Испытательная аппаратура
22.1.1 Измерительная установка согласно требованиям ГОСТ 6433.4.
22.1.2 Генератор на 50 Гц для подачи напряжения согласно требованиям ГОСТ 6433.4. Напряжение может быть подано также от сети частотой 50 Гц или другой через трансформатор и автотрансформатор.
22.1.3 Один или несколько комплектов электродов согласно ГОСТ 6433.4, изготовленных из металла, имеющего высокую теплопроводность и не поддающегося деформации при повторяющихся температурных циклах. Поверхность металла не должна тускнеть.
Размеры электродов должны обеспечивать измерение показателя электрической емкости в диапазоне измерительной установки согласно требованиям ГОСТ 6433.4. Зазор между охранным и измерительным электродами должен быть по возможности меньше.
Электроды должны быть плоскими (шероховатость рабочей поверхности до 0,125 мкм) и чистыми.
При испытании пропитанной бумаги на нижний электрод надевают кольцо приблизительно 10 мм высоты с закругленными краями для удержания пропитывающей жидкости. На образец подают общее давление 20 кПа (если в стандартах на бумагу конкретного вида не указано другое значение). Допускается обеспечивать давление за счет увеличения массы верхнего электрода.
Чтобы облегчить удаление влаги из образца при испытании непропитанной бумаги, в верхнем электроде сверху сверлом (диаметр 400 мкм) просверливают несколько отверстий.
В отверстия не должны попадать какие-либо вещества с верхнего электрода. Чтобы избежать очистки электродов, просверленные электроды не рекомендуется применять при испытании пропитанных бумаг.
22.1.4 Вакуумное сушильное оборудование, состоящее из соответствующей сушильной камеры с приспособлением для пропускания измерительных проводов, прибора для измерения давления и вакуумного насоса, поддерживающего давление, значение которого составляет менее 2,7 Па (0,02 торр).
22.1.5 Нагревательное устройство, обеспечивающее нагрев электродов и образцов до заданной температуры.
22.1.6 Термопара, помещенная в охранный электрод для точного измерения температуры образца. Термометр применяют в тех случаях, когда требуется точное указание температуры образца.
22.1.7 Устройство для подачи сухого воздуха или сухого инертного газа в вакуумную камеру, например устройство, содержащее серную кислоту и оксид фосфора (V), или сушильный аппарат с активированным оксидом алюминия.
22.1.8 В качестве пропитывающей жидкости, если нет специальных указаний, используют масло, характеристики которого не хуже требуемых ГОСТ 982. Дегазацию и сушку пропитывающего вещества осуществляют пропусканием его через колонку со стеклянными шариками при температуре и вакууме, обеспечивающими проведение сушки и дегазации без удаления легких фракций пропитывающего вещества.
Испытуемые образцы
Листы бумаги должны быть шире диаметра охранного электрода не менее чем на 3 мм.
Методика испытания
Проводят только одно измерение.
22.3.1 Из рулонов бумаги вырезают достаточное число листов, чтобы стопка имела толщину не менее 100 мкм плюс два защитных листа, и составляют испытуемый образец соответствующего размера.
Пинцетом снимают два внешних листа и стопку листов центрируют между электродами. К участку образца, находящемуся под электродами, не следует прикасаться руками.
22.3.2 Нагревают образец и электроды до температуры 115 °С; если нет других указаний, то одновременно из сушильной камеры выкачивают воздух.
В сушильной камере поддерживают температуру (115±5) °С и давление менее 2,7 Па (0,02 торр) в течение не менее 16 ч. При невозможности поддержания указанных значений параметров время сушки увеличивают. Образец считают высушенным, когда измерения показывают устойчивое значение тангенса угла диэлектрических потерь (tg d).
22.3.3 Непропитанная бумага
Выключают нагревательное устройство, в сушильную камеру подают насосом сухой воздух, измеряют tg d и электрическую емкость по мере понижения температуры.
Измерения следует проводить при значениях температуры, по возможности близких к 115, 105, 90, 70 и 55 °С. Измерения проводят при значениях напряженности электрического поля 1,2 и 1,5 кВ/мм.
22.3.4 Пропитанная бумага
Выключают нагревательное устройство, подают в сушильную камеру насосом сухой воздух, измеряют tg d и электрическую емкость при температуре 115 °С. Если значение tg d аналогично значению, полученному на аналогичных образцах при предшествующем испытании, проведенном согласно требованиям 22.3.3, то из сушильной камеры снова откачивают воздух до давления, превышающего давление пара пропитывающего вещества при температуре испытания, и в нижний электрод подают достаточное количество дегазированного пропитывающего вещества, чтобы испытуемый образец бумаги был полностью погружен в пропитывающее вещество. Через 10 мин подают насосом сухой воздух и измеряют tg d и электрическую емкость при значениях температуры, по возможности близких к 115, 105, 90, 70 и 55 °С. Измерения проводят при значениях напряженности электрического поля 1,2 и 1,5 кВ/мм.
Примечания
1 Целесообразно после испытания проверять пропитывающее масло на загрязненность.
2 Этот метод непригоден для жидкостей с высокой диэлектрической проницаемостью, например пентахлордифенила.
Результаты
Протокол испытания должен содержать следующие данные:
- кривую зависимости tg d от температуры;
- толщину испытуемого образца;
- диэлектрическую проницаемость, вычисленную согласно требованиям ГОСТ 6433.4;
- испытательную напряженность в киловольтах на миллиметр;
- характеристику пропитывающей жидкости, если таковую применяют.
Проводящие включения
Существует три метода определения проводящих включений. Выбор метода - в соответствии с указаниями в стандартах на бумагу конкретного вида.
Метод 1
Этот метод особенно применим для 100 %-й проверки в тех случаях, когда предполагается сравнительно небольшое число включений.
23.1.1 Испытательная аппаратура (рисунок 4) Электроды: два электрода в виде гладкообработанной литой чугунной или металлической пластинки и ряда гладких латунных роликов (рисунок 4).
1 - направляющие ролики; 2, 5- испытуемый образец; 3 - металлическая пластинка, соединенная с источником высокого напряжения; 4 - заземленные испытательные ролики
Рисунок 4 - Схема испытательной аппаратуры для определения проводящих включений методом 1
Размер пластинки параллельно направлению движения образца должен быть не менее 150 мм; другой размер пластинки должен быть не менее ширины образца. Поверхности роликов должны быть гладкими, что достигается станочной обработкой и полировкой. Обработанные ролики имеют следующие размеры: диаметр 38 мм; длину 25 мм.
Ролики устанавливают двумя параллельными рядами над плоским электродом таким образом, чтобы каждый ролик можно было поднять или опустить на плоский электрод, причем поверхности роликов автоматически выравниваются по отношению к поверхности плоского электрода. Ролики и пластинка должны быть хорошо изолированы друг от друга. Между роликами при их вращении и источником напряжения должна поддерживаться непрерывная связь. Два ряда роликов устанавливают под углом 90° к направлению движения образца. Ролики в каждом ряду устанавливают на расстоянии 35 мм по центральной линии таким образом, чтобы середина роликов одного ряда была смещена относительно середины роликов второго ряда, как показано на рисунке 4. Значение давления, создаваемого каждым роликом на поверхность образца, должно быть не более 3150 Н и не менее 2450 Н. Можно применять ограничивающее сопротивление, чтобы устранить повреждение электродов.
23.1.2 Напряжение
Приложенное напряжение должно обеспечивать значение напряженности электрического поля 2 кВ/мм, если нет иных указаний в стандартах на бумагу конкретного вида.
23.1.3 Испытуемый образец
Испытуемый образец должен перекрывать по ширине внешние края роликов не менее чем на 25 мм, его длина должна быть не менее 7,5 мм.
23.1.4 Методика испытания
Поднимают ролики, подкладывают под них конец испытуемого образца, затем опускают ролики на поверхность бумаги. Соединяют электроды с источником напряжения согласно требованиям 23.1.2. Протягивают образец между пластинкой и роликами со скоростью 10-20 м/мин. При этом образец прогорает в отдельных местах.
Подсчитывают число прогоревших дырок в образце; каждую образовавшуюся дырку рассматривают как токопроводящее включение.
Для подсчета числа образовавшихся дырок можно использовать электронный счетчик.
23.1.5 Расчет и выражение результатов
Рассчитывают число проводящих включений на единицу площади, разделив число образовавшихся дырок на площадь испытанной бумаги в квадратных метрах. Протокол испытания должен содержать следующие данные:
- число токопроводящих включений на 1 м2;
- площадь испытанной бумаги.
Метод 2
По этому методу определяют токопроводящие включения, имеющие сопротивление, значение которого составляет менее 50 кОм. Счетное устройство не должно фиксировать токопроводящие включения с сопротивлением, значение которого выше 60 кОм.
23.2.1 Испытательная аппаратура (рисунок 5)
а) Два электрода: один в виде заземленной плоской металлической пластинки, другой - в виде медного или стального ролика с электроизоляционной ручкой. Размеры пластинки должны соответствовать размерам испытуемых образцов.
1 - источник напряжения 110 В; 2 - индикаторное и счетное устройство (2а и 2b - возможные расположения); 3 - роликовый электрод; 4 - испытуемый образец; 5 - плоский электрод
Рисунок 5 - Схема испытательной аппаратуры для определения проводящих включений методом 2
Размеры ролика: диаметр 50 мм; максимальная длина 50 мм. Значение давления, создаваемого роликом, включая ручку, составляет от 0,1 до 0,25 Н/м длины ролика.
Результаты испытаний, выполненных по этому методу, зависят в значительной степени от качества механической обработки пластинки и ролика, если отклонение от правильной формы значительно превышает 0,0025 мм. Отклонение порядка 0,025 мм считается большой погрешностью. Ниже перечислены средства обеспечения заданной степени точности, которая превышает обычно требуемую в электрических устройствах.
Ролик можно обточить и отполировать на токарном станке или лучше притереть точно до требуемого размера. Диаметр ролика можно измерить циферблатным микрометром соответствующей чувствительности, имеющим шток с малым радиусом закругления. Ролик кладут на плоскую «наковальню» (незапыленную) и его диаметр измеряют от «наковальни» до наивысшей точки поверхности ролика. Необходимо, чтобы значение измеряемого таким образом диаметра имело отклонения по всей длине не более чем ±0,0025 мм.
Толщина электродной пластинки, получаемой литьем или прокаткой, должна быть не менее 25 мм. Если она состоит из более тонких пластинок, сваренных вместе, то эти пластинки должны быть изготовлены из одного материала, чтобы устранить коробление из-за разных коэффициентов расширения. В любом случае пластинку подвергают первичной обработке до требуемых размеров и ровности, а потом отжигают длительным нагревом (например 24 ч при температуре от 200 до 300 °С), чтобы устранить последующее коробление. После этого пластинку обрабатывают на шлифовальном станке до ровности ±0,0025 мм. Если шлифование проводят на достаточно точном станке, последующая полировка необязательна, так как необходимым свойством является не степень гладкости, а ровность поверхности. Если требуется полировка, то ее выполняют с применением оптической техники, поскольку обычная полировка нарушает ровность, получаемую при шлифовании. Ровность удобно проверять, если позади ролика установить лампу, при этом ролик должен соприкасаться с пластинкой (незапыленной), и наблюдать просвет между роликом и пластинкой.
Примечание - Используют пластинки с обработанной поверхностью размерами 0,4´0,25 м.
б) Индикатор. Применяют измерительный прибор, соединенный со счетчиком импульсов, который регистрирует импульсы, когда сопротивление ниже заданного. Каждая зарегистрированная единица соответствует одному проводящему включению за время, в течение которого напряжение было приложено к проводящему включению. Счетчик может выполнять отдельные отсчеты проводящих включений, находящихся на расстоянии 1 мм или более от ролика в направлении его движения.
в) Защитное сопротивление: значение сопротивления всей схемы должно составлять не менее 50 кОм.
г) Источник напряжения значением (110±10) В обычно постоянного тока.
Для обеспечения максимальной безопасности схему заземляют в соответствующих местах.
23.2.2 Испытуемые образцы
а) Образец должен быть достаточно большим, чтобы полностью покрывать пластинку, причем лист бумаги удерживается грузом. Используют несколько образцов.
б) Испытуемая площадь - не менее 1 м2.
в) Установлено, что при испытании тонких бумаг с образцами следует обращаться осторожно. К образцам нельзя прикасаться руками и после снятия слоев бумаги с рулона их следует класть только на плоскую поверхность.
23.2.3 Методика испытания
Закрепляют образец на плоской пластинке, накладывая грузы на края образца. Соединяют пластинку с одной клеммой источника питания напряжением 110 В. Соединяют вместе ролик, индикатор и сопротивление таким образом, чтобы свободный конец сопротивления можно было соединить с другой клеммой источника напряжением 110 В. Проводят роликом по бумаге: скорость перемещения ролика должна соответствовать характеристике счетчика. Не следует прикладывать излишнего давления.
23.2.4 Расчет и выражение результатов
а) Рассчитывают число проводящих включений на 1 м2, разделив число проводящих включений на площадь испытанного образца бумаги в квадратных метрах.
б) В протоколе испытаний должны быть приведены следующие данные:
- число проводящих включений на 1 м2;
- площадь испытанного образца бумаги.
Метод 3
Испытание ртутным электродом - метод Дюбилье.
23.3.1 Меры предосторожности
Испытание следует проводить в чистой атмосфере, предпочтительно в герметически закрытой камере, но с притоком фильтрованного воздуха.
Поскольку существует вероятность загрязнений, первые шесть внешних витков рулона бумаги, подлежащей испытанию, сматывают и выбрасывают. Необходимо принять меры против загрязнения испытуемого рулона какими-либо частицами из воздуха и против соприкасания рулона с какой-либо запыленной поверхностью.
Ртуть испаряется при комнатной температуре, пары ртути токсичны. Необходимо принять меры против расплескивания ртути и против воздействия паров ртути на обслуживающий персонал. Верхние электроды должны быть покрыты, например чувствительной к давлению липкой лентой. Бумага после протягивания между электродами бывает загрязнена ртутью, поэтому использованные образцы не следует хранить в рабочей зоне. Необходимо удалить использованные образцы и сжечь их в печи с достаточно эффективной вентиляционной системой.
Примечание - Даже при соблюдении всех указанных мер предосторожности возможны случаи вредного воздействия на здоровье персонала и окружающую среду. Поэтому этот метод следует применять только для испытания конденсаторной бумаги в тех случаях, когда необходимо установить возможные места пробоев и проводящие включения. Испытанием должен руководить ответственный сотрудник, хорошо понимающий опасность, связанную с использованием ртути. Эту опасность следует полностью учесть прежде, чем включать требования к испытанию ртутным электродом в национальный стандарт или в технические условия на конденсаторную бумагу. Если метод включен в национальный стандарт, то необходимо предусмотреть соответствующий контроль за соблюдением техники безопасности.
23.3.2 Методы испытаний
Бумагу достаточной длины с испытуемой площадью 1 м2 пропускают горизонтально между верхним и нижним прямоугольными ртутными электродами установки (рисунок 6) со скоростью не более 50 мм/с.
1 - паз; 2 - электроизоляционный материал, например полиметилметакрилат; 3 - выемка; 4 - ртуть; 5 - бумага
Рисунок 6 - Схема установки с ртутными электродами для определения проводящих включений методом 3
Размеры электродов: 4-8 мм в машинном направлении и не более 50 мм в поперечном направлении образца бумаги. Электроды устанавливают так, чтобы бумага перекрывала их поверхность с допуском +0,25 мм; зазор между поверхностями электродов составляет не более 0,05 мм.
Электроды соединяют со счетным устройством, имеющим скорость не менее 25 единиц в 1 с, когда одно из следующих положений длится 10 мкс или более:
1) значение сопротивления между электродами снижается до 2 кОм;
2) значение тока утечки на землю через дефектное место достигает выбранного значения между 0,5 и 1,5 мА;
3) разность потенциалов между электродами снижается до 2,5 В или менее.
Если разность потенциалов между электродами 10 или 40 В, то не могут быть использованы источники напряжения в пределах возможности схемы.
Чтобы обеспечить выполнение указанных условий, производят соответствующую калибровку схемы. Уровень ложного счета счетного устройства не должен превышать одной единицы в любой период длительностью 10 мин, когда между двумя электродами стационарно закреплен кусок полиэтилентерефталатной пленки толщиной 0,012 мм.
Нагревостойкость
Испытания до и после старения бумаги выполняют после ее кондиционирования. Период старения бумаги и температура должны быть определены в стандартах на бумагу конкретного вида. Следует руководствоваться требованиями ГОСТ 27710.
Сопротивление раздиранию
Нагревостойкость может быть выражена в виде уменьшения сопротивления раздиранию после тепловой обработки бумаги, определяемому в соответствии с требованиями раздела 6.
Прочность на продавливание
Нагревостойкость может быть также выражена в виде уменьшения прочности на продавливание после тепловой обработки бумаги, определяемой в соответствии с требованиями раздела 8.
Степень полимеризации
Нагревостойкость может быть также выражена в виде уменьшения степени полимеризации после тепловой обработки бумаги, определяемой в соответствии с требованиями ГОСТ 25438 (приложение 3).
Ключевые слова: электроизоляционная бумага, методы испытаний, испытательная аппаратура, испытуемые образцы, результаты
Дата: 2019-04-23, просмотров: 100.
