6.2. Пример выполнения 6-го задания
1. Задание 6-61
При испытаниях изоляции провода его погружают в воду и подают на жилу напряжение. Найти напряжение, при котором должен был бы произойти электрический пробой изоляции из хлорированного полиэтилена, если изоляция толщиной 1 мм не имеет дефектов, а сечение жилы 6 мм2.
2. Определение величин, необходимых для выполнения задания
При испытании кабеля в воде электрическое поле, воздействующее на изоляцию, имеет радиально-цилиндрическую конфигурацию. Пробой изоляции начнет развиваться, если в изоляции на границе с жилой напряженность электрического поля превысит электрическую прочность хлорированного полиэтилена. Напряженность поля определяется по выражению
.
Расстояние от оси
кабеля до поверхности жилы r
= r1 =
;
до внешнего электрода (воды) r2
=
+ 1мм. Для выполнения задания (вычисления
напряжения U) необходимо
знать электрическую прочность
хлорированного полиэтилена.
Электрической прочностью (Eпр) называется средняя напряженность электрического поля, при которой происходит электрический пробой диэлектрика.
3. Описание материалов
Хлорированный полиэтилен относится к органическим синтетическим карбоцепным полимерам группы полиолефинов [1, с. 103–107]. Полиолефины – это полимеры, образующиеся при полимеризации олефинов. Полиэтилен получается в результате полимеризации этилена при высоком, среднем или низком давлениях. Хлорированный полиэтилен (ХПЭ) – это полиэтилен, модифицированный хлором. Введение хлора в макромолекулу полиэтилена приводит к снижению кристалличности, изменению температур размягчения, стеклования и др. Так при содержании 16…25 % хлора ХПЭ – это термопласт, характеризующийся высоким относительным удлинением (до 1700 %) и хорошей холодостойкостью. ХПЭ с 26…48 % хлора – эластомер. ХПЭ с 49…60 % хлора – кожеподобный продукт, а при дальнейшем увеличении содержания хлора – стеклообразный продукт.
Свойства полиэтилена высокой плотности, хлорированного в растворе (25% хлора)
№ п/п |
Наименование параметра |
обозначение |
Значение параметра |
1 |
Удельное объемное сопротивление |
ρv |
1013 Ом ∙ м |
2 |
Электрическая прочность |
Епр |
30 МВ/м |
3 |
Диэлектрическая проницаемость: при 1 кГц при 1 МГц |
ε |
6,1 4,3 |
4 |
Тангенс угла диэлектрических потерь: при 1 кГц при 1 МГц |
tg δ |
0,019 0,134
|
Применяют ХПЭ эластомеры для изоляции проводов и кабелей.
4. Решение
Радиус провода r
=
=
=
1,38 мм; D = 2,38 мм; Епр
=
= 30 МВ/м.
.
5. Вывод
Пробивное напряжение провода в изоляции из хлорированного полиэтилена превышает 22 кВ.