книги из ГПНТБ / Монтажные провода для радиоэлектронной аппаратуры

испытания при установившемся серийном выпуске этого провода.

Решение задачи о выборе величины испытательного напряжения в процессе -разработки провода и внедрения его в серийное производство связано с распределением значений пробивных напряжений этого провода.

Как было показано в гл. 1, если бы распределения значений пробивных напряжений проводов с тонкостен­ ной изоляцией подчинялись нормальному закону, то в наших руках был бы готовый математический аппарат для оценки степени разброса этих значений (§ 1-3). Однако по своей физической сущности эти распределе­ ния не могут быть точно нормальными. Это объясняется тем, что значения пробивных напряжений, с одной сто­ роны, не могут быть меньше нуля, с другой — они всегда ограничены величинами внутренней электрической проч­ ности изоляции.

Вместе с тем, как часто бывает при инженерных рас­ четах, нас интересует не точное выражение распределе­ ния, а максимальное приближение к нему, достаточное для практического применения указанного математиче­ ского аппарата. При этом критерием соответствия (со­ гласия) рассматриваемого распределения нормальному закону можно принять достаточно близкую аппроксима­ цию кривой полигона накопленных частот, построенной на вероятностной бумаге, в прямую.

Для оценки вида распределения значений пробивных напряжений проводов с тонкостенной изоляцией были испытаны провода четырех типов с изоляцией из поли­ этилена высокой и низкой плотности, фторопласта 40Ш и кремнийорганической резины. Конструктивные данные

20

этих проводов, объемы выборок и значения параметров распределения приведены в табл. 2-2.

Вед рассматриваемых распределений на вероятност­ ной бумаге представлен на рис. 2-1.

Формы кривых полигонов накопленных частот рас­ пределений значений пробивных напряжений проводов разных типов, построенных «а вероятностной бумаге,

Рис. 2-1. Полигон накопленных частот значений пробивных напря­ жений проводов.

/ — с изоляцией из полиэтилена низкой плотности; 2 — с изоляцией из поли­ этилена высокой плотности; 3 — с изоляцией из кремнийорганической резины; 4 — с изоляцией из фторопласта 4.

дают основания считать, что эти распределения действи­ тельно близки к нормальному.

Рассмотрим представленные на рис. 2-2 типичные кривые плотности распределений значений пробивного напряжения монтажного провода.

Как видно из этого рисунка, между значениями сред­ него пробивного напряжения провода и принятой вели­ чиной испытательного напряжения имеется весьма суще­ ственная разница-

На практике в процессе разработки и освоения про­ вода при неустановившемся технологическом процессе его изготовления может произойти снижение электриче­ ской прочности провода (пунктирные линии на рис. 2-2), причем это снижение не может быть зафиксировано при

21

жени я выбирать максимально близкой к пробивному напряжению этого провода по формуле

вода, то с увеличением длины провода среднее пробив­ ное напряжение будет уменьшаться. Расчет средних зна­ чений пробивных напряжений больших длин проводов по результатам испытаний коротких образцов впервые проведен С. М. Брагиным [Л. 8] и кратко заключается в следующем.

Если допустить, что распределение значений пробив­ ных напряжений отрезков провода близко к нормально­ му и на отрезках длиной / определены статистические

оценки параметров Ui и ы, то эти параметры для отрез­

22

где / — квантиль нормального распределения, определяе­ мая по таблицам из соотношения

щении, что величина коэффициента вариации постоянна для любых длин провода:

Испытания проводов различной длины подтвердили приемлемость такого допущения для изделий с доста­ точно стабильной технологией (табл. 2-3).

Величина испытательного напряжения провода может

Рассмотрим в качестве примера расчет испытатель­ ного напряжения для проводов с изоляцией из -полиэти­

дартными длинами, равными 500 м.

23

При испытании нескольких партий образцов метро­ вой длины установлено, что

=22,1 - 3 - 1,42=17,8 4 «в;

^= 0,108 + 3.0,012 = 0,144. По формуле (2-5) находим:

2 ( 0 = ^ з " 1 =0,998; Ь З и Р = 0,99; ^ = 2,62.

Тогда величина испытательного напряжения для дан­ ного провода будет равна:

£/исп = 17,84 (1 —3- 0,144) (1 —2,62 -0,144)= 6,3 кв.

Несмотря на усложнение процесса испытаний, ука­ занную методику выбора величины испытательного на­ пряжения целесообразно применять для всех проводов ответственного назначения при их разработке и внедре­ нии в серийное производство. Успешные испытания могут дать уверенность в сохранении уровня электрической прочности провода, достигнутого при разработке, и на­ оборот, массовые пробои при этих испытаниях укажут на существенные отклонения от принятых технологических режимов.

Следует, однако, иметь в виду, что в случае прило­ жения к проводу такого высокого напряжения возможно возникновение ионизации воздушных включений как в самой изоляции, так и на границе металл — диэлектрик и связанное с этим необратимое ухудшение электриче­ ских свойств изоляции. Этого можно избежать, если про­ водить указанные испытания напряжением постоянного тока, при котором эти явления практически отсутствуют. После освоения провода, когда в процессе серийного производства стабилизируются технологические процес-

24

сы его изготовления, необходимость в стопроцентных испытаниях повышенным напряжением отпадает. На этой стадии провод целесообразно испытывать напряжением, величину которого можно найти по (2-1). При этом цель этих испытаний будет иная, чем при испытаниях повы­ шенным' напряжением, а именно отбраковать случайные, не свойственные выбранному технологическому процессу изолирования дефекты, такие, как порезы, проколы, смя­ тия изоляции, грубые инородные включения и т. д.

Приведенный выше метод пересчета среднего пробив­ ного напряжения проводов больших, длин по результа­ там испытаний ^коротких образцов имеет большое прак­ тическое значение еще и потому, что позволяет заранее оценивать выход годной продукции при 100%-ных испы­ таниях проводов напряжением.

Рассмотрим пример. Пусть при испытаниях метровых образцов провода с рабочим напряжением 250 в и нор­ мальной строительной длиной L = 100 м получены сле­ дующие результаты

Применение подобных расчетов особенно эффективно на стадии освоения производства проводов, так . как по­ зволяет обоснованно определять требуемые мощности и материалы с учетом потерь, связанных с освоением но­ вой продукции.

25

б) Возможность многократных испытаний монтажных проводов высоким напряжением

Как указывалось выше, монтажные провода помимо заводских испытаний, как правило, 'подвергаются много­ кратным -испытаниям высоким напряжением на месте потребления. Такие испытания проводятся в процессе монтажа аппаратуры и на готовых изделиях, и количе­ ство их определяется назначением и сложностью аппа­ ратуры.

Вопрос о допустимости многократных испытаний про­ водов повышенным напряжением весьма важен для прак­ тики, « в последнее время в этой области проведен ряд исследований. Так, Ф остер ом и др. [Л. 55] были проведе­ ны испытания монтажных проводов, изолированных по­ литетрафторэтиленом на рабочее напряжение 600 и

Эти испытания показали, что достаточное количество та­ ких воздействий можно допустить только при испыта­ тельных напряжениях, ориентировочно определяемых из формулы (2-1). Увеличение испытательного напряжения на 1 —1,5 кв резко снижает допустимое количество испы­ таний. По-видимому, это явление тесно связано с короностойкостью материала изоляции. Как известно, политет­ рафторэтилен обладает весьма низкой короностойкостью. Поэтому при увеличении испытательного напряжения до величины, превышающей напряжение начала внутренней ионизации, многократные испытания провода таким на­ пряжением приводят к необратимым изменениям свойств изоляции.

Результаты испытаний электрической прочности про­ водов после многократного приложения испытательного

резины и политетрафторэтилена с рабочим напряжением 500 в. В качестве критерия стойкости проводов к много­ кратному воздействию испытательного напряжения было выбрано постоянство значений пробивного напряжения

26

В результате проведенных исследований можно сде­ лать следующие выводы:

вличины испытательных напряжений, найденные по (2-1), являются безопасными с точки зрения многократ­ ных испытаний у потребителя для проводов с любым видом изоляции;

при увеличении испытательного напряжения много­ кратные испытания могут быть допущены только для проводов с изоляцией из короностойких материалов (на­ пример, полиэтилен и кремнийорганическая резина).

в) Эквивалентные значения испытательных напряжений монтажных проводов на переменном и постоянном токах

Рассмотрим весьма важный для практики вопрос об эквивалентных значениях рабочих и испытательных папряжений низковольтных монтажных проводов при по­ стоянном токе и переменном токе промышленной ча­ стоты.

Как известно, электрическая прочность любых изоля­ ционных конструкций при постоянном токе значительно выше, чем при переменном. Это объясняется меньшей интенсивностью ионизационных процессов в случае при­ ложения напряжения постоянного тока. Для монтажных проводов низкого напряжения средняя величина пробив­ ного напряжения при постоянном токе 'в 2—4 раза боль­ ше, чем при переменном. Эта величина могла бы слу­ жить ориентировочным критерием эквивалентности ра­ бочих и испытательных напряжений при переменном и постоянном токах. Однако многочисленные испытания

27

монтажных проводов и статистическая обработка резуль­ татов этих испытаний показывает, что значения пробив­ ных напряжений проводов при постоянном токе, как пра­ вило, имеют больший разброс, чем при переменном токе. По-видимому, это можно объяснить тем, что при пере­ менном токе пробой изоляции вызывается в основном

при переменном токе выше, чем при постоянном. Таким образом, при выборе эквивалентных значений

рабочих и испытательных напряжений при переменном и постоянном токах необходимо учитывать не только от­ ношения средних значений пробивных напряжений, но и величину разброса этих значений. В связи с этим коэф­ фициент эквивалентности напряжений на переменном и постоянном токах можно определить по формуле

28

Анализ данных, приведенных в табл. 2-5, дает осно­ вание сделать следующий вывод: ориентировочная вели­ чина коэффициента эквивалентности рабочих и испыта­ тельных напряжений при переменном и постоянном то­ ках может быть выбрана равной 1,5. Небезынтересно отметить, что для монтажных проводов, выпускаемых в США (MIL-W-16878) величина этого коэффициента принята равной 1,4.

Ориентировочные рекомендации по величинам рабо­ чих и испытательных напряжений на переменном и по­ стоянном токах приведены в табл. 2-6.

г) Эффективность испытаний проводов напряжением на аппаратах сухого испытания

Как указывалось выше, испытания высоким напря­ жением неэкранированных монтажных проводов прово­ дятся в воде. Учитывая, что современные монтажные провода изготавливаются на высокопроизводительных автоматизированных линиях, эти испытания являются одной из наиболее трудоемких операций технологиче­ ского цикла изготовления этих проводов. В условиях массового производства проведение таких испытаний требует существенного увеличения производственных площадей, численности обслуживающего персонала и организационных усилий по транспортированию продук­ ции к испытательной станции и сушке проводов после испытаний. Вместе с тем кабельная промышленность в достаточной степени оонащена аппаратами сухого испытания (АСИ) разных типов, позволяющими произ­ водить испытания проводов высоким напряжением не­ посредственно в процессе производства, что значительно упрощает технологический процесс их изготовления.

29