Меню

Напряженность электрического поля для провода

Электрическое поле двух и трехжильных кабелей

Двухжильный неэкранированный кабель представляет собой два изолированных цилиндра, находящихся под различными потенциалами. Электрическое поле в двухжильном кабеле направлено от одной жилы к другой (рис. 1-11).

Электрическое поле в трехжильном кабеле с круглыми жилами в отдельных металлических оболочках или экранах представляет собой поле трех одножильных кабелей, в которых оно направлено радиально от жилы к оболочке. Расчет напряженности электрического поля в этих кабелях производится по формулам, принятым для одножильного кабеля. Электрическое поле в трехжильном кабеле с круглыми токопроводящими жилами с поясной изоляцией в общей металлической оболочке нерадиально (рис. 1-12). Напряженность электрического поля в любой точке изменяется во времени, а потенциал в каждой точке непрерывно изменяется от нуля до максимума. Величина напряженности электрического поля в трехжильном кабеле с круглыми жилами в общей металлической оболочке может быть подсчитана по эмпирической формуле.

В момент, когда напряжение между жилами 1 и 2 (рис. 1-13) равно линейному U л , наибольшая напряженность электрического поля в точке а. В момент, когда фазное напряжение U ф на жиле 1 наибольшее, жилы 2 и 3 имеют потенциал, равный — 0,5 U ф . В этом случае наибольшая напряженность электрического поля в точке b:

Наибольшая напряженность электрического поля в точке а можно найти, если использовать уравнение электрического поля для параллельных цилиндров и пренебречь влиянием оболочки кабеля:

Для R/r o = 1,1 — 2,0 результат, получаемый по упрощенной формуле, превышает результаты более точных подсчетов не более чем на 4%.

Расчет напряженности электрического поля кабелей с секторными, сегментными и другими фасонными токопроводящими жилами представляет значительные трудности. Тангенциальная составляющая напряженности электрического поля в этих кабелях направлена вдоль бумажных лент и способствует развитию скользящих разрядов. Допустимая величина этой составляющей в 8 — 10 раз меньше допустимой величины радиальной составляющей. Поверочный расчет напряженности электрического поля в трехжильном кабеле с секторными жилами (рис. 1-14) производится в трех характерных точках: а, с и k. В точке а напряженность электрического ноля можно вычислить по формуле для одножильного кабеля, приняв вместо радиуса жилы радиус по скрутке R CK и вместо радиуса изоляции жил радиус поясной изоляции:

Читайте также:  Провод для радиофикации птпж

В точке c напряженность электрического поля можно вычислить, приняв вместо радиуса жилы r радиус внутреннего ребра секторной жилы r к и толщину изоляции, равную расстоянию от точки k до оси кабеля (рис. 1-14):

В точке k напряженность электрического поля можно вычислить, приняв вместо радиуса жилы r радиус внутреннего ребра секторной жилы r к и толщину изоляции, равную расстоянию от точки k до оси кабеля (рис. 1-14):

В трехжильных кабелях с секторными экранированными жилами (поясная изоляция отсутствует) напряженности электрического поля в точках а, с и k равны:

С целью выравнивания электрического поля в трехжильном кабеле применяют токопроводящие жилы овальной (эллиптической) формы; каждую жилу поверх изоляции экранируют. Наибольшая напряженность электрического поля находится в точке с (рис. 1-14):

где r c =b 2 /a; а — радиус по большой оси эллипса; b — радиус по малой оси эллипса.

Источник



Электрическое поле в одножильном кабеле с круглой жилой и однородной изоляцией

В одножильном кабеле или отдельных жилах трехжильного кабеля в металлической оболочке (экране), находящейся под напряжением U, силовые линии электрического поля направлены от токопроводящей жилы к металлической оболочке. Напряженность электрического поля E 1 у токопроводящей жилы радиусом r будет наибольшей:

а напряженность электрического поля Е 2 у металлической оболочки радиусом R будет наименьшей:

Напряженность электрического поля в любой промежуточной точке r х будет иметь значение

Радиус кабеля поверх изоляции при заданном рабочем напряжении U, максимальной напряженности Е мако и радиусе токопроводящей жилы r

По таблице логарифмов находят значение R/r, равное b; тогда

и толщина изоляции кабеля

При постоянном наружном радиусе кабеля по изоляции R и переменном радиусе токопроводящей жилы r значение максимальной напряженности изменяется по кривой, приведенной на рис. 1-8. Теоретически Наивыгоднейшее использование изоляции (наименьшие габариты кабеля) получаются при отношении r/R ≈ 0,37, или R/r = е ≈ 2,72.

Читайте также:  Опрессовщики наконечников для проводов

Среднее значение напряженности поля в изоляции кабеля

Коэффициент использования изоляции

При R/r = e коэффициент использования изоляции одножильного кабеля в металлической оболочке

Минимальный объем изолирующего материала в кабеле при допустимом значении напряженности поля Е (при рабочем напряжении и постоянном радиусе токопроводящей жилы r)

Наивыгоднейшее отношение радиусов кабеля по минимуму объема изоляции R/r = 2,22. При этом коэффициент использования изоляции η = 0,65.

В кабелях с многопроволочными жилами напряженность электрического поля из-за его повышенной неоднородности больше, чем в кабелях с гладкой поверхностью жил. Напряженность поля у поверхности токопроводящей жилы с учетом местного повышения напряженности поля в зависимости от числа проволок во внешнем повиве n (формула Дейча)

Ниже приведены значения λ и λ/n для разных чисел проволок в верхнем повиве токопроводящей жилы п.

Увеличение напряженности из-за многопроволочности жилы можно определить по формуле

Для круглых жил с числом проволок наружного повива не менее 12 расчет напряженности может быть произведен по приближенной формуле

Увеличение напряженности на поверхности круглой неуплотненной жилы вследствие ее многопроволочности может достигать 25-30%. Уплотнение жилы или применение экрана, сглаживающего поверхность многопроволочной жилы, устраняет указанное повышение напряженности электрического поля.

В случае применения слоистой изоляции с различной диэлектрической проницаемостью напряженность электрического поля перераспределяется обратно пропорционально величине диэлектрической проницаемости. На токопроводящую. жилу накладывают изоляцию с наибольшим ε; последующие слои выполняют изоляцией с меньшими значениями ε. Такую изоляцию называют градированной.

Максимальная напряженность электрического поля в многослойной изоляции кабеля с различной диэлектрической проницаемостью;

а минимальная напряженность

Произведения максимальных напряженностей во всех слоях изоляции на их диэлектрические проницаемости и соответствующие радиусы равны:

Зная диэлектрические проницаемости изоляционных материалов, определяют толщины изоляции кабеля по слоям:

Читайте также:  Провод для планшета samsung galaxy note

На рис. 1-9 приведены кривые напряженности в одножильном кабеле с трехслойной и однослойной изоляцией. Максимальная напряженность при многослойной изоляции ниже максимальной напряженности при однослойной изоляции на 20-25%. Максимальная напряженность электричкою поля в изоляции односильных кабелей с вязкой пропиткой кабелей и с отдельными металлическими оболочками поверх каждой жилы принимается не выше 5 кв/мм; кабелей с обеднённой пропитанной изоляцией — не выше 1,9 кв/мм; маслонаполненных кабелей 15 кв/мм; газонаполненных кабелей 11,0 кв/мм. В большинстве случаев толщину изоляции кабеля определяют по максимально допустимой рабочей напряженности E макс . При этом соотношение радиусов может быть определено по формуле

В случае градированной изоляции кабелей наибольший эффект достигается при большой величине отношения радиусов R/r.

Источник