Влияние материала частиц (проводник или диэлектрик) иллюстрируется рис. 3. Частицы представляли собой волокна хлопковой целлюлозы диаметром 2-4 мкм, длиной до 500 мкм и алюминиевую стружку диаметром не более 120 мкм, длиной до 500 мкм. С ростом концентрации (по массе) частиц пробивное напряжение снижается до предельного значения Ц.
Вероятность пробоя при различной концентрации частиц изучалась для промежутка с однородным полем, в котором масляный канал размером 3 мм разделял бумажную изоляцию толщиной по 3 мм у каждого электрода.
Рис. 1. Концентрация частиц N в зависимости от их размера до фильтрации (1) и после фильтрации (2) масла
Рис. 2. Снижение концентрации N частиц разных размеров в зависимости от времени t очистки и промывки в установке для испытания масла. Объем масла 6000 л, производительность насоса 75 л/мин
Рис. 3. Влияние концентрации (по массе) частиц на пробивное переменное напряжение U масла (действующее значение):
1 — чистое масло; 2 — волокна целлюлозы; 3 - частицы алюминия
Принимая распределение по Вейбуллу и полагая Еl=0 в формуле (9), получили параметр формы т в пределах от 5 до 5,7 при разных значениях N (рис. 4). Аналогично при построении зависимостей вероятности пробоя Р масляного промежутка размером 10 мм между цилиндром (диаметром 314 мм) и плоскостью при Е, = О параметр m был в пределах от 2,6 до 5,6.
Влияние концентрации частиц на напряженность при пробое в однородном поле показано на рис. 5 и 6. Эмпирические выражения соответствуют формуле (5), причем для сплошных кривых полагалось Еl= 0.
Влияние напряженного объема на электрическую прочность масла оценивалось с учетом того, что в промежутке с однородным полем весь его объем - напряженный, а в случае неоднородного поля к напряженному объему относится та часть промежутка, где напряженность поля превышает 90% максимальной. Зависимости рис. 7 получены для объемов до 106 см3 при концентрациях частиц, примерно соответствующих показанным на рис. 1 после фильтрации масла.
Зависимости Е от N и Е от ν могут быть воспроизведены одной кривой регрессии при введении обобщенного параметра Νν. На рис. 8 приведены такие зависимости для масляного промежутка между голыми электродами, причем для эмпирических зависимостей в формуле (7) принималось а/b = 2 и для сплошных кривых Е1 = 0.
Влияние концентрации частиц на вольт-секундные характеристики масляного промежутка видно из рис. 9, где эти характеристики при переменном напряжении (действующее значение) построены для двух значений концентрации частиц размером свыше 2 мкм. Разрядные напряжения определялись для промежутка размером 7,5 мм между цилиндром диаметром 27,2 мм и плоскостью. Видно, что наличие частиц приводит к большому разбросу полученных значений. Приведенные эмпирические зависимости соответствуют 50%-ной вероятности разряда, причем сплошные кривые соответствуют соотношению (8) при Ul= 0.
Рис. 4. Распределение по Вейбуллу вероятности Р пробоя масла при переменном напряжении:
α - Ν= 60; б - Ν= 28; в - Ν= 19; г - Ν-5
Анализ результатов.
Полученные экспериментальные данные дают возможность определить параметры α, β, γ, m для оценки механизма пробоя масла при наличии частиц, а также предсказания вероятности разряда в масле при длительной работе.
Эти параметры могут быть получены из эмпирических зависимостей для кривых рис. 4-9 для El=0, с использованием соотношений (4). Рис. 4 позволяет определить не только т, но и а.
Полученные таким образом значения приведены в табл. 1. Однако допущение Еl=0 не оправдано, поскольку электрическая прочность масла никогда не снижается до нуля. Например, как видно из рис. 3, при росте концентрации алюминиевых частиц Е стремится к значению 3 МВ/м. Значение El=3 МВ/м получается также из рис. 7 для прочности при переменном напряжении, приложенном в течение 30 мин. Таким образом, экспериментальные соотношения были пересчитаны при El= 3 МВ/м. Эти модифицированные соотношения приведены на рис. 5-9 (пунктирные линии), и новые значения параметров даны в табл. 2.
В общем влияние мелких частиц на пробой масла статистически характеризуется указанными параметрами, которые должны оцениваться по результатам экспериментальных исследований.
Таблица 1
Таблица 2
