Sanitaryhygiene.ru

Санитары Гигиены
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что может произойти с вашей электроникой, если ее на нее не подавать питание длительное время

Что может произойти с вашей электроникой, если ее на нее не подавать питание длительное время

Вы никогда не сталкивались с такой ситуацией, что при подаче питания на электроприбор, то есть при его включении, после длительного перерыва в работе, например, более года, он внезапно выходит из строя? Хотя до последнего выключения он работал исправно. А это имеет место быть. И чем больше был перерыв в работе электроприбора, тем больше вероятность его выхода из строя при включении. Нет, я не утверждаю, что при включении электроприбора в данной ситуации он обязательно выйдет из строя. Но! Вероятность этого события при этом увеличится.

реклама

Давайте разберемся, почему это происходит. Почти все электроприборы, от компьютера, до стиральной машины содержат в своем составе электролитические конденсаторы. И в этой статье речь пойдет о них, как об основных виновниках выхода из строя электроприборов. Чтобы понять физические процессы происходящие при этом в электролитических конденсаторах, рассмотрим их устройство.

Электролитический конденсатор состоит из герметичной колбы, в которую запрессованы две обкладки свернутые в спираль. Положительная и отрицательная. Положительная обкладка выполнена из алюминиевой фольги, покрытой тонкой пленкой оксида алюминия, которая исполняет роль диэлектрика в конденсаторе между обкладками.

реклама

Отрицательной обкладкой является жидкий электролит, которым пропитана бумажная лента и которая имеет гальванический контакт с неоксидированной (непокрытой пленкой оксида алюминия) алюминиевой фольгой, обеспечивающей надежный контакт между отрицательным выводом конденсатора и электролитом, благодаря их большой площади соприкосновения.

При длительном перерыве в работе, то есть при отсутствии на конденсаторе напряжения в течении этого времени, происходит постепенное разрушение диэлектрика (оксида алюминия) при его взаимодействии с электролитом в отсутствии напряжения на обкладках конденсатора. Это приводит к утончению диэлектрического слоя, к увеличению тока утечки и как следствие, увеличению вероятности пробоя конденсатора при подаче на него номинального напряжения. Этот эффект начинает проявляться при перерыве в работе конденсатора длительностью более года.

Специалисты в таких случаях рекомендуют проводить тренировку (формовку) конденсаторов, суть которой заключается в подаче на конденсатор в течении длительного времени постепенно увеличивающегося напряжения, с контролем тока утечки. При этом, подача в начале тренировки малого значения напряжения, не приведет к пробою конденсатора, и начнется процесс восстановления диэлектрического слоя (оксида алюминия) благодаря процессу электролиза. И по мере восстановления диэлектрического слоя, напряжение на конденсаторе увеличивается до номинального. Скорость увеличения напряжения определяется по значению тока утечки.

реклама

Рекомендации одного из производителей электролитических конденсаторов по проведению тренировки (риформинга).

Еще выдержка из технической документации производителя конденсаторов EPCOS.

реклама

Проведем практическую проверку этого эффекта. В качестве подопытного возьму недавно купленный на радиорынке электролитический конденсатор на 3300 мкФ., с номинальным напряжением 25 В., дата изготовления сентябрь 2016 года.

Предполагаю, что с даты изготовления, и до сегодняшнего дня на него никто не подавал напряжение. И потому для эксперимента он подходит, как нельзя лучше. Подам на него с лабораторного источника питания 25 В., и после его заряда в разрыв включу амперметр (прибор Ц-43101) для измерения тока утечки.

Ссылка на видео: https://disk.yandex.ru/i/B1R4rwUrHpjyyQ

Отсюда видно, что ток утечки составил 35 мкА. (вся шкала прибора 250 мкА). Оставляю его под напряжением на 1 час, и повторю измерение.

Ссылка на видео: https://disk.yandex.ru/i/k8fSGwiW3YpzgQ

В этом случае, как мы видим, ток утечки составил 7 мкА. Итого ток утечки уменьшился в 5 раз. Отсюда вывод, вышеизложенное явление подтверждено на практике.

Но не будете, же вы выпаивать из своих компьютеров и телевизоров конденсаторы для их тренировки, после их длительного перерыва в работе. Поэтому включайте свою электронику (подавайте на нее питание) хотя бы раз в год. А иначе после включения, особенно если в вашей электронике применены дешевые конденсаторы из них может выйти белый дым.

Во время моей учебы, мой преподаватель по предмету «радиокомпоненты» как то спросил у нас: так на чем работает вся электроника? Многие начали отвечать, что работает на упорядоченном движении заряженных частиц, и так далее. На что преподаватель в шутку сказал, что вся электроника работает на белом дыме. Пока белый дым находится в электронике, она работает. Как только белый дым выходит из электроники, она перестает работать. Так и в данном случае с нашими электролитическими конденсаторами, подобное может произойти.

Кроме того, электролитические конденсаторы подвержены высыханию. И это их основная проблема, каждый второй ремонт электроники по моему опыту заканчивается заменой именно этой детали. Высыхание происходит из-за плохой герметизации корпуса. Вследствие чего электролит постепенно испаряется, а поскольку он является одной из обкладок конденсатора, то и получается, что испаряется одна обкладка конденсатора. И емкость уменьшается до нуля. Опять же это зависит от качества конденсаторов. С качественными конденсаторами вероятность подобного значительно меньше. Но, к сожалению, при покупке электроники возможности изучить применяемую в ней элементную базу, какие там стоят конденсаторы не всегда возможно.

Читайте так же:
Ноутбук hp 255 розетка

Подобных недостатков лишены полимерные конденсаторы.

Поэтому, выбирая комплектующие компьютерной техники, старайтесь выбирать комплектующие, выполненные на полимерных конденсаторах. Тем более, что во многих комплектующих визуально открыт доступ к используемой элементной базе. И легко, например, увидеть на материнской плате, какие конденсаторы применяются.

Ток утечки для диэлектрика

3. Электрические характеристики

Удельное электрическое сопротивление (р).

Любой электротехнический материал — проводник, полупроводник и даже диэлектрик проводит электрический ток. Для того чтобы определить степень электропроводности того или иного материала надо определить его удельное электрическое сопротивление р (Ом *м) рассчитывается по формуле:

R − общее электрическое сопротивление образца материала Ом.

L − длина пути тока в образце материала м.

S − площадь образца материала, через которую протекают токи проводимости м 2

Удельные сопротивления металлических проводников очень малы. Это указывает на большую электрическую проводимость проводниковых материалов.

Большие удельные сопротивления диэлектриков указывает на их весьма малую электрическую проводимость. У диэлектриков надо учитывать два удельных сопротивления: Удельное объёмное сопротивление ри и удельное поверхностное сопротивление ps.

𝝆u позволяет оценить электрическое сопротивление диэлектрика при прохождении тока через его объём, a ps − электрическое сопротивление при протекании тока по его поверхности. Численное значение рu всегда больше ps В проводниковых и полупроводниковых материалах измеряют общее р, т.к. в них нельзя рассчитать токи ри и ps. Это объясняется повышенной электрической проводимостью данных материалов.

Для газообразных и жидких диэлектриков поверхностное сопротивление не рассчитывается.

Электропроводность диэлектриков зависит не только от агрегатного состояния вещества, но и от содержания примесей, от температуры, влажностных характеристик материала, состояния поверхности и других характеристик.

1- проводник;2- полупроводник; 3- диэлектрик

Температурный коэффициент удельного сопротивления ТКР

С увеличением температуры объёмное сопротивление уменьшается, т.е. ТКр для диэлектриков имеет отрицательное значение.

ТКр. − позволяет оценить изменение удельного электрического сопротивления материалов при изменении его t. При линейном изменении удельного сопротивления (в узком интервале t) значение рассчитывается по формуле:

где p1 и p2 удельное электрическое сопротивление материала при начальной . На рисунке видно ТКР проводников >0. Это указывает на рост сопротивления с повышением температуры. У диэлектриков ТКР < 0, что указывает на уменьшение сопротивления этих материалов с повышением t.

Электрическая прочность Епр.

Под воздействием внешнего электрического поля и других факторов в диэлектрике может образоваться проводящий канал, т.е. могут теряться изоляционные свойства. Потеря диэлектриком изоляционных свойств называется пробоем.

Минимальное напряжение, приложенное к диэлектрику, при котором наступает пробой, называется пробивным напряжением Uпр.

Напряжение пробоя зависит от толщины диэлектрика и не является однозначной характеристикой его прочности. Электрической прочностьюпр) диэлектриков считается минимальная напряжённость однородного электрического поля (однородным называется электрическое поле, напряжённость во всех точках которого одинакова), при которой происходит пробой — разрушение диэлектрика с образованием в нём сквозного канала с очень большой проводимостью. Рассчитывается по формуле:

Unp-пробивное напряжение, при котором наступает пробой диэлектрика (В).

h − толщина диэлектрика в месте пробоя (м).

Т.к. диэлектики пробиваются при очень больших напряжениях (1000В) значения электрической прочности выражают в MB на м толщины.

Электрическая прочность диэлектриков зависит от агрегатного состояния и структуры материала, наличия примесей, однородности поля, расстояния между электродами (толщины диэлектрика), площади электродов и других факторов.

Епр уменьшается с увеличением толщины диэлектрика и с повышением температуры. Это связано с увеличением тока проводимости и возрастанием количества теплоты, выделяемой в диэлектрике.

При изготовлении электротехнического оборудования электрическая прочность изоляции (Епр) должна обеспечить надёжную работу оборудования в течение срока службы (20-40 лет). Это означает, что напряжение пробоя изоляции Uпр должно быть больше как максимального рабочего напряжения, так и возможных перенапряжений, которые могут возникать в электрических установках и системах. Эти перенапряжения могут превышать рабочие напряжения в 2-3 раза и более.

Виды пробоя.

В зависимости от механизма развития проводящего канала различают следующие виды пробоя: электрический, тепловой и электрохимический.

Электрический пробой возникает в сильных электрических полях и обусловлен электронными процессами – ударной и фотонной ионизацией. Этот вид пробоя преобладает в газообразных диэлектриках.

В жидких и твёрдых диэлектриках электрический пробой имеет место при больших значениях напряжённости электрического поля и при наличии в этих материалах газовых включений.

Тепловой пробой возникает при уменьшении электрического сопротивления диэлектрика за счёт нагрева. увеличение температуры диэлектрика возможно как за счёт увеличения тока утечки через диэлектрик, так и в результате нагрева токоведущих проводников при перегрузках и недостаточном охлаждении. Этот процесс может носить лавинообразный характер – вплоть до термического разрушения диэлектрика. Такой механизм пробоя характерен для жидких и твёрдых материалов.

Читайте так же:
Товары для детей розетка

Электрохимическим пробоем называется механизм образования проводящего канала в диэлектрике в результате одновременного воздействия как электрических, так и химических процессов. Он может развиваться в жидких и твёрдых диэлектриках, а также на поверхности твёрдых материалов.

Диэлектрик с наилучшем сопротивлением

Диэлектрик с наилучшем сопротивлением, Током утечки
У меня проблема! По требованиям моей конструкции используется маломощный источник питания высокого.

Диэлектрик с наилучшем сопротивлением, Током утечки
У меня проблема! По требованиям моей конструкции используется маломощный источник питания.

Диэлектрик с наилучшем сопротивлением, Током утечки
У меня проблема! По требованиям моей конструкции используется маломощный источник питания высокого.

Диэлектрик с наилучшем сопротивлением, Током утечки
У меня проблема! По требованиям моей конструкции используется маломощный источник питания высокого.

Сообщение от dvigateel
Сообщение от dvigateel
Сообщение от dvigateel
Сообщение от dvigateel
Сообщение от dvigateel

если правильно понимаю, это выход на фокусирующий электрод. там около 8 кВ. поэтому 5 мм ему хватает.
после раскачки, между контактами стало пробивать. это ограничило напряжение на бронепроводе.
(по воску, в таблицах данных нету. если как у парафина(15-30 кВ/мм), хватает для изоляции.)
и начало пробивать внутри ТВС, между обмотками.

Добавлено через 33 минуты
стекло, фарфор, слюда хорошие изоляторы.
но их диэлектрическая проницаемость больше чем у воздуха.
но ёмкость получившихся конденсаторов увеличивается.
а с ТВС идёт импульсное напряжение. значит и проводимость этих конденсаторов увеличится.
а с увеличением частоты, ещё увеличивается.
https://poznayka.org/s41899t2.html

Сообщение от dvigateel
Сообщение от dvigateel

Если после заливки контактов ТВС парафином в нём шло межвитковое пробивание, то слышны были бы в нём щелчки. Может парафин от свечки был сырой. Я взял декоративную свечку для этого, в неё наверно для блеска была добавлена какая нибудь жидкость, и парафин из-за неё стал проводящим.
А это у меня не наш ТВС, а импортный. В нём внутри уже встроенный умножитель напряжения, как у всех импортных ТВСов. И выход со вторички транса 8 кВ спрятан внутри ТВСа, до него через клей не как не доберёшься. Выход только с его умножителя напряжения, в районе 25 кВ, через толстый бронепровод торчащий сверху него. А внизу этого ТВСа торчат ножки контактов первичных толстых обмоток, и один контакт там, это 2ой контакт умножителя напряжения, между им и бронипроводом максимальное напряжение, по паспорту в районе 25 кВ.

Добавлено через 2 часа 44 минуты
широкие платины фольги до 4х квадратных метров.
а не сомнёт пластины?

Не сомнёт. У меня пластины из фольги будут на жёстком каркасе, это я учёл.
С другой стороны, каркас будет давать паразитную ненужную поляризацию пластинам, а мне главное на опыте получить нужную поляризацию на пластинах. Так что надо искать материал для каркаса который плохо поляризуется (притягивается).

Сообщение от dvigateel
Сообщение от dvigateel
Сообщение от dvigateel
Сообщение от dvigateel

Grey писал: я про такой и думал.
я уже и забыл, что в наших стояли ТВС с отдельным умножителем. а в импортных ТДКС. и у тех и других на выходе импульсное напряжение. кинескоп своею ёмкостью сглаживает пульсации.

Спасибо. Вы ответили на мой вопрос, почему в клипе ютуба работал умножитель напряжения, подсоединённый к импортному ТДКС. Ведь наш умножитель от телевизора подсоединённый к такому же умножителю не работает, потому что для умножителя требуется переменное напряжение, на входе его.
Я сообразил, что можно сделать 12 плеч перекрёсного умножителя напряжения для получения миллиона Вольт, а не делать 1000 плеч сложения классического умножителя для этого. Тогда не будет больших потерь, с 1000 плеч тока на выходе не будет, и цена не будет кусаться, ведь высоковольтные детали дорого стоят. Тем более 1000 плеч (а ещё диодов и перекрёсных столько же конденсаторов) займут по размерам целую комнату.
Взять схему умножителя дающую на выходе импульсное напряжение. Например сложенную сумму напряжений трёх плеч сложить ещё так же на следующем каскаде трёх плеч умножителя, и так далее. Тогда напряжение будет возрастать не линейно а в квадрате, в большой прогрессии.
Сделать так:

Узнал, что наилучшие диэлектрики по своему сопротивлению, созданные специально для этого, это фторопласт-4, тефлон и полистирол.

Тефлон самый дорогой диэлектрик, значит должен иметь самое хорошее сопротивление? Но я его чего-то не могу найти в таблицах.

Фторопласт-4 и полистирол имеет по таблице степень сопротивления от 17ти до 19ти. Не поймешь, какой лучше. Это пройдется купить в магазине несколько маленьких кусочка и проверять их сопротивление прикладыванием к ним контактов с напряжением 1000 Вольт опытным путём.
И вообще, смущает то, что сопротивление многих материалов, не созданных специально для диэлектриков, имеют степень сопротивления, только ровному 18, например парафин, и я, например, купив специально созданный диэлектрик фторопласт-4, и его сопротивление окажется хуже, всего степень 17. Где гарантия.

Читайте так же:
Gsm розетка с аккумулятором

Может взять янтарную крошку, лучшую по максимальному сопротивлению, и намазать её клеем на контактные пластины, ведь у янтаря сопротивление от 17 до 20 степени, но сопротивление его может оказаться и 17 степени, плюс ещё будет пробивать токопроводящий клей.

Читал, что учёными найден новый суппер диэлектрик, это материал ДНК. У него коэффициент пробоя, искры, коэффициент диэлектрической проницаемости аж 120 000, в отличие от лучшего пробойного материла с коэффициентом 4000.
Но это диэлектрическая проницаемость, искра, а мне нужно наибольшее сопротивление диэлектрика
Может у материала ДНК и сопротивление большое кроме большой диэлектрической проницаемости, искры. Не могу найти его сопротивление?

Сообщение от dvigateel
Сообщение от dvigateel
Сообщение от dvigateel

толку от янтаря, если не сплошное покрытие? да и дорогой он.
а ДНК из кого добывать собрался?

на Али есть тефлоновые трубки.

В телевизорах УЛПЦТИ времен инженерии советского союза для цепей 25 киловольт качестве диэлектрика, по не знанию на то время другого материала, использовали зазоры воздушного пространства.
В данной ситуации можно использовать известные диэлектрики+воздушный зазор(для экспериментальных целей).

Добавлено через 14 минут
P. S.
И полагаю смотреть необходимо не таблицы сопротивления материалов, т. к. СопроМат в электрике не рулит, а искать справочники с таблицами пробоя диэлектриков относительно напряжения и частоты, при тех или иных условиях окружающей среды.

Сообщение от Decosa

Наилучший диэлектрик противу высокого напряжения это фторопласт. Я бы попробовал добыть кусман фторопласта, высверлил-выточил бы из него коробочку для высоковольного трансформатора с крашечкой и отверстиями для ввода проводов, поместил бы внутрь трансформатор, просунул-подпаял провода, закрыл крышечкой, а щели бы замазал эпоксидкой. Фторопласт легко обрабатывается.

>там уже стоял умножитель напряжения, в пластиковом корпусе
Внутрь корпуса помещались селеновые столбы, а потом все это сверху заливалось эпоксидкой.

В общем фторопласт и эпоксидка наше все.

Добавлено через 7 минут
>В телевизорах УЛПЦТИ времен инженерии советского союза для цепей 25 киловольт качестве диэлектрика, по не знанию на то время другого материала, использовали зазоры воздушного пространства.

Воздух 25 киловольт не удержит. Разряд прямо в воздух может пойти, если он чуть влажный, просто в никуда. С самыми первыми УЛПЦТ на ГП-5 дела не приходилось иметь, а вот УЛПЦТ с умножителями напряжения чинил много. Не воздух там был диэлектриком. Из заэпоксиженного умножителя толсто изолированный провод шел на присоску кинескопа. Только в присоске соприкосновение с воздухом и было.

Добавлено через 27 минут
P.S
Даже не коробочку. Из куска фторопласта можно выточить стакан на токарном станке. И крышечку к стакану со ступенькой по ободку. В общем, чтобы стакан плотно закрывался и во все стороны от трансформатора был фторопласт и только фторопласт. Ну а просачивание воздуха через щели после плотного вставления крышечки убрать замазом эпоксидкой. Эпоксидка липнет к фторопласту плохо, но лучшего все равно ничего нет. Термоклей высокое не держит совсем.

Определить проводник с максимальным сопротивлением, если даны три проводника с удельным сопротивлением r1, r
Определить проводник с максимальным сопротивлением, если даны три проводника с удельным.

Аккумулятор с внутренним сопротивлением 0,5 Ом замыкают на резистор сопротивлением 500 Ом
Аккумулятор с внутренним сопротивлением 0,5 Ом замыкают на резистор сопротивлением 500 Ом. Для.

Диэлектрик в эл. поле
Однородный изотропный диэлектрик имеет вид сферического слоя с радиусами a и b. Изобразить.

Материаловедение. Двухслойный диэлектрик
Здравствуйте! В общем столкнулся с такой проблемой, учусь заочно, тему эту совсем не знаю, помогите.

Контрольная работа по "Физике"

1. К образцу прямоугольной формы из диэлектрического материала axb, толщиной h, приложено постоянное напряжение к противоположным граням образца, покрытым слоем металла:
Где d – ширина, мм;
l — расстояние между пластинами, мм.
Определить: ток утечки, мощность диэлектрических потерь, удельные диэлектрические потери; удельные диэлектрические потери при включении образца на переменное напряжение с действующим значением U, при частотах f1, f2, f3.
2. Дать описание электрического пробоя газообразных диэлектриков (воздуха) в однородных и неоднородных диэлектрических полях. Привести основные зависимости. Какие физические процессы происходят при пробое воздушных промежутков. Показать чем отличается пробой воздуха в однородных и резко неоднородных полях.
3. Дать определение проводника, назвать их основные параметры и пояснить их физический смысл. Привести числовые значения этих параметров. Дать краткую характеристику и область их применения.

Файлы: 1 файл

Контрольная-ЭТМ.Вариант 2.doc

К образцу прямоугольной формы из диэлектрического материала axb, толщиной h, приложено постоянное напряжение к противоположным граням образца, покрытым слоем металла:

Где d – ширина, мм;

l — расстояние между пластинами, мм.

Определить: ток утечки, мощность диэлектрических потерь, удельные диэлектрические потери; удельные диэлектрические потери при включении образца на переменное напряжение с действующим значением U, при частотах f1, f2, f3.

Читайте так же:
Переходники для розеток айпад

a = 210 мм = 0,21 м

b = 180 мм = 0,18 м

h = 1,2 мм = 0,0012 м

ρV = 0,9·10 16 Ом м

Основные теоретические положения.

Диэлектрическими потерями называют электрическую мощность, затрачиваемую на нагрев диэлектрика, находящегося в электрическом поле.

При постоянном напряжении по диэлектрику протекает сквозной ток утечки Iск, который равен сумме объемного IV и поверхностного IS токов:

RV — объемное сопротивление образца;

RS — поверхностное сопротивление образца.

Объемное сопротивление образца прямоугольной формы вычисляется по формуле:

Подставим эти выражения в формулы (2) токов:

Теперь преобразуем выражение (1):

Мощность диэлектрических потерь при постоянном напряжении вычисляется по формуле:

Сопротивление изоляции – это сопротивление конденсатора постоянному току, определяемое соотношением:

Подставим (4) в (3), получим выражение для мощности диэлектрических потерь при постоянном напряжении:

Диэлектрические потери, отнесенные к единице объема диэлектрика, называют удельными потерями. Их можно рассчитать по формуле:

Для случая переменного напряжения появляются дополнительные потери, связанные с поляризацией и токами абсорбции, которые принято представлять в виде:

Диэлектрические потери в данном случае будут иметь вид:

Pa = 1400·50,4·10 -12 = 705,6·10 -10 Вт

p = 705,6·10 -10 /(0,21·0,18·0,0012) = 15,56·10 -4 Вт/м 3

Ответ: Iск = 50,4·10 -12 А; Pa = 705,6·10 -10 Вт; p = 15,56·10 -13 Вт/мм 3 ;

p1 = 2,67·10 3 Вт/мм 3 ; p2 = 114,3 Вт/мм 3 ; p = 11,43 Вт/мм 3 .

Дать полную характеристику диэлектрика по следующим физическим процессам:

— по виду поляризации; привести и объяснить зависимость диэлектрической проницаемости от частоты и температуры;

— по виду электропроводности; привести зависимость токов, протекающих по диэлектрику от времени приложения напряжения; векторную диаграмму для диэлектриков с указанием между токами и напряжениями;

— по виду диэлектрических потерь;

— по электрической прочности.

Полихлорвинил (поливинилхлорид) – твердый продукт полимеризации газообразного винилхлорида H2C=HC–Cl, представляющего собой этилен, в молекуле которого один атом H замещен одним атомом Cl.

Поливинилхлорид имеет состав (C2H3Cl)и формулу:

Полимер линейный, несимметричный, поэтому полярный. Резко выраженная асимметричность и полярность полихлорвинила связана с хлором. Основной вид поляризации дипольно-релаксационная.

Зависимости ε(t) и ε(f).

У всех полярных полимеров диэлектрическая проницаемость уменьшается с ростом частоты и сложным образом зависит от температуры.

Рис.1. Температурная зависимость диэлектрической проницаемости полярных полимеров.

До Т1 – проявляется только электронная и упруго-дипольная поляризация. Поэтому ε полярных полимеров при низких температурах весьма невысока.

Т1 – Тс – начинает проявляться дипольно-радикальная поляризация.

Т > Тс – дипольно-эластичная поляризация.

Т > Т2 – снижение ε связанно с хаотическим тепловым колебанием молекул приводящих к снижению поляризации и соответственно уменьшение ε.

Если процесс установления поляризации — релаксационный, то частотная зависимость будет иметь вид, изображенный на рис.2. Когда период колебания электрического поля велик по сравнению с временем релаксации τ (частота ω мала по сравнению с 1/τ).

Рис.2. Частотная зависимость диэлектрической проницаемости полярных полимеров.

При дальнейшем росте частоты, когда время полупериода становится меньше времени релаксации, которое от частоты не зависит, ε начинает уменьшаться вплоть до значений, определяемых электронной поляризацией. Следовательно, на высоких частотах дипольная поляризация отсутствует.

Зависимость тока от времени приложения постоянного напряжения.

В момент включения постоянного электрического поля через диэлектрик электрического конденсатора протекает ток I = Iсм + Iабс + Iск. Ток смещения (емкостной) — Iсм, обусловленный быстрыми видами поляризаций угасает за время 10 -15 с, поэтому он не вызывает рассеяния электроэнергии.

В полярных и неоднородных диэлектриках протекает также ток абсорбции — Iабс, вызываемый активными составляющими токов, связанных с установлением замедленных (релаксационных) поляризаций.

Сквозной ток совпадает по фазе с напряжением. Суммарный ток имеет активную Iа = Iaa + Iск и реактивную Ip = I + Ipa составляющие и опережает напряжение на угол φ < 90°. Угол называют углом диэлектрических потерь.

Рис.3. Зависимость тока утечки через диэлектрик от времени на постоянном напряжении (а) и векторная диаграмма токов, протекающих через диэлектрик на переменном напряжении (б).

Во многих диэлектриках, используемых в качестве электрической изоляции, Iабс устанавливается за время меньше 1 мин. После установления тока абсорбции через диэлектрик будет протекать только ток сквозной проводимости Iск.

Виды диэлектрических потерь.

У полярных диэлектриков наблюдаются потери на электропроводность, т.к. тангенс угла потерь пропорционален активной проводимости, которая увеличивается экспоненциально с увеличением температуры:

Поэтому для неширокого диапазона температур можно записать:

Также диэлектрические потери полихлорвинила определяются процессами дипольно-сегментальной и дипольно-групповой релаксации.

Данный диэлектрик обладает высокой электрической прочностью (Eпр= 50 кВ/мм), но отличается низкой теплостойкостью (низкая рабочая температура под нагрузкой (не свыше T = 60 — 70ºС).

Поливинилхлорид имеет хорошие электроизоляционные характеристики, стоек к химикатам, не поддерживает горение, атмосферостойкий. Твердый поливинилхлорид называется винипластом. Винипласты имеют высокую механическую прочность и упругость. В нем может возникнуть электромеханический и тепловой пробой.

Фторопласт. Существует несколько видов фтороуглеродных полимеров, которые могут быть полярными и неполярными. Рассмотрим свойства продукции реакции полимеризации газа тетрафторэтилена (этилен, в молекуле которого все четыре атома водорода H замещены атомами фтора F):

Читайте так же:
Розетка двойная накладная 220в ip44

Фторопласт-4 (политетрафторэтилен) – рыхлый порошок белого цвета. Структура молекул имеет вид:

Молекулы фторопласта имеют симметричное строение, поэтому фторопласт является неполярным соединением. Поляризация электронная.

Все неполярные полимеры характеризуются небольшой диэлектрической проницаемостью, малыми диэлектрическими потерями в диапазоне радиочастот, высокой электрической прочностью и весьма высоким удельным сопротивлением.

Зависимости ε(t) и ε(f).

Диэлектрическая проницаемость неполярных полимеров в основном определяется электронной поляризацией. Поэтому значение ε не зависит от частоты и слабо уменьшается с повышением температуры.

Рис.4. Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры фторопласта.

Зависимость тока от времени приложения постоянного напряжения.

В момент включения постоянного электрического поля через диэлектрик электрического конденсатора протекает ток I = Iсм + Iск. Ток смещения (емкостной) — Iсм, обусловленный быстрыми видами поляризаций за время около 10 -15 с. После чего устанавливается ток сквозной проводимости — Iск.

Рис.5. Зависимость тока утечки через диэлектрик от времени на постоянном напряжении (а) и векторная диаграмма токов, протекающих через диэлектрик на переменном напряжении (б).

Виды диэлектрических потерь.

Потери на электропроводность ничтожно малы (tgδ = 10 -10 –10 -12 при частоте 10 МГц), что их не принимают во внимание. Основные виды потерь – релаксационные (хотя они тоже малы).

Фторопласт — один из самых термостойких и холодостойких полимеров, сохраняет механическую прочность в интервале температур Т=3-600 К. Удельное сопротивление (10 38 -10 20 Ом·см) мало зависит от влажности и температуры. tg = 0,0002, Eпр= 40 — 80 МВ/м. Исключительно высока его химическая стойкость, в том числе длительная к воздействию морского тумана, солнечной радиации, плесневых грибков.

У образца диэлектрика круглого сечения диаметром d и толщиной h известна емкость Cx и тангенс угла потерь tgδ.

Определить: величину абсолютной и относительной диэлектрической проницаемости; параметры параллельной и последовательной схем замещения; мощность диэлектрических потерь при напряжении U и частоте f; объемное сопротивление ρV при напряжении U и токе сквозной проводимости Iск; электрическую прочность при напряжении пробоя Uпр; напряжение теплового пробоя.

Ток утечки в электрических сетях

рис1.jpg

Схематически на рисунке изображен путь, который ток утечки проложил себе по телу человека. Почему ток пошел по телу в данном примере? Потому что сопротивление между корпусом и токоведущими частями установки по какой-то причине уменьшилось. Если корпус установки с поврежденной изоляцией заземлен, то ток утечки двинется к земле, и в месте контакта корпуса с землей из-за разогрева может случиться возгорание.

рис2.jpg

Ток утечки на землю разогреет место крепления провода заземления к корпусу, это и опасно пожаром. Если такое случится например на объекте горнодобывающей промышленности, где высока вероятность обильного выделения горючих взрывоопасных газов или иных легко воспламеняющихся веществ, это может привести к большой трагедии.

Как защитить от поражения электрическим током Вы можете прочитать здесь.

Для сетей с глухозаземленной нейтралью вышеописанная проблема, к сожалению, типична. Но есть и другая не менее опасная возможность. Для трехфазных сетей с изолированной нейтралью характерна утечка тока между фазами по земле через изоляторы, корпус, опоры ЛЭП, в случае если повреждена изоляция хотя бы одной из фаз.

Сопротивление параллельно соединенных изоляторов и опор уменьшается пропорционально их количеству, и при поврежденной изоляции шаговое напряжение может превысить безопасное для человека значение. В любом случае, если норма тока утечки превышена, необходимо срочно осуществить поиск источника неисправности и устранить утечку.

Итак, величина тока утечки связана с сопротивлением изоляции проводников, которое может быть как очень большим, так и малым при нарушенной изоляции. Так или иначе, через любую изоляцию всегда протекает хоть и очень мизерный, но реальный ток от токоведущей части установки, находящейся в данный момент под напряжением, к заземлению или к другой фазе.

Безопасное значение тока утечки регламентировано, его можно посмотреть в документации на соответствующее оборудование, но по причине работы устройства в агрессивной внешней среде, изоляция может повредиться, и ток утечки тогда возрастет. Для защиты от неприятных последствий необходимо применять «устройства защиты от токов утечки на землю».

Другие статьи

Электрощит для квартиры и частного дома: основные отличия

Электрощит для квартиры и частного дома: основные отличия

Электрический щит – это в первую очередь защита жизни и здоровья человека от поражения электрическом током, а во вторую защита имущества в виде не только электроприборов, но и дома, жилья в целом.

Купить розетки и выключатели в квартиру. Какие выбрать?

Купить розетки и выключатели в квартиру. Какие выбрать?

Электроустановочные изделия уже давно стали элементом интерьера.

Уличные светильники: организация освещения в частном доме и на придомовой территории.

Уличные светильники: организация освещения в частном доме и на придомовой территории.

Правильно организованная подсветка загородного дома уличными светильниками должна быть не только функциональной, но и отвечать всем нормам безопасности.

Разводка электрики в деревянном доме

Разводка электрики в деревянном доме

При монтаже проводки в деревянном доме своими руками очень важно соблюсти все меры безопасности и позаботиться о качественных элементах электрооборудования.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector