Základné elektrické charakteristiky vodičov a káblov

Medzi hlavné elektrické charakteristiky drôtov a káblov patria charakteristiky merané pri konštantnom napätí, a to:

• ohmický odpor vodičov pod prúdom,

• izolačný odpor,

• kapacita.

Ohmický odpor

Ohmický odpor vodivých vodičov drôtov a káblov sa vyjadruje v ohmoch a zvyčajne sa vzťahuje na jednotku dĺžky (m alebo km) drôtu alebo kábla. Ohmický odpor, ktorý sa vzťahuje na jednotku dĺžky a prierezu, sa nazýva odpor a vyjadruje sa v ohm·cm.

V technických podmienkach pre vodiče a káble je odpor vyjadrený v ohmoch, pričom sa vzťahuje na jednotku dĺžky 1 m a prierez vodiča 1 mm2.

Odpor medených vodičov drôtov a káblov sa vypočíta na základe hodnoty odporu medi vo výrobkoch. Pre nekalený drôt (trieda MT) s priemerom do 0,99 mm — 0,0182, s priemerom nad 1 mm — 0,018 — 0,0179, pre vyhrievaný drôt (trieda MM) všetkých priemerov — 0,01754 ohmov mm2/m.

Špecifický ohmický odpor hliníkového drôtu nesmie presiahnuť 0,0295 ohm·mm2/m pri 20 °C všetkých značiek a priemerov.

Izolačný odpor

Izolačný odpor je jednou z najbežnejších charakteristík drôtov a káblov. V ranom období vývoja káblovej technológie izolačný odpor sa považuje za určujúcu charakteristiku z hľadiska pevnosti a spoľahlivosti káblových výrobkov.

V tom čase bol izolačný materiál považovaný za veľmi zlý vodič a samozrejme z tohto hľadiska sa verilo, že čím väčší je odpor izolácie, tým viac sa tento materiál líši od vodiča, teda tým lepšie bude izolovať vodič. .

Normy pre izolačný odpor vodičov a káblov sú v mnohých prípadoch stále zásadné, napríklad pre vodiče pripojené k meracím prístrojom alebo obvodom s nízkym zvodovým prúdom. Je zrejmé, že v tomto prípade je potrebné vyžadovať vysoký izolačný odpor rovnako ako u všetkých vodičov a komunikačných káblov atď.

Pre silové káble prenášajúce relatívne veľké množstvo elektrickej energie je únik ako strata energie prakticky irelevantný, ak neznižuje elektrickú pevnosť a spoľahlivosť kábla, preto izolačný odpor pre silové káble s impregnovanou papierovou izoláciou nie je taký dôležitý ako napr. iné typy káblov a vodičov, ktoré prenášajú relatívne malé množstvo elektrickej energie.

Na základe týchto úvah sa pre silové káble s impregnovanou papierovou izoláciou zvyčajne uvádza iba spodná hranica izolačného odporu platná pre dĺžku 1 km, napríklad nie menej ako 50 megaohmov pre káble pre napätie 1 a 3 kV a nie viac ako 100 megaohmov pre káble 6 – 35 kV pri 20 °C.

Izolačný odpor nie je konštantná hodnota — silne závisí nielen od kvality materiálov a dokonalosti technologického procesu, ale aj od teploty a dĺžky pôsobenia napätia počas skúšky.

Pre dosiahnutie väčšej istoty pri meraní izolačného odporu treba venovať osobitnú pozornosť teplote meraného objektu a dobe trvania napätia (elektrifikácie).

V nehomogénnych dielektrikách, najmä v prítomnosti vlhkosti v nich, sa pod vplyvom konštantného napätia, ktoré sa na ne aplikuje, objavuje zvyškový náboj.

Aby ste sa vyhli nesprávnym výsledkom, je potrebné pred meraním vykonať dlhé vybitie kábla spojením žíl kábla so zemou a oloveným plášťom.

Aby sa výsledky meraní dostali na konštantnú teplotu, napríklad 20 ° C, získané hodnoty sa prepočítajú podľa vzorcov, ktorých koeficienty sú vopred stanovené v závislosti od materiálu izolačnej vrstvy a konštrukcia kábla.

Závislosť izolačného odporu od doby pôsobenia napätia je určená zmenou prúdu prechádzajúceho izolačnou vrstvou pri konštantnom napätí aplikovanom na dielektrikum. Ako sa zvyšuje trvanie aplikácie napätia (elektrifikácia), prúd klesá.

Najväčšiu úlohu zohráva izolačný odpor v komunikačných kábloch, pretože tam určuje kvalitu prenosu signálu na kábli a je jednou z hlavných charakteristík. Pre základné káble tohto typu je izolačný odpor od 1000 do 5000 MΩ a klesá na 100 MΩ.

Kapacita

Kapacita je tiež jednou z hlavných charakteristík káblov a vodičov, najmä tých, ktoré sa používajú na komunikáciu a signalizáciu.

Hodnota kapacity je určená kvalitou materiálu izolačnej vrstvy a geometrickými rozmermi kábla. V komunikačných kábloch, kde sa hľadajú nižšie hodnoty kapacity, je kapacita kábla určená aj objemom vzduchu v kábli (izolácia vzduchovým papierom).

Meranie kapacity sa v súčasnosti používa na kontrolu úplnosti impregnácie kábla a jeho geometrických rozmerov. Vo vysokonapäťových trojvodičových kábloch je kapacita kábla definovaná ako kombinácia čiastočných kapacít.

Na výpočet nabíjacieho prúdu kábla, keď je naň privedené vysoké striedavé napätie a na výpočet skratových prúdov, je potrebné poznať hodnotu kapacity kábla.

Meranie kapacity sa vo väčšine prípadov vykonáva so striedavým napätím a len na zjednodušenie a zrýchlenie meraní sa používa stanovenie kapacity pri jednosmernom prúde.

Pri meraní jednosmernej kapacity treba mať na pamäti, že kapacita kábla, určená balistickým galvanometrom z výboja po nabíjaní kábla jednosmerným napätím po určitú dobu, bude závisieť od trvania nabíjania kábla.Zvyčajne sa pri meraní kapacity vodičov a káblov predpokladá trvanie napájania 0,5 alebo 1 min.

Zoznam charakteristík vodičov a káblov, ktoré sa merajú pri striedavom napätí

Pri striedavom napätí sa merajú nasledujúce charakteristiky vodičov a káblov:

• uhol dielektrických strát alebo skôr tangens tohto uhla a zväčšenie uhla straty v rozsahu 30 % od menovitého pracovného napätia kábla k napätiu pri meraní;

• závislosť uhla dielektrických strát od napätia (ionizačná krivka);

• závislosť uhla dielektrickej straty od teploty (teplotný priebeh);

• elektrická pevnosť;

• závislosť dielektrickej pevnosti od trvania aplikácie napätia.

V súlade s požiadavkami technických špecifikácií sa niektoré z týchto charakteristík merajú na všetkých káblových cievkach vyrábaných v továrni (bežné testy), iné len na malých vzorkách alebo dĺžkach odobratých zo série káblových cievok podľa určitej rýchlosti (typ testy).

Súčasné testovanie vysokonapäťových silových káblov zahŕňa: meranie uhla dielektrickej straty a jeho zmeny s napätím (ionizačná krivka a zväčšenie uhla straty).

Typové skúšky zahŕňajú teplotné správanie a závislosť medze pevnosti kábla od doby pôsobenia napätia. Rozšíril sa aj impulzný test izolácie káblov.