Osnovne električne karakteristike žica i kabela

Glavne električne karakteristike žica i kabela uključuju karakteristike mjerene pri konstantnom naponu, i to:

• omski otpor žica sa strujom,

• otpor izolacije,

• kapacitet.

Ohmski otpor

Omski otpor vodljivih vodiča žica i kabela izražava se u omima i obično se odnosi na jedinicu duljine (m ili km) žice ili kabela. Ohmski otpor, koji se odnosi na jedinicu duljine i presjeka, naziva se otpor i izražava se u ohm·cm.

U tehničkim uvjetima za žice i kabele otpor se izražava u omima, a odnosi se na jediničnu duljinu od 1 m i presjek žice od 1 mm2.

Otpor bakrenih vodiča žica i kabela izračunava se na temelju vrijednosti otpora bakra u proizvodima. Za nekaljenu žicu (klasa MT) promjera do 0,99 mm — 0,0182, promjera preko 1 mm — 0,018 — 0,0179, za grijanu žicu (klasa MM) svih promjera — 0,01754 ohma mm2/m.

Specifični omski otpor aluminijske žice ne smije premašiti 0,0295 ohm·mm2/m na 20 °C svih marki i promjera.

Otpor izolacije

Izolacijski otpor jedna je od najčešćih karakteristika žica i kabela. U ranom razdoblju razvoja kabelske tehnologije Otpor izolacije smatra se odlučujućom karakteristikom u smislu prekidne čvrstoće i pouzdanosti kabelskih proizvoda.

U to se vrijeme izolacijski materijal smatrao vrlo lošim vodičem, i očito se s tog stajališta vjerovalo da što je veći otpor izolacije, to se taj materijal više razlikuje od vodiča, dakle, bolje će izolirati vodič .

Norme za izolacijski otpor žica i kabela još uvijek su temeljne u brojnim slučajevima, na primjer za žice spojene na mjerne instrumente ili strujne krugove s malom strujom curenja. Očito, u ovom slučaju, potrebno je zahtijevati visoku otpornost izolacije na isti način kao i za sve žice i komunikacijske kabele, itd.

Za energetske kabele koji prenose relativno veliku količinu električne energije, curenje kao gubitak energije je praktički irelevantno ako ne smanjuje električnu čvrstoću i pouzdanost kabela, stoga izolacijski otpor za energetske kabele s impregniranom papirnom izolacijom nije toliko važan kao za druge vrste kabela i žica koje prenose relativno malu količinu električne energije.

Na temelju ovih razmatranja, za energetske kabele s impregniranom papirnom izolacijom obično se navodi samo donja granica izolacijskog otpora primjenjiva na duljinu od 1 km, na primjer, ne manje od 50 megohma za kabele za napone od 1 i 3 kV i ne više od manje od 100 megohma za kabele od 6 do 35 kV na 20 °C.

Otpor izolacije nije konstantna vrijednost - on uvelike ovisi ne samo o kvaliteti materijala i savršenstvu tehnološkog procesa, već io temperaturi i trajanju primjene napona tijekom ispitivanja.

Da bi se postigla veća sigurnost pri mjerenju otpora izolacije, posebnu pozornost treba obratiti na temperaturu mjerenog objekta i trajanje napona (naelektrisanja).

U nehomogenim dielektricima, osobito u prisutnosti vlage u njima, pojavljuje se zaostali naboj pod utjecajem konstantnog napona koji se na njih primjenjuje.

Kako biste izbjegli dobivanje pogrešnih rezultata, potrebno je provesti dugo pražnjenje kabela prije mjerenja spajanjem žila kabela na uzemljenje i na olovni omotač.

Kako bi se rezultati mjerenja doveli do konstantne temperature, na primjer 20 ° C, dobivene vrijednosti se ponovno izračunavaju prema formulama, čiji su koeficijenti unaprijed određeni ovisno o materijalu izolacijskog sloja i konstrukcija kabla.

Ovisnost izolacijskog otpora o trajanju primjene napona određena je promjenom struje koja prolazi kroz izolacijski sloj s konstantnim naponom nanesenim na dielektrik. S povećanjem trajanja primjene napona (elektrifikacije), struja se smanjuje.

Najveću ulogu ima otpor izolacije u komunikacijskim kabelima, jer on tamo određuje kvalitetu prijenosa signala na kabelu i jedna je od glavnih karakteristika. Za osnovne kabele ove vrste otpor izolacije je od 1000 do 5000 MΩ i smanjuje se na 100 MΩ.

Kapacitet

Kapacitet je također jedna od glavnih karakteristika kabela i žica, posebno onih koji se koriste za komunikaciju i signalizaciju.

Vrijednost kapacitivnosti određena je kvalitetom materijala izolacijskog sloja i geometrijskim dimenzijama kabela. U komunikacijskim kabelima, gdje se traže manje vrijednosti kapaciteta, kapacitet kabela također je određen volumenom zraka u kabelu (zračna papirna izolacija).

Mjerenje kapaciteta trenutno se koristi za kontrolu cjelovitosti impregnacije kabela i njegovih geometrijskih dimenzija. U visokonaponskim trožilnim kabelima, kapacitet kabela definiran je kao kombinacija parcijalnih kapaciteta.

Da bi se izračunala struja punjenja kabela kada je na njega doveden visoki izmjenični napon i da bi se izračunale struje kratkog spoja, potrebno je znati vrijednost kapacitivnosti kabela.

Mjerenje kapacitivnosti provodi se u većini slučajeva s izmjeničnim naponom, a samo za pojednostavljenje i ubrzanje mjerenja koristi se određivanje kapacitivnosti pri istosmjernoj struji.

Pri mjerenju istosmjernog kapaciteta treba imati na umu da će kapacitet kabela, određen balističkim galvanometrom iz pražnjenja nakon što je kabel bio napunjen istosmjernim naponom neko vrijeme, ovisiti o trajanju punjenja na kabelu.Obično se pri mjerenju kapacitivnosti žica i kabela pretpostavlja da je trajanje napajanja naponom 0,5 ili 1 min.

Popis karakteristika žica i kabela koji se mjere pod izmjeničnim naponom

Na izmjeničnom naponu mjere se sljedeće karakteristike žica i kabela:

• kut dielektričnih gubitaka ili bolje rečeno tangens ovog kuta i povećanje kuta gubitaka u rasponu od 30% od nazivnog radnog napona kabela do napona tijekom mjerenja;

• ovisnost kuta dielektričnih gubitaka o naponu (ionizacijska krivulja);

• ovisnost kuta dielektričnih gubitaka o temperaturi (hod temperature);

• električna čvrstoća;

• ovisnost dielektrične čvrstoće o trajanju primjene napona.

U skladu sa zahtjevima tehničkih specifikacija, neke od ovih karakteristika mjere se na svim tvornički proizvedenim kolutima kabela (trenutni testovi), a druge samo na malim uzorcima ili duljinama uzetim iz serije kolutova kabela prema određenoj brzini (tip testovi).

Trenutačno ispitivanje visokonaponskih energetskih kabela uključuje: mjerenje kuta dielektričnih gubitaka i njegove promjene s naponom (krivulja ionizacije i povećanje kuta gubitaka).

Tipska ispitivanja uključuju temperaturno ponašanje i ovisnost prekidne čvrstoće kabela o trajanju primjene napona. Ispitivanje impulsne čvrstoće kabelske izolacije također je postalo široko rasprostranjeno.