ત્યારે થાય છે જ્યારે બંને ઇલેક્ટ્રોડ જમીનથી અલગ કરવામાં આવે છે, ઉલટાવી દેવામાં આવે છે - જ્યારે એક ઇલેક્ટ્રોડ જમીન સાથે મજબૂત રીતે જોડાયેલ હોય.

તે યાદ રાખવું આવશ્યક છે કે પછીના કિસ્સામાં પુલના વ્યક્તિગત ઘટકો સંપૂર્ણ પરીક્ષણ તણાવ હેઠળ હશે. ઇન્સ્યુલેશન વર્ગ અને સાઇટની ક્ષમતાના આધારે 1 kV સુધી અને 1 kV (3-10 kV) થી ઉપરના વોલ્ટેજ પર માપન શક્ય છે. વોલ્ટેજ માપનાર ટ્રાન્સફોર્મર પાવર સ્ત્રોત તરીકે સેવા આપી શકે છે.

પુલનો ઉપયોગ બાહ્ય સંદર્ભ એર કેપેસિટર સાથે થાય છે. પુલ અને જરૂરી સાધનો પરીક્ષણ સ્થળની નજીકમાં મૂકવામાં આવ્યા છે અને વાડ સ્થાપિત કરવામાં આવી છે. વાયર કે જે ટેસ્ટ ટ્રાન્સફોર્મર T થી મોડેલ કેપેસિટર C તરફ દોરી જાય છે, તેમજ બ્રિજ P ના કનેક્ટિંગ કેબલ્સ, જે વોલ્ટેજ હેઠળ છે, તે ઓછામાં ઓછા 100-150 mm દ્વારા ગ્રાઉન્ડેડ ઓબ્જેક્ટ્સમાંથી દૂર કરવા આવશ્યક છે. ટ્રાન્સફોર્મર T અને તેના રેગ્યુલેટીંગ ડિવાઇસ TAB ( LATR) પુલથી ઓછામાં ઓછા 0.5 મીટરના અંતરે હોવું જોઈએ.બ્રિજ, ટ્રાન્સફોર્મર અને રેગ્યુલેટર હાઉસિંગ તેમજ ટ્રાન્સફોર્મર સેકન્ડરી વિન્ડિંગના એક ટર્મિનલને ધરતી ધરાવવું આવશ્યક છે.

સૂચક tan δ ઘણીવાર ઓપરેશનલ સ્વીચગિયર એરિયામાં માપવામાં આવે છે, અને ટેસ્ટ ઑબ્જેક્ટ અને સ્વીચગિયર તત્વો વચ્ચે હંમેશા કૅપેસિટીવ કનેક્શન હોવાથી, પ્રભાવિત કરંટ ટેસ્ટ ઑબ્જેક્ટમાંથી વહે છે. આ પ્રવાહ, જે પ્રભાવિત વોલ્ટેજના વોલ્ટેજ અને તબક્કા અને કનેક્શનની કુલ ક્ષમતા પર આધાર રાખે છે, તે ઇન્સ્યુલેશન સ્થિતિનું ખોટું મૂલ્યાંકન તરફ દોરી શકે છે, ખાસ કરીને નાની કેપેસીટન્સવાળી વસ્તુઓ પર, ખાસ બુશિંગ્સમાં (1000-2000 સુધી. pF).

પુલને સંતુલિત કરવું એ પુલ સર્કિટના તત્વો અને રક્ષણાત્મક વોલ્ટેજને વારંવાર સમાયોજિત કરીને કરવામાં આવે છે, જેના માટે સંતુલન સૂચક કાં તો કર્ણમાં અથવા સ્ક્રીન અને કર્ણ વચ્ચે સમાવવામાં આવેલ છે. સંતુલન સૂચકના એક સાથે સમાવેશ સાથે જો તેના દ્વારા કોઈ પ્રવાહ ન હોય તો પુલને સંતુલિત ગણવામાં આવે છે.

પુલ સંતુલન સમયે

Gde f એ સર્કિટને સપ્લાય કરતા વૈકલ્પિક પ્રવાહની આવર્તન છે

° Cx = (R4 / Rx) Co

સતત પ્રતિકાર R4 એ 104/π Ω ની બરાબર પસંદ કરવામાં આવે છે આ કિસ્સામાં tgδ = C4, જ્યાં કેપેસીટન્સ C4 માઇક્રોફારાડ્સમાં વ્યક્ત થાય છે.

જો માપન 50Hz કરતાં અન્ય f' ફ્રીક્વન્સી સાથે કરવામાં આવ્યું હોય, તો tgδ = (f '/ 50) C4

જ્યારે કેબલના નાના ભાગો અથવા ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રીના નમૂનાઓ પર ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન સ્પર્શક માપન કરવામાં આવે છે; તેમની ઓછી ક્ષમતાને કારણે, ઇલેક્ટ્રોનિક એમ્પ્લીફાયર જરૂરી છે (ઉદાહરણ તરીકે, લગભગ 60 ના ગેઇન સાથે F-50-1 પ્રકારના).નોંધ કરો કે બ્રિજ પરીક્ષણ ઑબ્જેક્ટ સાથે પુલને જોડતા વાયરમાં થયેલા નુકસાનને ધ્યાનમાં લે છે અને માપેલ ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન સ્પર્શક મૂલ્ય 2πfRzCx પર વધુ માન્ય રહેશે, જ્યાં Rz — વાયરનો પ્રતિકાર.

ઇન્વર્ટેડ બ્રિજ સ્કીમ અનુસાર માપન કરતી વખતે, માપન સર્કિટના એડજસ્ટેબલ તત્વો ઉચ્ચ વોલ્ટેજ હેઠળ હોય છે, તેથી બ્રિજ તત્વોનું ગોઠવણ કાં તો ઇન્સ્યુલેટીંગ સળિયાનો ઉપયોગ કરીને અંતરે કરવામાં આવે છે, અથવા ઓપરેટરને માપન સાથે સામાન્ય સ્ક્રીનમાં મૂકવામાં આવે છે. તત્વો

ટ્રાન્સફોર્મર્સ અને ઇલેક્ટ્રિકલ મશીનોના ડાઇલેક્ટ્રિક લોસ એંગલની સ્પર્શક દરેક વિન્ડિંગ અને ગ્રાઉન્ડ ફ્રી વિન્ડિંગ્સ સાથે હાઉસિંગ વચ્ચે માપવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની અસરો

વિદ્યુત ક્ષેત્રની ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક અસરો વચ્ચે તફાવત કરો. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પ્રભાવોને સંપૂર્ણ કવચ દ્વારા બાકાત રાખવામાં આવે છે. માપન તત્વો મેટલ હાઉસિંગમાં મૂકવામાં આવે છે (દા.ત. પુલ P5026 અને P595). ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક પ્રભાવો સ્વિચગિયર અને પાવર લાઇનના જીવંત ભાગો દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. પ્રભાવિત વોલ્ટેજ વેક્ટર ટેસ્ટ વોલ્ટેજ વેક્ટરના સંદર્ભમાં કોઈપણ સ્થાન પર કબજો કરી શકે છે.

ટેન δ માપના પરિણામો પર ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રોના પ્રભાવને ઘટાડવાની ઘણી રીતો છે:

• પ્રભાવિત ક્ષેત્ર પેદા કરતા વોલ્ટેજને બંધ કરવું. આ પદ્ધતિ સૌથી અસરકારક છે, પરંતુ ગ્રાહકોને ઉર્જા પુરવઠાના સંદર્ભમાં હંમેશા લાગુ પડતી નથી;

• પ્રભાવના ક્ષેત્રમાંથી પરીક્ષણ ઑબ્જેક્ટને પાછો ખેંચી લેવો. ધ્યેય પ્રાપ્ત થાય છે, પરંતુ ઑબ્જેક્ટનું પરિવહન અનિચ્છનીય છે અને હંમેશા શક્ય નથી;

• 50 હર્ટ્ઝ કરતાં અન્ય આવર્તન માપવા. તે ભાગ્યે જ ઉપયોગમાં લેવાય છે કારણ કે તેને ખાસ સાધનોની જરૂર છે;

• ભૂલ બાકાત માટે કોમ્પ્યુટેશનલ પદ્ધતિઓ;

• પ્રભાવોના વળતરની પદ્ધતિ, જેમાં પરીક્ષણ વોલ્ટેજના વેક્ટર અને અસરગ્રસ્ત ક્ષેત્રના EMFનું સંરેખણ પ્રાપ્ત થાય છે.

આ હેતુ માટે, વોલ્ટેજ રેગ્યુલેશન સર્કિટમાં ફેઝ શિફ્ટરનો સમાવેશ થાય છે અને, જ્યારે ટેસ્ટ ઑબ્જેક્ટ બંધ થાય છે, ત્યારે બ્રિજ બેલેન્સ પ્રાપ્ત થાય છે. તબક્કાના નિયમનકારની ગેરહાજરીમાં, ત્રણ-તબક્કાની સિસ્ટમના આ વોલ્ટેજ (ધ્રુવીયતાને ધ્યાનમાં લેતા) માંથી પુલને સપ્લાય કરવા માટે અસરકારક માપ હોઈ શકે છે, આ કિસ્સામાં માપન પરિણામ ન્યૂનતમ હશે. ટેસ્ટ વોલ્ટેજની વિવિધ ધ્રુવીયતાઓ અને બ્રિજ ગેલ્વેનોમીટર કનેક્ટેડ સાથે ચાર વખત માપન હાથ ધરવા માટે તે ઘણીવાર પૂરતું છે; તેનો ઉપયોગ સ્વતંત્ર રીતે અને અન્ય પદ્ધતિઓ દ્વારા પ્રાપ્ત પરિણામોને સુધારવા માટે થાય છે.