5-14. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ
Измерение сопротивления изоляции обмоточных проводов представляет большой интерес с точки зрения оценки их электроизоляционных свойств, в особенности, когда они применяются для проводной связи, в производстве электрических измерительных приборов и для других специальных целей.
Выполнение таких измерений для сравнения качества различных типов эмалированных проводов можно осуществить следующим образом: на стержень из эбонита, полистирола или фарфора (рис. 5-27) наматывается испытываемый провод в два слоя; между слоями создается напряжение постоянного тока, равное 100 в.
Измерение производится по истечении 1 мин с момента приложения напряжения. Результаты пересчитываются на 1 км длины провода. Для этого длина испытываемого провода определяется по формуле
где D — диаметр стержня; d — диаметр провода; п — число витков.
Если слои имеют различное количество витков, то при расчете за п берется меньшее число.
Испытания могут производиться как при комнатной температуре и нормальной влажности, так и в условиях повышенной влажности или температуры.
Более точные измерения (например, определение величины удельного сопротивления изоляции pv) осуществимы с помощью установки повышенной чувствительности, причем образец испытываемого провода погружается в порошкообразный графит, ртуть или подобную им среду. Применение воды в качестве второго электрода нецелесообразно, так как влага быстро проникает через капилляры между частицами изоляции, что делает невозможным проведение измерений.
Рис. 5-27. Устройство для измерения сопротивления изоляции эмалированных проводов.
5-15. ОПРЕДЕЛЕНИЕ tg δ И ε ИЗОЛЯЦИИ ЭМАЛИРОВАННЫХ ПРОВОДОВ
Для определения ε и tg δ изоляции эмалированных проводов при частоте 50 Гц применяются мосты диэлектрических потерь, например типа Р-525.
Сложность определения tg δ на образцах эмалированных проводов связана с нанесением электрода на эмалевую изоляцию. В связи с этим эти измерения иногда производятся между двумя намотанными слоями эмалированных проводов. Испытательное напряжение должно быть не более 100—300 в, чтобы исключить появление ионизации в воздушных промежутках между витками эмалированных проводов. За рубежом измерения tg δ иногда производятся на образцах, которые на длине примерно 100 мм графитируются поверх эмали. При применении этого метода необходим коллоидальный графит, так как иначе получается большой разброс результатов. По-видимому, здесь сказываются неровности покрытия графитом и ионизация образующихся при графитировании мелких воздушных включений. Для этих испытаний берутся куски провода длиной около 130 мм; с одного конца провод зачищается от эмали, образец протирается ватой и на длине 100 мм покрывается графитом. Если образцы должны подвергаться тепловой обработке, то графитирование производится после пребывания образцов в термостате. Испытание образцов в условиях повышенной влажности воздуха производится, наоборот, после графитирования, так как слой графита не является существенным препятствием для проникновения влаги к эмали. Этот метод позволяет производить сразу испытания большого количества образцов; для тепловой обработки рекомендуются алюминиевые рамки с гнездами, в которых укрепляются испытываемые образцы.
Для производства аналогичных исследований, помимо мостовой схемы с усилителем, может быть рекомендована схема измерительного моста с дополнительной ветвью (рис. 5-28), с помощью которой измерения можно производить при повышенных частотах, например при 800 Гц. Для каждого испытания достаточно трех образцов, так как разброс результатов испытаний сравнительно невелик.
Рис. 5-28. Схема моста для измерения диэлектрических потерь на коротких образцах эмалированных проводов.
1 — медь, 2 — лаковая пленка; 3 — графит
Достаточно стабильные и точные результаты на мостах типа Р-525 с усилителем могут быть получены при применении очищенной ртути в качестве второго электрода. Учитывая, однако, высокую токсичность ртути, необходимо соблюдать осторожность при проведении испытаний. Кроме того, в этом случае невозможно снятие зависимости tg δ от температуры. Более удобным является применение вместо ртути воды. Однако вода очень часто проникает, как указывалось выше, внутрь слоя эмали и вызывает пробой изоляции. При применении в качестве второго электрода плотно и тщательно наложенной металлической фольги могут быть получены результаты, близкие к полученным при ртутных контактах. Этот метод также находит применение. Приближенное определение tg δ на высоких частотах может быть произведено с помощью куметра.
Для точного определения ε и tg δ изоляции обмоточных проводов, а также при снятии температурной зависимости ε и tg δ в качестве второго электрода могут быть использованы легкоплавкие металлы или сплавы. Температура плавления их такова, что ее кратковременное воздействие при заливке образцов провода практически не изменяет свойств изоляции.
Образец провода любой формы (прямой отрезок, навитая спираль и др.) заливается расплавленным металлом, который в течение нескольких секунд затвердевает и быстро охлаждается. На приготовленном таким способом образце можно определить ε и tg δ изоляции обмоточных проводов и их температурные и частотные зависимости. Этим способом можно определять значения ε и tg δ и при низких температурах. Температура металла или сплава при заливке образца не должна превышать максимально допустимую в течение ограниченного времени температуру эксплуатации изоляции испытываем ого провода.
Для эмалированных проводов при измерениях ε и tg δ целесообразно применять в качестве второго электрода мягкие припои с температурой плавления 120— 200 °C. Так, для эмалированных проводов марок ПЭВ-1 и ПЭВ-12 (на лаке винифлекс), а также ПЭЛ, ПЭЛР и ПЭВТЛ можно использовать припои ПОСК-50 и ПОК-66, для проводов марки ПЭТВ (на полиэфирных лаках ПЭ-943 и ПЭ-939) — припои ПОСК-47-17 и РСрК-25 или олово. Чистое олово или свинец можно применять для проводов со стекловолокнистой изоляцией марок ПСДК, ПСДКТ и др., а свинец — также для проводов особо высокой нагревостойкости марок ПНСДК, ПОЖ и ПЭЖБ, предназначенных для эксплуатации при температурах 500—600 °С.
Таблица 5-9
Химический состав и температура плавления некоторых металлов и сплавов
Если изоляция не допускает нагрева свыше 100 °C, может быть использован сплав Розе или Вуда. Химический состав и температуры плавления металлов и сплавов, рекомендуемых для использования в качестве второго электрода при определении температурных и частотных зависим остей ε и tg δ изоляции обмоточных проводов, приведены в табл. 5-9.
5-16. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЖИЛ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ
Электрическое сопротивление токоведущих жил обмоточных проводов измеряется на одинарном или двойном мосте постоянного тока. Образцы с сопротивлением 0,0001—2 ом должны измеряться на двойном мосте; образцы с сопротивлением 2—100 ом могут измеряться как на двойном, так и на одинарном, а свыше 100 ом — на одинарном мосте. Сопротивление соединительных проводов не учитывается при измерении на двойном мосте (это уже учтено схемой), если оно не превышает 0,2% величины измеряемого сопротивления. В остальных случаях необходимо из измеренной величины вычесть сопротивление соединительных проводов.
Удельное электрическое сопротивление проводника р, приведенное к температуре 20 °C, рассчитывается по формуле
(5-9)
где R — измеренное сопротивление образца провода, ом; S — сечение провода, мм2, l — длина образца, м; t — температура окружающей среды при проведении измерений, °C; α — температурный коэффициент (для меди и алюминия равен 0,004 1/°С).
