Электротехническое материаловедение. Учебное пособие

поля в любой его точке одинакова. Тогда электрическая прочность кабельной бумаги может быть получена по заданным значениям электрической прочности компонентов (целлюлозы и воздуха) из следующего уравнения:

Вычислив электрические параметры линии, в кабеле которой в качестве изоляции использована непропитанная кабельная бумага, следует произвести расчёт параметров этой линии при условии, что оболочка кабеля заполнена вместо воздуха либо газообразным диэлектриком, либо жидким изоляционным материалом. При этом считаем, что в порах капилляров воздух полностью замещается этими диэлектриками.

Последовательность расчёта остаётся той же, что для непропитанной кабельной бумаги. В уравнениях (4.2), (4.4) и (4.10) необходимо вместо электрических параметров воздуха подставлять аналогичные параметры замещающего воздух другого диэлектрика согласно условию задачи. При записи расчётного уравнения необходимо индекс 2, обозначающий, что это параметр воздуха, изменить на индекс 3.

Например, при определении tgδп пропитанной жидким диэлектриком кабельной бумаги уравнение (4.4) нужно записать в следующем виде:

При расчёте следует полагать, что объёмные концентрации целлюлозы и заменяющего воздух другого газообразного или жидкого диэлектрика остались такими же, как целлюлозы и воздуха, т. е.:

θ3 =θ2 .

81

После окончания расчёта следует обязательно проанализировать, как влияет на электрические параметры кабельной линии пропитка её изоляции жидким диэлектриком. Для удобства анализа необходимо составить таблицу расчётных значений электрических параметров кабельной линии до и после пропитки. Образец такой таблицы представлен ниже.

При анализе необходимо указывать, как влияет пропитка изоляции на значение каждого из рассчитанных параметров с использованием теоретических сведений.

Вконце анализа необходимо сделать вывод о соответствии изоляции пропитанного и непропитанного кабелей требованиям, предъявляемым к кабельной линии правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

Всоответствии с этими требованиями кабельные линии с рабочим напря-

жением до 1 000 В должны обладать сопротивлением изоляции Rиз > 0,5 МОм при прозвонке их мегаомметром на напряжение 2,5 кВ.

Изоляция кабельных линий с рабочим напряжением более 1 кВ должна выдерживать воздействия постоянных напряжений, значения которых приводятся в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Испытательное напряжение выпрямленного тока для силовых кабелей

Для установления соответствия изоляции кабельных линий с рабочим напряжением до 1 кВ требованиям ПУЭ необходимо рассчитать сопротивление изоляции Rиз постоянному току. Расчёт Rиз осуществляется по активной удельной проводимости в соответствии с уравнениями:

82

где gиз — активная проводимость кабельной линии, См; γа — удельная активная проводимость кабельной линии, См/м; Rиз — сопротивление изоляции постоянному току, Ом.

Если рассчитанное значение сопротивления изоляции Rиз больше 0,5 мОм, то кабельная линия удовлетворяет требованиям ПУЭ.

Для кабельных линий с рабочим напряжением свыше 1 000 В проверка изоляции на соответствие требованиям ПУЭ производится путём сравнения рассчитанного пробивного напряжения с Uпр с испытательным напряжением, приведённым в табл. 4.3.

4.4.Экзаменационные вопросы

1.Понятия об электротехнических материалах. Классификация (опреде-

ления).

2.Диэлектрики. Основные понятия. Определения. Классификация.

3.Понятия поляризации. Механизм поляризации.

4.Виды поляризации. Электронная поляризация.

5.Виды поляризации. Ионная поляризация.

6.Виды поляризации. Спонтанная (остаточная) поляризация.

7.Обобщенная схема замещения диэлектрика.

8.Относительная диэлектрическая проницаемость газообразных диэлек-

триков.

9.Относительная диэлектрическая проницаемость твердых диэлектриков.

10.Относительная диэлектрическая проницаемость сложных диэлектриков. Уравнение Лихтеннекера.

11.Понятия об электропроводности диэлектриков. Электропроводность твердых диэлектриков. Объемное и поверхностное удельные сопротивления диэлектриков.

12.Диэлектрические потери. Основные понятия. Схемы замещения. Виды диэлектрических потерь.

13.Понятие пробоя диэлектриков. Электрический пробой газообразных диэлектриков.

14.Понятие электрического пробоя диэлектриков. Электротепловой

пробой.

15.Механические, физические и тепловые свойства диэлектриков.

16.Электроизоляционные материалы. Газообразные, жидкие, твердые и твердеющие изоляционные материалы.

17.Физика магнетизма. Условия возникновения ферромагнетизма.

18.Основные характеристики магнитных веществ.

19.Строение ферромагнетиков.

20.Явление магнитной анизотропии и магнитострикции.

83

21.Намагничивание ферромагнетиков.

22.Свойства ферромагнетиков в квазипостоянных магнитных полях.

23.Динамическая петля намагничивания.

24.Эффект вытеснения магнитного поля диэлектрика в переменном магнитном поле.

25.Потери мощности на перемагничивание ферромагнетиков в переменном магнитном поле.

26.Магнитные материалы. Магнитомягкие и магнитотвердые магнитные материалы.

27.Исследование ферромагнетика в переменном магнитном поле.

28.Полупроводники. Основные понятия. Классификация.

29.Электропроводность полупроводников.

30.Электронно-дырочный переход полупроводников.

31.Проводники. Классификация. Основные понятия.

32.Удельное сопротивление проводников. Температурный коэффициент удельного сопротивления.

33.ТермоЭДС. Температурный коэффициент линейного расширения металлических проводников.

34.Основы конструкционного и электротехнического материаловедения.

35.Агрегатные состояния и дефекты строения материалов.

36.Термическая обработка.

37.Металлы и сплавы.

38.Искусственные и синтетические материалы.

39.Классификация материалов.

40.Технологии получения материалов.

84

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная литература

1.Богородицкий, Н. П. Электротехнические материалы / Н. П. Богородицкий, В. В. Пасынков, Б. М. Тареев. — 7-е изд. — Л. : Энергоатомиздат, 1985. — 304 с.

2.Угольников, А. В. Электротехническое и конструкционное материаловедение / А. В. Угольников. — Екатеринбург : Изд-во УГГУ, 2015. — 147 с.

3.Хахин, Ю. М. Электротехническое материаловедение / Ю. М. Хахин. — Екатеринбург : Изд. УГГГА, 1995. — 100 с.

Дополнительная литература

1.Справочник по электрическим материалам / под ред. Ю. В. Корицкого. —

2-е изд. — М. : Энергия. — Т. 1, 1974. — 583 с. ; т. 2, 1974. — 615 с. ; т. 3, 1976. — 896 с.

2.Агеева, Н. Д. Электротехническое материаловедение / Н. Д. Агеева, Н. Г. Винаковская, В. Н.Лифанов. — Владивосток : Изд-во ДВГТУ, 2006.— 76 с.

3.Дудкин, А. Н. Электротехническое материаловедение / А. Н. Дудкин, В. С. Ким. — Томск : Издательство Томского политехнического университета, 2012. — 216 с.

4.Журавлева, Л. В. Электроматериаловедение / Л. В . Журавлева. — М. : ПрофОбрИздат, 2001. — 312 с.

5.Попов, В. С. Теоретическая электротехника / В. С. Попов. — М. : Энергоатомиздат, 1990.

6.Розенблат, М. А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники / М. А. Розенблат. — М. : Наука, 1966. — 720 с.

7.Тареев, Б. М. Физика диэлектрических материалов / Б. М. Тареев. — М. :

Энергия, 1982. — 320 с.

8.Штофа, Ян. Электротехнические материалы в вопросах и ответах / Ян Штофа. — М. : Энергоатомиздат, 1984. — 200 с.

9.Бородулин, В. Н. Электротехнические и конструкционные материалы / [В. Н. Бородулин и др.]. — М. : Издательский центр «Академия», 2005. — 280 с.

85