Кабель электрическое сопротивление жилы постоянному току электрическая емкость пары

Сопротивление проводов

Электрическое сопротивление является основной характеристикой проводниковых материалов. В зависимости от области применения проводника величина его сопротивления может играть как положительную, так и отрицательную роль в функционировании электротехнической системы. Также, особенности применения проводника могут вызывать необходимость учёта дополнительных характеристик, влиянием которых в конкретном случае нельзя пренебрегать.

Природа сопротивления

Проводниками являются чистые металлы и их сплавы. В металле, фиксированные в единую «прочную» структуру атомы, обладают свободными электронами (так называемый «электронный газ»). Именно эти частицы в данном случае являются носителями заряда. Электроны находятся в постоянном беспорядочном движении от одного атома к другому. При появлении электрического поля (подключении к концам металла источника напряжения) движение электронов в проводнике становится упорядоченным. Движущиеся электроны встречают на своём пути препятствия, вызванные особенностями молекулярной структуры проводника. При столкновении со структурой носители заряда теряют свою энергию, отдавая её проводнику (нагревают его). Чем больше препятствий проводящая структура создаёт носителям заряда, тем выше сопротивление.

При увеличении поперечного сечения проводящей структуры для одного количества электронов «канал пропускания» станет шире, сопротивление уменьшится. Соответственно, при увеличении длины провода таких препятствий будет больше и сопротивление увеличится.

Таким образом, в базовую формулу для вычисления сопротивления входит длина провода, площадь поперечного сечения и некий коэффициент, связывающий эти размерные характеристики с электрическими величинами напряжения и тока (1). Этот коэффициент называют удельным сопротивлением.
R= r*L/S (1)

Удельное сопротивление

Удельное сопротивление неизменно и является свойством вещества, из которого изготовлен проводник. Единицы измерения r — ом*м. Часто величину удельного сопротивления приводят в ом*мм кв./м. Это связанно с тем, что величина сечения наиболее часто применяемых кабелей является относительно малой и измеряется в мм кв. Приведём простой пример.

Задача №1. Длина медного провода L = 20 м, сечение S = 1.5 мм. кв. Рассчитать сопротивление провода.
Решение: удельное сопротивление медного провода r = 0.018 ом*мм. кв./м. Подставляя значения в формулу (1) получим R=0.24 ома.
Вычисляя сопротивление системы питания сопротивление одного провода нужно умножить на количество проводов.
Если вместо меди использовать алюминий с более высоким удельным сопротивлением (r = 0.028 ом*мм. кв./м), то сопротивление проводов соответственно возрастёт. Для вышеприведенного примера сопротивление будет равно R = 0.373 ома (на 55 % больше). Медь и алюминий – основные материалы для проводов. Существуют металлы с меньшим удельным сопротивлением, чем удельное сопротивление меди, например серебро. Однако его применение ограничено из-за очевидной дороговизны. В таблице ниже приведены сопротивления и другие основные характеристики проводниковых материалов.
Таблица – основные характеристики проводников

Тепловые потери проводов

Если с помощью кабеля из вышеприведенного примера к однофазной сети 220 В подключить нагрузку 2.2 кВт, то через провод потечёт ток I = P / U или I=2200/220=10 А. Формула для вычисления мощности потерь в проводнике:
Pпр=(I^2)*R (2)
Пример № 2. Рассчитать активные потери при передаче мощности 2.2 кВт в сети с напряжением 220 В для упомянутого провода.
Решение: подставив значения тока и сопротивления проводов в формулу (2), получим Pпр=(10^2)*(2*0.24)=48 Вт.
Таким образом, при передаче энергии от сети в нагрузку потери в проводах составят чуть больше 2%. Эта энергия превращается в тепло, выделяемое проводником в окружающую среду. По условию нагрева проводника (по величине тока) производят выбор его сечения, руководствуясь специальными таблицами.
Например, для вышеприведенного проводника максимальный ток равен 19 А или 4.1 кВт в сети напряжения 220 В.

Для уменьшения активных потерь в линиях электропередач применяют повышенное напряжение. При этом ток в проводах понижается, потери падают.

Влияние температуры

Рост температуры приводит к увеличению колебаний кристаллической решётки металла. Соответственно, электроны встречают большее количество препятствий, что приводит к росту сопротивления. Величину «чувствительности» сопротивления металла к росту температуры называют температурным коэффициентом α. Формула учёта температуры выглядит следующим образом
R=Rн*[1+ α*(t°-t°н)], (3)
где Rн – сопротивление провода при нормальных условиях (при температуре t°н); t° — температура проводника.
Обычно t°н = 20° С. Значение α также указывают для температуры t°н.
Задача 4. Рассчитать сопротивление медного провода при температуре t° = 90° С. α меди = 0.0043, Rн = 0.24 Ома (задача 1).
Решение: подставив значения в формулу (3) получим R = 0.312 Ом. Сопротивление анализируемого нагретого провода на 30% больше его сопротивления при комнатной температуре.

Влияние частоты

При увеличении частоты тока в проводнике происходит процесс вытеснения зарядов ближе к его поверхности. В результате увеличения концентрации зарядов в поверхностном слое растёт и сопротивление провода. Этот процесс получил название «скин — эффект» или поверхностный эффект. Коэффициент скин – эффекта также зависит от размеров и формы провода. Для вышеприведенного примера при частоте переменного тока 20 кГц сопротивление провода увеличится приблизительно на 10%. Отметим, что высокочастотные компоненты может иметь сигнал тока многих современных промышленных и бытовых потребителей (энергосберегающие лампы, импульсные источники питания, преобразователи частоты и так далее).

Влияние соседних проводников

Вокруг любого проводника, по которому течёт ток, существует магнитное поле. Взаимодействие полей соседних проводников также вызывает потери энергии и называется «эффектом близости». Также отметим, что любой металлический проводник обладает индуктивностью, создаваемой проводящей жилой, и ёмкостью, создаваемой изоляцией. Этим параметрам также свойственен эффект близости.

Технологии

Высоковольтные провода нулевого сопротивления

Данный тип проводов широко применяется в системах зажигания автомобилей. Сопротивление высоковольтных проводов достаточно мало и составляет несколько долей ома на метр длины. Напомним, что сопротивление такой величины невозможно измерять омметром общего применения. Зачастую для задачи измерения малых сопротивлений применяют измерительные мосты.
Конструктивно такие провода имеют большое количество медных жил с изоляцией на основе силикона, пластмасс или других диэлектриков. Особенность применения таких проводов заключается не только в работе при высоком напряжением, но и передаче энергии за короткий промежуток времени (импульсный режим).

Биметаллический кабель

Основная сфера применения упомянутых кабелей – передача высокочастотных сигналов. Сердечник провода изготавливают из металла одного типа, поверхность которого покрывают металлом другого типа. Поскольку на высоких частотах проводящим является только поверхностный слой проводника, то есть возможность замены внутренности провода. Тем самым достигается экономия дорогостоящего материала и повышаются механические характеристики провода. Примеры таких проводов: медь с нанесением серебряного покрытия, сталь с медным покрытием.

Заключение

Сопротивление провода – величина, которая зависит от группы факторов: тип проводника, температура, частота тока, геометрические параметры. Значимость влияния этих параметров зависит от условий эксплуатации провода. Критериями оптимизации в зависимости от задач для проводов могут быть: уменьшение активных потерь, улучшение механических характеристик, снижение цены.

Сопротивление медного провода

Что такое сопротивление медного провода

В металлах ток образуется при появлении электрического поля. Оно «заставляет» двигаться электроны упорядоченно, в одном направлении. Электроны дальних орбит атома, слабо удерживаемые ядром, формируют ток.

Медные провода

При прохождении отрицательных частиц сквозь кристаллическую решетку молекул меди, они сталкиваются с атомами и другими электронами. Возникает препятствие или сопротивление направленному движению частиц.

Для оценки противодействия току была введена величина «электрическое сопротивление» или «электрический импеданс». Обозначается она буквой «R» или «r». Вычисляется сопротивление по формуле Георга Ома: R=, где U — разность потенциалов или напряжение, действующее на участке цепи, I — сила тока.

Понятие сопротивления

Важно! Чем выше значение импеданса металла, тем меньший ток проходит по нему, и именно медные проводники так широко распространены в электротехнике, благодаря этому свойству.

Исходя из формулы Ома, на величину тока влияет приложенное напряжение при постоянном R. Но резистентность медных проводов меняется, в зависимости от их физических характеристик и условий эксплуатации.

Формула для расчета

Любые вычисления начинаются с формулы. Основной формулой для расчета сопротивления проводника является:

R=(ρ*l)/S

Где R – сопротивление в Омах, ρ – удельное сопротивление, l – длина в м, S – площадь поперечного сечения провода в мм 2 .

Эта формула подходит для расчета сопротивления провода по сечению и длине. Из неё следует, что в зависимости от длины изменяется сопротивление, чем длиннее – тем больше. И от площади сечения – наоборот, чем толще провод (большое сечение), тем меньше сопротивление. Однако непонятной остаётся величина, обозначенная буквой ρ (Ро).

Что влияет на сопротивление медного провода

Электрический импеданс медного кабеля зависит от нескольких факторов:

• Удельного сопротивления;
• Площади сечения проволоки;
• Длины провода;
• Внешней температуры.

Последним пунктом можно пренебречь в условиях бытового использования кабеля. Заметное изменение импеданса происходит при температурах более 100°C.

Зависимость сопротивления

Удельное сопротивление в системе СИ обозначается буквой ρ. Оно определяется, как величина сопротивления проводника, имеющего сечение 1 м2 и длину 1 м, измеряется в Ом ∙ м2. Такая размерность неудобна в электротехнических расчетах, поэтому часто используется единица измерения Ом ∙ мм2.

Вам это будет интересно Определение тока или напряжения в розетке

Важно! Данный параметр является характеристикой вещества — меди. Он не зависит от формы или площади сечения. Чистота меди, наличие примесей, метод изготовления проволоки, температура проводника — факторы, влияющие на удельное сопротивление.

Зависимость параметра от температуры описывается следующей формулой: ρt= ρ20[1+ α(t−20°C)]. Здесь ρ20— удельное сопротивление меди при 20°C, α— эмпирически найденный коэффициент, от 0°Cдо 100°C для меди имеет значение, равное 0,004 °C-1, t — температура проводника.

Ниже приведена таблица значений ρ для разных металлов при температуре 20°C.

Таблица удельного сопротивления

Согласно таблице, медь имеет низкое удельное сопротивление, ниже только у серебра. Это обуславливает хорошую проводимость металла.

Чем толще провод, тем меньше его резистентность. Зависимость R проводника от сечения называется «обратно пропорциональной».

Важно! При увеличении поперечной площади кабеля, электронам легче проходить сквозь кристаллическую решетку. Поэтому, при увеличении нагрузки и возрастании плотности тока, следует увеличить площадь сечения.

Увеличение длины медного кабеля влечет рост его резистентности. Импеданс прямо пропорционален протяженности провода. Чем длиннее проводник, тем больше атомов встречаются на пути свободных электронов.

Выводы

Последним элементом, влияющим на резистентность меди, является температура среды. Чем она выше, тем большую амплитуду движения имеют атомы кристаллической решетки. Тем самым, они создают дополнительное препятствие для электронов, участвующих в направленном движении.

Важно! Если понизить температуру до абсолютного нуля, имеющего значение 0° Kили -273°C, то будет наблюдаться обратный эффект — явление сверхпроводимости. В этом состоянии вещество имеет нулевое сопротивление.

Температурная корреляция

Удельное сопротивление меди и алюминия для расчетов

Несмотря на то, что данная тема может показаться совсем банальной, в ней я отвечу на один очень важный вопрос по расчету потери напряжения и расчету токов короткого замыкания. Думаю, для многих из вас это станет таким же открытием, как и для меня.

Недавно я изучал один очень интересный ГОСТ:

ГОСТ Р 50571.5.52-2011 Электроустановки низковольтные. Часть 5-52. Выбор и монтаж электрооборудования. Электропроводки.

Советую почитать данный документ, т.к. там много чего полезного.

В этом документе приводится формула для расчета потери напряжения и указано:

р — удельное сопротивление проводников в нормальных условиях, взятое равным удельному сопротивлению при температуре в нормальных условиях, то есть 1,25 удельного сопротивления при 20 °С, или 0,0225 Ом · мм2/м для меди и 0,036 Ом · мм2/м для алюминия;

Я ничего не понял=) Видимо, при расчетах потери напряжения да при расчете токов короткого замыкания мы должны учитывать сопротивление проводников, как при нормальных условиях.

Стоит заметить, что все табличные значения приводят при температуре 20 градусов.

А какие нормальные условия? Я думал 30 градусов Цельсия.

Давайте вспомним физику и посчитаем, при какой температуре сопротивление меди (алюминия) увеличится в 1,25 раза.

R1=R0 [1+α (Т1-Т0)]

R0 – сопротивление при 20 градусах Цельсия;

R1 — сопротивление при Т1 градусах Цельсия;

Т0 — 20 градусов Цельсия;

α=0,004 на градус Цельсия (у меди и алюминия почти одинаковые);

Т1=(1,25-1)/ α+Т0=(1,25-1)/0,004+20=82,5 градусов Цельсия.

Как видим, это совсем не 30 градусов. По всей видимости, все расчеты нужно выполнять при максимально допустимых температурах кабелей. Максимальная рабочая температура кабеля 70-90 градусов в зависимости от типа изоляции.

Честно говоря, я с этим не согласен, т.к. данная температура соответствует практически аварийному режиму электроустановки.

В своих программах я заложил удельное сопротивление меди – 0,0175 Ом · мм2/м, а для алюминия – 0,028 Ом · мм2/м.

Если помните, я писал, что в моей программе по расчету токов короткого замыкания получается результат примерно на 30% меньше от табличных значений. Там сопротивление петли фаза-ноль рассчитывается автоматически. Я пытался найти ошибку, но так и не смог. По всей видимости, неточность расчета заключается в удельном сопротивлении, которое используется в программе. А удельное сопротивление может задать каждый, поэтому вопросов к программе не должно быть, если указать удельные сопротивления из выше приведенного документа.

А вот в программы по расчету потерь напряжения мне скорее всего придется внести изменения. Это приведет к увеличению на 25% результатов расчета. Хотя в программе ЭЛЕКТРИК, потери напряжения получается практически такие, как у меня.

Если вы впервые попали на этот блог, то ознакомиться со всеми моими программами можно на странице МОИ ПРОГРАММЫ.

Как вы считаете, при какой температуре нужно считать потери напряжения: при 30 или 70-90 градусах? Есть ли нормативные документы, которые ответят на этот вопрос?

Советую почитать:

Расчет объема монтажной пены для герметизации труб с кабелем

Расчет мощности жилого дома для ТУ

Расчет категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности

Программа для расчета нагрузок жилых зданий

Как узнать сопротивление 1 метра медного провода

После выяснения всех факторов, влияющих на резистентность медного провода, можно объединить их в формуле зависимости сопротивления от сечения проводника и узнать, как вычислить этот параметр. Математическое выражение выглядит следующим образом: R= pl/s, где:

• ρ — удельное сопротивление;
• l — длина проводника, при нахождении сопротивления медного проводника длиной 1 м, l = 1;
• S— площадь поперечного сечения.

Вам это будет интересно Учимся читать электросхемы

Для вычисления S, в случае провода цилиндрической формы, используется формула: S = π ∙ r2 = π d2/4 ≈ 0.785 ∙ d2, здесь:

• r — радиус сечения провода;
• d — его диаметр.

Если провод состоит из нескольких жил, то суммарная площадь будет равна: S = n d2/1,27, где n — количество жил.

Если проводник имеет прямоугольную форму, то S = a ∙ b, где a — ширина прямоугольника, b — длина.

Важно! Узнать диаметр сечения можно штангенциркулем. Если его нет под рукой, то намотать на любой стержень измеряемую проволоку, посчитать количество витков, желательно, чтобы их было не меньше 10 для большей точности. После этого измерить намотанную часть проводника, и разделить значение на количество витков.

Вычисление площади сечения

Удельное сопротивление

Удельное сопротивление (ρ) — это единица, показывающая способность проводника затруднять прохождение электрического тока.

С помощью него можно оценивать параметры электрических проводников из разных материалов. ρ проводника всегда увеличивается при увеличении длины и уменьшении сечения, в интернациональной системе длина проводника равна 1 метру, а сечение -1 мм2.

Похожее: Установка розетки для электроплиты

Как правильно рассчитать сопротивление провода по сечению

Проектируя электрическую сеть, необходимо правильно подобрать сечение кабеля, чтобы его резистентность не была высокой. Большой импеданс вызовет падение напряжения выше допустимого значения. В результате подключенное к сети электрическое устройство может не заработать. Также, провода начнут перегреваться.

Для правильного расчета минимального сечения необходимо учесть следующие факторы:

• По стандартам ПУЭ падение напряжения не должно быть больше 5%.
• В бытовых условиях ток проходит по двум проводам. Поэтому, при расчете величину сопротивления нужно умножить на 2.
• Учитывать нужно мощность всех подключенных приборов на линии. Для развития предусмотреть запас по нагрузке.

Как вычислить сопротивление проводника по формуле? Для примера можно рассмотреть задачу. Требуется определить: достаточно ли будет медного кабеля сечением 2,5 мм2 и длиной 30 метров для подключения оборудования мощностью 9 кВт.

Формулы электрической цепи

Задача решается следующим образом:

• Резистентность медного кабеля будет равна:

2 ∙ (ρ ∙ L) / S = 2 ∙ (0,0175 ∙ 30) / 2,5 = 0,42 Ом.

• Для нахождения падения напряжения нужно определить силу тока, по формуле: I= P/U.

Вам это будет интересно Соединение проводников

Здесь P — суммарная мощность оборудования, U — напряжение в цепи. Тогда сила тока будет равна: I = 9000 / 220 = 40,91 А.

• Используя закон Ома, можно найти падение напряжения по кабелю: ΔU = I ∙ R = 40, 91 ∙ 0,42 = 17,18 В.
• От 220 В процент падения составит: U% = (ΔU / U) ∙ 100% = (17,18 / 220) ∙ 100% = 7, 81%>5%.

Падение напряжение выходит за пределы допустимого значения, значит необходимо использовать кабель большего сечения.

Таблица сопротивления медного провода

Узнать резистентность проводника можно по таблицам. В них содержатся готовые результаты вычислений для разных кабелей.

Таблица меди на метр 1

Например, сопротивление меди на метр для различных сечений можно определить без вычислений, из соответствующей таблицы.

Таблица меди на метр 2

Важно! Таблицы не содержат данные о всех сечениях. Если нужно узнать величину импеданса для неуказанного кабеля, то находится среднее значение между двумя ближайшими известными сопротивлениями.

Таблица сечений, сопротивлений, силы тока

Расчет сопротивления кабеля является важной задачей при проектировании электрической системы. Воспользовавшись формулами или таблицами, можно успешно ее решить.

Испытания кабельных изделий

Виды испытаний кабельных изделий, проводимые на заводе «Энергокабель»

Испытания кабельных изделий разделяются на два основных вида: контрольные (приемо-сдаточные испытания) и типовые. Контрольным испытаниям подвергается каждая строительная длина кабеля. Таким образом проверяется отсутствие в кабелях тех или иных дефектов, которые могли возникнуть при их изготовлении.

Типовые испытания производятся на коротких отрезках кабеля, причем в этом случае кабельные изделия подвергаются более расширенным испытаниям, чем при контрольных испытаниях.

Обмоточные, монтажные провода и другие кабельные изделия, которые подвергать отдельным испытаниям по всей длине практически невозможно, контролируются выборочно путем отбора определенной части изделий или отрезков их определенной длины для установленных испытаний.

В целях повышения надежности качества кабельных изделий, в особенности тех, которые нельзя испытать по всей длине, в отдельных случаях устанавливаются определенные технологические критерии и показатели, выполнение которых с высокой степенью достоверности может гарантировать и качество изготовляемых изделий.

Основными документами, в которых приводятся технические требования к кабельным изделиям, в России являются государственные стандарты (ГОСТ), отраслевые стандарты (ОСТ) и технические условия (ТУ).

В настоящее время ГОСТ, ОСТ и ТУ не регламентируют порядок и количество образцов, подлежащих проверке отделом технического контроля предприятия-изготовителя. Количество их устанавливается самими предприятиями, которые должны гарантировать соответствие кабельных изделий ГОСТ, ОСТ или ТУ. Количество проверяемых из партий изделий и порядок испытаний устанавливаются только для контрольных проверок (по требованию заказчиков).

Ниже приводятся только те методы испытаний кабельных изделий, которые проводятся на заводе «Энергокабель».

Определение геометрических размеров кабельных изделий

Измерения диаметра круглых металлических проволок обычно производятся с помощью микрометра соответствующей точности в двух взаимно перпендикулярных направлениях, причем за результат измерения принимается среднее арифметическое значение.

Иногда диаметр крупных кабельных изделий вычисляется по предварительно измеренному периметру. Для этого на практике применяется так называемая мерная лента. В любом месте на намотанной встык ленте делается отметка двух краев, между которыми после выпрямления ленты проводят прямую, равную длине окружности измеряемого изделия.

Аналогичным образом может определяться эквивалентный диаметр секторных и других фасонных жил. Толщина изоляции таких жил определяется как половина разности эквивалентных диаметров по изоляции и голой жилы.

Надежность конструкции кабельного изделия и применяемой при его изготовлении технологии часто характеризует минимальная толщина пластмассовой изоляции и металлических оболочек. Соответствующие измерения должны производиться с обоих концов строительной длины кабеля на предварительно выпрямленных образцах. Минимальная толщина определяется визуально по срезу, а потом .измеряется микрометром с закругленной пяткой (губкой).

Для измерения диаметра изолируемой проволоки и контроля постоянства его по длине также применяются фотоэлектрические приборы, в которых при изменении диаметра изменяется освещенность рабочего фотосопротивления и в ранее настроенной (при номинальном диаметре проволоки) в равновесное состояние схеме появляется ток, пропорциональный изменению диаметра. С помощью усилителя этот ток приводит в действие регистрирующий прибор, показывающий отклонение диаметра от номинального значения.

Определение электрического сопротивления токопроводящих жил

Определение электрического сопротивления токопроводящих жил от 2 Ом и более может быть выполнено с помощью обычного одинарного моста. Здесь нужно только учитывать, что некоторую погрешность вносит сопротивление проводов, которые соединяют измеряемое сопротивление с мостом. Эту погрешность можно учесть, если отдельно измерить сопротивление подводящих проводов, соединив их накоротко перемычкой.

Существуют одинарные мосты с четырехзажимной схемой, в которых соединительные провода r₁ и г₁′ входят в плечи моста (рис. 8.1), и таким образом практически исключается их влияние на точность измерения. Таким мостом можно измерять сопротивление от 0,1 Ом и более.

Сопротивление менее 0,1 Ом обычно измеряется с помощью двойного моста, принципиальная схема которого приведена на рис. 8.2. В этой схеме R_x и R_N– измеряемое и эталонное сопротивления; R₁ и R₁′– магазины сопротивлений, рычажные переключатели которых жестко попарно соединены друг с другом, так что R₁ и R₁′ всегда одинаковы. Штепсельные магазины R₂ и R₂′ также устанавливают равными друг другу. При равновесии моста ток через гальванометр не протекает и, следовательно, I₁=I₁′ и I₂=I₂′. Так как потенциалы точек С и D при равновесии одинаковы, а сопротивлением соединительных проводов 1, 2, 3 и 4 можно пренебречь в сравнении с сопротивлениями R₁, R₁′, R₂ и R₂′,которые всегда не менее 10 Ом.

Тогда

Таким образом, при применении двойного моста сопротивление провода r₀, соединяющего образцовое и измеряемое сопротивления, не влияет заметно на результаты измерений. Если класс точности двойного моста 0,5 и выше в соответствии с ГОСТ 7229-67, значение r₀ не должно превышать суммы образцового и измеряемого сопротивлений и быть не более 0,3 этой суммы, если класс точности прибора ниже 0,5.

Существуют двойные мосты повышенной точности и чувствительности, в которых для этой цели применяется дифференциальный фотоэлемент. Он состоит по существу из двух фотоэлементов, соединенных между собой разноименными полюсами и освещаемых пучком света, отражаемых от зеркальца гальванометра. Схема будет в состоянии равновесия при одинаковой освещенности обоих фотоэлементов, когда Э.Д.С., возникающие в них, равны между собой. Если под действием напряжения рамка гальванометра вместе с зеркальцем начнет откланяется и перераспределять световой поток, падающий на фотоэлементы, через микроамперметр, который при равновесии показывает нуль, потечет соответствующий ток.

Измерение электрического сопротивления и емкости изоляции

Измерения сопротивления изоляции кабельных изделий выполняются на схемах путем сравнения отклонений светового указателя гальванометра при протекании токов поочередно через образцовое сопротивление и изоляцию кабельного изделия.

Эти измерения производятся при напряжении 90-500 В постоянного тока на схемах, обеспечивающих получение результатов с погрешностью не более 10% при измерении сопротивлений до 10 10 Ом и не более 25% при больших сопротивлениях. Отсчеты обычно производятся через 1 мин с момента приложения напряжения. При повторных измерениях сопротивления изоляции токопроводящие жилы предварительно должны быть заземлены на время не менее 2 мин.

Принципиальная схема измерительной установки (рис. 8.3) состоит из батареи В, гальванометра G c шунтом R_ш, эталонного сопротивления R и сопротивления испытуемого изделия, или образца R_x. Последнее может быть замкнуто накоротко при помощи ключа K₁.

Измерения производятся следующим образом: включают батарею и, замыкая ключ K₁, пропускают ток через эталонное сопротивление R .Допустим, что отклонение гальванометра при этом равно α_э, а шунтовое число равно N_э. Затем размыкают ключ K₁ и подбирают шунтовое число N_х так, чтобы гальванометр дал достаточное отклонение α_х.

Ток в первом случае при замкнутом ключе K₁

Во втором случае, когда ключ K₁ разомкнут и ток проходит через изоляцию кабельного изделия или образца,

Токи, как известно, обратно пропорциональны сопротивлениям:

Если α_э·N_э значительно больше α_х·N_х(R_x>1·10 8 , Ом), можно считать, что

Отсчет показаний гальванометра обычно производится через 1 мин после включения тока. Следует учитывать, что в результате приложения к кабелю напряжения постоянного тока, помимо тока проводимости, в кабеле возникают зарядный ток и ток абсорбции. Значение зарядного тока изменяется в соответствии с уравнением

где R– сопротивление, включенное последовательно с испытуемым кабелем, Ом;

С– емкость кабеля, Ф;

Обычно зарядный ток очень быстро снижается, и лишь в отдельных случаях при больших мощностях и при измерениях сразу после включения напряжения этот ток может несколько искажать результаты измерений.

Ток абсорбции спадает значительно медленнее, чем зарядный ток, и поэтому при измерении через 1 мин после приложения напряжения учитывается и некоторая часть тока абсорбции.

Для измерения емкости методом сравнения берется эталонный конденсатор (емкостью 0,1- 0,5 мкФ) и заряжается в течение 0,5- 1 мин постоянным током. После этого производится разряд конденсатора на гальванометр (с шунтом) и отмечается максимальное отклонение α_э; такой же процедуре подвергается испытуемое кабельное изделие, и если принять, что напряжение батареи при обоих измерениях неизменно, то отклонение гальванометра прямо пропорционально измеряемым емкостям:

где С_х– емкость кабельного изделия;

С_э– емкость эталонного конденсатора;

α_э и α_х– отклонения гальванометра при включении эталонного конденсатора и кабельного изделия;

N_э и N_х– шунтовые числа при измерении емкости эталонного конденсатора и изделия.

Емкость единицы длины изделия в этом случае определяется с помощью уравнения.

где l– длина испытываемого кабельного изделия.

Методы определения электрической прочности кабельной изоляции

Испытание напряжением кабелей и проводов на номинальное напряжение до 35 кВ включительно должно производиться на установке, принципиальная схема которой приведена на рис. 8.4. Следует учитывать, что для кабельных изделий на номинальное напряжение до 35 кВ включительно испытательное напряжение в соответствии с действующими нормами должно быть измерено с погрешностью не более 1,5%. При испытании кабельных изделий на более высокое номинальное напряжение погрешность должна быть не более ±3%.

Схемы присоединения кабелей и проводов к трансформатору высокого напряжения приведены табл. 8.1. Для кабельных изделий, испытываемых в воздухе, рекомендуется температура помещения 20±15&degС с относительной влажностью воздуха не более 90%.

При определении кратковременной электрической прочности изоляции кабельных изделий напряжение должно плавно повышаться до пробоя его скоростью не более 2 кВ/с, или за время не менее 60 с. При длительных испытаниях первоначально приложенное напряжение должно быть не более 40% испытательного.

Повышение напряжения до испытательного должно производиться плавно при любой скорости. При испытании кабелей высокого напряжения в больших строительных длинах требуются испытательные установки большой мощности, так как емкостный ток в этом случае получается значительным. Для испытания кабелей 35 кВ трансформатор должен быть мощностью около 700 кВ-А. Для уменьшения мощности трансформатора и регулирующего устройства емкостный ток компенсируют индуктивным током от дроссельных катушек, присоединяемых параллельно с испытуемым кабелем. При равенстве I_Cи I_L трансформатор должен быть нагружен только током от электрических потерь.

Равенство I_Cи I_L будет при условии

Схемы испытания кабельных изделий напряжением

Также вы можете провести обучение специалистов в следующих учебных центрах: Москва

6.4 Нормы электрических характеристик линий связи

Эксплуатационные нормы электрических характеристик кабельных линий городских телефонных сетей должны соответствовать ОСТ 45.82-96

Электрическое сопротивление 1 км цепи абонентской линии при температуре 20°С кабелей типа Т, ТПП, ТПВ в зависимости от диаметра жил не должно быть больше данных приведенных в таблице № 6.5

Диаметр жилы, мм

Электрическое сопротивление 1 км цепи, Ом

Ассиметрия сопротивления жил постоянному току не должна

быть больше 0,5% от сопротивления цепи. Электрическое сопротивление изоляции жил абонентской линии без оконечных устройств при температуре 20°С должно соответствовать таблице 6.6

Марка кабеля используемого на ГТС

Электрическое сопротивлении изоляции 1км жил х МОм

Срок эксплуатации линии

Ввод в эксплуатацию

Кабели типов ТПП, ТППэп голые и бронированные

Марка кабеля используемого на ГТС

Электрическое сопротивлении изоляции 1км жил х МОм

Срок эксплуатации линии

Ввод в эксплуатацию

Те же кабели с гидрофобным заполнителем

Кабели типа Т голые и бронир. с трубчато-бумажной изоляцией

То же с пористо-бумажной

«Ввод в эксплуатацию» предусматривает минимальную норму изоляции при новом строительстве кабельных линий без учета оконечных устройств.

Переходное затухание между цепями абонентских линий ГТС на ближнем конце на частоте 1000 Гц должно быть не менее 69,5 дБ.

Эксплуатационные нормы электрических характеристик на магистральные и зоновые кабельные линии должны соответствовать ОСТ 45.01-98.

Электрические характеристики симметричных ВЧ кабелей (типов МКС, МКСА, МКССт, ЗКА) на постоянном токе должны соответствовать данным таблицы № 6.7

Электрическое сопротивление шлейфа жил (диаметр 1.2 мм) основной цепи при 20°С, Ом/км, не более:

Разность электрических сопротивлений жил (диаметром 1.2 мм) основной цепи, Ом не более

Электрическое сопротивление алюминиевой оболочки кабеля, Ом/км не более: МКСА – 4х4х1,2 МКСА – 7х4х1,2

Электрическое сопротивление изоляции между каждой жилой и всеми другими жилами кабеля, соединенными с металлической оболочкой (экраном), МОм х км, не менее

Электрическое сопротивление изоляции полиэтиленового шлангового защитного покрова кабеля, МОм х км, не менее:а) между металлической оболочкой (экраном) и землей (для кабелей без брони), между броней и землей б) между металлической оболочкой и броней

Электрическое сопротивление изоляции поливинилхлоридного шлангового покрова кабеля №КВ между экраном и землейКОм х км, не менее

Испытательное напряжение ВЧ кабелей, В, не менее: — между всеми жилами, соединенными в пучок, и заземленной металлической оболочкой (экраном) — между каждой жилой и всеми остальными жилами кабеля, соединенными в пучок и с заземленной оболочкой (экраном)

Если по 5 а) установленная норма не выдерживается и в результате проверки состояния кабеля и устранения сосредоточенных повреждений довести сопротивление до нормы не представляется возможным, то допускается принимать в эксплуатацию кабели по фактически достигнутым значениям, но не менее 100КОм х км.

При наличии в кабеле избыточного давления воздуха испытательные напряжения необходимо повысить до 60В на каждую 0,01 МПа (0,1клс/см 2 )

Для кабелей, проложенных в высокогорных районах, испытательные напряжения необходимо уменьшить на 30В на каждые 500м высоты над уровнем моря.

Эксплутационные нормы электрических характеристик абонентских линий сельской сети должны соответствовать ОСТ 45.83-96

Электрические параметры цепей абонентских линий СТС из многопарных кабелей ТПП(З), ТППэп(З), ТГ голых и бронированных аналогичны электрическим параметрам абонентских линий городских телефонных сетей (ОСТ 45.82-96)

Электрические параметры цепей абонентских линий СТС из малопарных кабелей с гидрофобным заполнителем должны соответствовать данным таблицы 6.8

Электрическое сопротивление 1 км цепи постоянному току при температуре 20°С с диаметром жил 0,64 мм, Ом не более

Ассиметрия сопротивлений жил постоянному току, не более от величины сопротивления цепи

Электрическое сопротивление изоляции 1 Км жил в течении всего срока эксплуатации должно быть не менее: для линий без оконечных устройств для линий с оконечными устройствами

5 000МОм 1 000МОм

Рабочая электрическая емкость 1 км цепи в течении всего срока эксплуатации не более

Переходное затухание между цепями на ближнем конце линии на частоте 1 000 Гц не менее

Электрическое сопротивление изоляции (оболочки, шланга) 1 км экрана пластмассового кабеля относительно земли в течении всего срока эксплуатации не менее

Электрические параметры цепей абонентских линий СТС из однопарных кабелей (ПРППМ) должны соответствовать данным таблицы № 6.9

Электрическое сопротивление 1 км цепи постоянному току при температуре 20°С не более: для кабелей с диаметром жил 0,9 мм для кабелей с диаметром жил 1,2 мм

Электрическое сопротивление изоляции 1 км жил кабеля не менее: для линий, находящихся в эксплуатации от 1 до 5 лет для линий, находящихся в эксплуатации от 5 до 10 летдля линий, находящихся в эксплуатации свыше 10 лет

75 МОм 10 МОм 3 МОм

Переходное затухание между цепями параллельно проложенных линий на частоте 1000 Гц не менее

Электрические параметры цепей абонентских линий СТС из одночетверочных кабелей связи типа КСПП, КСПЗП (голые и бронированные) должны соответствовать данным таблицы 6.10

Электрическое сопротивление 1 км цепи постоянному току при температуре 20°С не более: для кабеля с диаметром жил 0,64 мм для кабеля с диаметром жил 0,90 мм для кабеля с диаметром жил 1,20 мм

116,0Ом 56,8 Ом 31,6 Ом

Ассиметрия сопротивлений жил постоянному току не более от величины сопротивления цепи

Рабочая электрическая емкость 1 км цепи должна быть не более: для кабеля с диаметром жил 0,64 мм для кабеля с диаметром жил 0,90 мм для кабеля с диаметром жил 1,20 мм

Электрическое сопротивление изоляции (оболочки, шланга) 1 км экрана пластмассового кабеля относительно земли в течении всего срока эксплуатации должно быть не менее

Электрическое сопротивление изоляции 1 км жил кабельной абонентской линии в зависимости от срока эксплуатации должно соответствовать данным таблицы 6.11

Электрическое сопротивление изоляции 1 км цепи МОм, не менее Срок эксплуатации линий