ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. " Διερεύνηση διηλεκτρικής συμπεριφοράς μονώσεων ηλεκτρικών μηχανών μέσης τάσης " Μαυράκος Γεώργιος ΑΕΜ: 6532

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. " Διερεύνηση διηλεκτρικής συμπεριφοράς μονώσεων ηλεκτρικών μηχανών μέσης τάσης " Μαυράκος Γεώργιος ΑΕΜ: 6532"

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ " Διερεύνηση διηλεκτρικής συμπεριφοράς μονώσεων ηλεκτρικών μηχανών μέσης τάσης " Μαυράκος Γεώργιος ΑΕΜ: 6532 Πουλής Δημήτριος ΑΕΜ: 6533 Eπιβλέπων καθηγητής: Μικρόπουλος Παντελής Θεσσαλονίκη Αύγουστος

2 Περιεχόμενα Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή... 5 Κεφάλαιο 2 : ΠΕΡΙΕΛΙΞΗ ΜΗΧΑΝΩΝ ΜΕΣΗΣ ΤΑΣΗΣ Εισαγωγή Διαδικασία κατασκευής ηλεκτρικού κυκλώματος Διαδικασία αποξήλωσης Κατασκευή περιέλιξης Δοκιμές μόνωσης, τοποθέτηση σπειρών και ολοκλήρωση περιέλιξης ΜΕΘΟΔΟΣ VPI Κεφάλαιο 3 ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΠΕΡΙΕΛΙΞΕΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ Εισαγωγή Προβλήματα κατά την κατασκευή Προβλήματα κατά την λειτουργία Κεφάλαιο 4 : ΠΕΙΡΑΜΑ Εισαγωγή Κατασκευή δοκιμίων Συρμάτινοι αγωγοί Περιγραφή κατασκευής πηνίων Περιγραφή κατασκευής μόνωσης Μετρήσεις με την χρήση MEGGER Μετρήσεις διηλεκτρικών απωλειών tanδ Δοκιμή διηλεκτρικής αντοχής Κεφάλαιο Απώλειες στα διηλεκτρικά Απώλειες σε συνεχές ρεύμα Απώλειες λόγο μερικών εκκενώσεων στο εναλλασσόμενο ρεύμα Απώλειες σε υψηλές συχνότητες Συντελεστής απωλειών σε EYT (tanδ) Γέφυρα Schering Επίδραση των απωλειών του πρότυπου πυκνωτή Κεφάλαιο Είδη διηλεκτρικών

3 6.1.1 Αναφορά στα στερεά διηλεκτρικά Διάσπαση στα στερεά Προβλήματα κατά την χρήση των μονωτικών Κεφάλαιο 7 Δοκιμές σε ΣΡ με μέτρηση αντίστασης μόνωσης Εισαγωγή Ρεύμα μόνωσης Μέθοδοι δοκιμής Μέθοδος σημειακής ανάγνωσης Μέθοδος χρόνου - αντιστάσεως Μέθοδος πολλών τιμών τάσεως Κεφάλαιο 8 Μετρήσεις διηλεκτρικών απωλειών με δοκιμές σε AC τάση Εισαγωγή στις μετρήσεις με χρήση tanδ Μέτρηση χαρακτηριστικής tanδ σε συναρμολογημένη μηχανή Μέτρηση χαρακτηριστικής tanδ κατά την κατασκευή της μηχανής Δοκιμή διηλεκτρικής αντοχής Κεφάλαιο 9 Παρατηρήσεις - Συμπεράσματα τετάρτου κεφαλαίου ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α - Υλικά που χρησιμοποιήθηκαν ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β - Πίνακες Μετρήσεων

4 Ευχαριστίες Ευχαριστούμε τον καθηγητή του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Α.Π.Θ. κ. Π. Μικρόπουλο για την δυνατότητα που μας έδωσε να ασχοληθούμε με την συγκεκριμένη διπλωματική εργασία, την άψογη συνεργασία και τις πολύτιμες κατευθύνσεις. Ευχαριστούμε επίσης την εταιρία Αφοί Εμ. Μαυράκου Ο.Ε. για το χώρο και τον εξοπλισμό που μας παρείχε. 4

5 Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή O μεγάλος ανταγωνισμός μεταξύ των κατασκευαστών των κινητήρων και γεννητριών τα τελευταία χρόνια έχει οδηγήσει τους σχεδιαστές στην κατασκευή μηχανών μικρότερου κόστους και χρόνου παραγωγής. Μερικές από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται προς τον σκοπό αυτό είναι Μείωση της διατομής του αγωγών των τυλιγμάτων του στάτη ή του δρομέα Μείωση του πάχους των μονώσεων Μείωση της ποσότητας χάλυβα στον πυρήνα των μηχανών Ανάπτυξη μεθόδων παραγωγής που έχουν ως αποτέλεσμα τον λιγότερο χρόνο κατασκευής, σε συνδυασμό με την λιγότερη απαιτούμενη εργασία. Καθιέρωση της μεταφοράς των εργοστασίων των κατασκευαστικών εταιριών σε χώρες με χαμηλό κόστος εργασίας Ανάπτυξη προηγμένης τεχνολογίας με σκοπό την μείωση του κόστους υλικών που χρησιμοποιούνται Κάθε μία από αυτές τις μεθόδους που έχουν στόχο την μείωση του χρησιμοποιούμενου υλικού, τείνει να αυξήσει την θερμοκρασία λειτουργίας των τυλιγμάτων, που συνεπάγεται αύξηση και των διηλεκτρικών απωλειών ή να τεθεί πρόσθετη τάση καταπόνησης για την ηλεκτρική μόνωση. Η μείωση της διατομής των αγωγών του στάτη ή των τυλιγμάτων του δρομέα αυξάνουν συνήθως την αντίσταση των τυλιγμάτων, και ως εκ τούτου αυξάνουν τις απώλειες I 2 R και έτσι αυξάνεται η θερμοκρασία της περιέλιξης. Ομοίως, μείωση της ποσότητα του χάλυβα των πυρήνων του στάτη ή του ρότορα οδηγεί και πάλι στην αύξηση της θερμοκρασίας λειτουργίας (π.χ. με μείωση των διαμέτρων αυξάνονται οι απώλειες πυρήνα). Βράχυνση των κεφαλών (endwinding) των περιελίξεων στάτη, μπορεί να μειώσει την κατανάλωση υλικού και να επιφέρει το πλεονέκτημα της μείωσης της πιθανότητας των δονήσεων σε εκείνα τα σημεία, η ηλεκτρική καταπόνηση όμως στις επιφάνειες των κεφαλών θα αυξηθεί, καθιστώντας γενικά τον στάτη πιο επιρρεπή στην ηλεκτρική καταπόνηση και επομένως χρήζει εντονότερης παρακολούθησης, ειδικά αν η ρύπανση είναι παρούσα. Ένα άλλο μέτρο για τη μείωση του κόστους είναι η μείωση του πάχους της μόνωσης της περιέλιξης του στάτη αυτό συνήθως οδηγεί στην ανάγκη χρήσης μονωτικών υλικών με μεγαλύτερη διηλεκτρική αντοχή και άρα στην δημιουργία μικρότερων αυλακιών στους πυρήνες και επομένως μικρότερη ροή σκέδασης. Έτσι μπορούν να κατασκευαστούν μηχανές με μικρότερα μαγνητικά κυκλώματα, όμως μειώνοντας το μέσο μήκος του μαγνητικού κυκλώματος αυξάνεται το ρεύμα μαγνήτισης που οδηγεί σε αύξηση της θερμοκρασίας της μηχανής. Για παράδειγμα, τον τελευταίο αιώνα, η επιθυμία για μείωση της ποσότητας των υλικών που χρησιμοποιούνται έχει οδηγήσει σε 14πλασιασμό του λόγου Watt/kg των ηλεκτρικών κινητήρων. Ο μέσος όρος του λόγου το 1962 ήταν 86, ενώ το W/kg [1] (Εικόνα 1.1) 5

6 Εικόνα 1.1 Ισχύς εξόδου κινητήρων (W) ανά μονάδα μάζας (kg) σε σχέση με το χρόνο παραγωγής. [1] Πολλές καινοτομίες κατά τον σχεδιασμό και την επεξεργασία έχουν εφαρμοστεί με επιτυχία. Ωστόσο, υπάρχουν και ανεπίσημα και στατιστικά στοιχεία που δείχνουν ότι υπάρχουν περισσότερα προβλήματα με τις μηχανές που κατασκευάστηκαν τα τελευταία 10 χρόνια, σε σύγκριση με τα μηχανήματα με προηγούμενους χρόνους παραγωγής. Στο πλαίσιο της ανάλυσης βάσης δεδομένων της καταγραφής των on-line μερικών εκκενώσεων (PD) που πραγματοποιήθηκε σε χιλιάδες κινητήρες και γεννήτριες, διαπιστώθηκε ότι το μέγιστο της δραστηριότητας των μερικών εκκενώσεων στον στάτη έχει αυξηθεί τα τελευταία χρόνια σε σχέση με το παρελθόν και μάλιστα από τις ίδιες κατασκευάστριες εταιρίες [1] (Εικόνα 1.2). 6

7 [1] Εικόνα 1.2 PD για 9 κατασκευαστές (Α-J) σε σχέση με την ημερομηνία παραγωγής των μηχανών. Στο διάγραμμα αυτό περιλαμβάνονται 9 από τους μεγαλύτερους κατασκευαστές στον κόσμο και αφορά αερόψυκτους κινητήρες και γεννήτριες 13-15kV. Δεδομένου ότι η υψηλές μερικές εκκενώσεις μπορούν να συνδέονται συχνά με την ταχεία γήρανση του περιελίξεων του στάτη και των συστημάτων μόνωσης, η αύξηση τους στις πρόσφατα κατασκευασμένες μηχανές, είναι λόγος ανησυχίας. Για να γίνει αντιληπτό ποιοι παράγοντες επηρεάζουν αρνητικά το μονωτικό υλικό έγινε μια προσπάθεια στην παρούσα εργασία να προσομοιωθεί εργαστηριακά ένας σημαντικός αριθμός προβλημάτων που οδηγούν στην μείωση της μέσης ζωής των μονωτικών στις μηχανές μέσης τάσης. Έτσι: στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο τρόπος με τον οποίο γίνεται η περιέλιξη των μηχανών μέσης τάσης με την χρήση της μέθοδο RR (μέθοδος θερμοσκληρυνόμενων ρητινών) και γίνεται μια αναφορά της μεθόδου VPI. στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται εκτενώς τα προβλήματα που οδηγούν στην καταστροφή του ηλεκτρικού κυκλώματος και διακρίνονται σε δύο κατηγορίες. Σε αυτά που οδηγούν σε εξασθένηση της διηλεκτρικής ικανότητας του μονωτικού κατά την κατασκευή της περιέλιξης και αυτά που αναπτύσσονται κατά την λειτουργία της μηχανής. Ακολουθεί η περιγραφή της κατασκευής των δοκιμίων και τα βήματα που ακολουθήθηκαν κατά την διαδικασία του πειράματος. Το τρίτο αυτό κεφάλαιο χαρακτηρίζεται και από μεγάλο αριθμό εικόνων με σκοπό την κατανόηση από τον αναγνώστη της διαδικασίας της κατασκευής. 7

8 Στην συνέχεια τα κεφάλαια που ακολουθούν προσεγγίζουν θεωρητικά τα φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα εντός των μονωτικών, ενώ γίνεται και μια αναφορά στα υλικά μόνωσης με έμφαση στα στερεά, που κατά κύριο λόγο χρησιμοποιούνται στις περιελίξεις, αλλά και στα είδη διάσπασης αυτών. Επίσης αναλύονται έννοιες που συχνά αντιμετωπίζει κανείς στις αναφερόμενες μετρήσεις και στις τεχνικές προδιαγραφές των υλικών. Έτσι, στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά διηλεκτρικά υλικά, στην διηλεκτρική μετατόπιση και πόλωση, πυκνότητα ρεύματος ειδική αντίσταση και αγωγιμότητα στο έκτο κεφάλαιο περιγράφονται βασικές απώλειες στα διηλεκτρικά και γίνεται μια θεωρητική εισαγωγή στο συντελεστή διηλεκτρικών απωλειών tanδ. Ακολουθεί η περιγραφή της γέφυρας Schering βάση της οποίας (και παραλλαγών αυτής) μπορεί να μετρηθεί ο συντελεστής tanδ Στο έβδομο κεφάλαιο δίνονται έννοιες της διηλεκτρικής και θερμικής αντοχής, γίνεται αναφορά στις διασπάσεις των διηλεκτρικών υλικών, και στα βασικότερα είδη Ακλουθούν μέθοδοι μετρήσεων στο συνεχές ρεύμα στο όγδοο κεφάλαιο Στο ένατο κεφάλαιο αναφέρεται οι μετρήσεις με των διηλεκτρικών απωλειών σε AC τάση με την βοήθεια της tanδ στις περιελίξεις μηχανών Στο Παράρτημα Α γίνεται αναφορά στα υλικά των δοκιμίων που χρησιμοποιήθηκαν στο τέταρτο κεφάλαιο. Δίνονται επίσης οι τεχνικές τους προδιαγραφές. Είναι τα υλικά αυτά που κυρίως χρησιμοποιούνται στο χώρο των περιελίξεων πηνίων. Στο Παράρτημα Β δίνονται οι πίνακες μετρήσεων των δοκιμών που περιγράφονται στο τέταρτο κεφάλαιο. 8

9 Κεφάλαιο 2 : ΠΕΡΙΕΛΙΞΗ ΜΗΧΑΝΩΝ ΜΕΣΗΣ ΤΑΣΗΣ 2.1 Εισαγωγή Η κατασκευή και η επισκευή των ηλεκτρικών μηχανών μέσης τάσης (6000V V) που μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική και αντίστροφα δηλαδή των ηλεκτρικών κινητήρων και γεννητριών πραγματοποιείται με όμοιο τρόπο βάση προτύπων, τα οποία όμως ενδέχεται να παρεκκλίνουν στην περίπτωση της επισκευής. Οι διαφορές αυτές καθορίζονται κατά περίπτωση από το τεχνικό τμήμα της εκάστοτε εταιρίας της οποίας αποτελεί ιδιοκτησία η προς επισκευή μηχανή. Σε κάθε περίπτωση η εμπλεκόμενη κατασκευάστρια ή επισκευάστρια εταιρεία πρέπει να διαθέτει Πιστοποιητικό Διασφάλισης Ποιότητας ISO 9000 το οποίο περιλαμβάνει, ενδεικτικά, τα εξής: Tο οργανόγραμμα της επιχείρησης, τις περιγραφές των καθηκόντων κάθε θέσης εργασίας και τους υπεύθυνους για κάθε εργασία. Tην περιγραφή των διαδικασιών και του τρόπου εφαρμογής τους, για όλες τις εργασίες - λειτουργίες της επιχείρησης. Tον τρόπο επιλογής και συνεργασίας με τους προμηθευτές.tον τρόπο τήρησης των αποθηκών πρώτων υλών και λοιπών υλών και υλικών. Tην περιγραφή της παραγωγικής διαδικασίας και των σημείων και των τρόπων ποιοτικών ελέγχων. Tην περιγραφή του τρόπου πώλησης και του τρόπου μεταχείρισης και διακίνησης των προϊόντων, τόσο εντός των αποθηκών όσο και μέχρι την παραλαβή τους από τους πελάτες. Tον τρόπο παρακολούθησης της εφαρμογής του Συστήματος Διασφάλισης Ποιότητας και τον τρόπο βελτίωσής του. Tον τρόπο αντιμετώπισης αλλά και τον τρόπο πρόληψης αποκλίσεων, από το Σύστημα Διασφάλισης Ποιότητας. Tα αρχεία και τα έντυπα που χρησιμοποιούνται κατά την εφαρμογή του Συστήματος Διασφάλισης Ποιότητας, καθώς και του τρόπου που αυτά αλλάζουν, εξελίσσονται ή καταστρέφονται. Tα περιεχόμενα ενός Συστήματος Διασφάλισης Ποιότητας κατά ISO 9000 προσαρμόζονται στη φύση, στο αντικείμενο εργασιών και στις ανάγκες της κάθε επιχείρησης, ακολουθώντας όμως τις υποχρεωτικές προδιαγραφές του Προτύπου. 2.2 Διαδικασία κατασκευής ηλεκτρικού κυκλώματος Η διαδικασία με την οποία γίνεται η περιέλιξη μιας μηχανής ξεκινά με την περιγραφή της επισκευής αφού αυτή προϋποθέτει τα βήματα της αποξηλώσεις και του ποιοτικού ελέγχου του πυρήνα του στάτη ενώ στη συνέχεια τα βήματα είναι κοινά και για τις δύο περιπτώσεις. 9

10 Εικόνα 2-1Επισκευασμένος κινητήρας, διακρίνονται οι δύο κεφαλές της περιέλιξης (δεξιά φαίνεται η κεφαλή των άκρων) Διαδικασία αποξήλωσης Η διαδικασία της επισκευής του στάτη πραγματοποιείται ακολουθώντας με την σειρά τα παρακάτω βήματα. Αρχικά απομακρύνονται από τον στάτη τα ευπαθή στην θερμοκρασία τμήματα του, όπως είναι οι πολυεστερικοί προφυλακτήρες των κεφαλών της περιέλιξης, οι θερμίστορες καθώς και οι μονωτήρες, οι οποίοι αν και είναι αδρανείς σε αυτές τις θερμοκρασίες εντούτοις δεν υπάρχει λόγος να καταπονούνται από την υψηλή θερμοκρασία και τα προϊόντα της καύσης. Στην συνέχεια ο στάτης τοποθετείται εντός αυτόματου κλιβάνου, ο οποίος έχει την δυνατότητα να θερμαίνει σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες των 350 ο C, και θερμαίνεται για ώρες στους 345 ο C. Τα αέρια προϊόντα της καύσης είναι τοξικά γι αυτό απαιτούνται κατάλληλα φίλτρα και διαδικασίες που τα μετατρέπουν σε αδρανή. Μετά την πάροδο του χρόνου των ωρών ο στάτης παραμένει στον κλίβανο έως ότου η θερμοκρασία του μειωθεί σε τιμές κάτω των 50 ο C έτσι ώστε η απαγωγή της θερμοκρασίας να γίνει ομαλά και όχι ακαριαία γεγονός που μπορεί να προκαλέσει προβλήματα στα μέταλλα κατά την γρήγορη συστολή τους λόγω των προσμίξεων που αυτά περιέχουν. 10

11 Εικόνα 2-2 Διακρίνονται τα βραχυκυκλωμένα δυναμοελάσματα καθώς και το βραχυκυκλωμένο τμήμα σπείρας Ακολουθεί η αποξήλωση της παλιάς περιέλιξης και ο καθαρισμός του πυρήνα. Στη συνέχεια η μηχανή οδηγείται σε αμμοβολή για την απομάκρυνση τυχόν προϊόντων της καύσης, τα οποία δεν έφυγαν κατά τον καθαρισμό των καναλιών της μηχανής. Στην συνέχεια πραγματοποιείται έλεγχος για να διαπιστωθεί ότι ο πυρήνας δεν έχει βραχυκυκλωμένα δυναμοελάσματα γεγονός που θα οδηγούσε στην ανάπτυξη δινορρευμάτων τα οποία με την σειρά τους θα προκαλούσαν αύξηση της θερμοκρασίας του πυρήνα λόγω απωλειών. Η θερμοκρασιακή αύξηση οδηγεί στην μείωση της ζωής του μονωτικού υλικού επομένως και του κινητήρα. Η διαδικασίες που ακολουθούνται για την επισκευή του πυρήνα δεν ενδιαφέρουν το παρόν σύγγραμμα είναι όμως ίδιες και για μηχανές μέσης αλλά και χαμηλής τάσης. Όταν μεγάλο μέρος των δυναμοελασμάτων έχει καταστραφεί γίνεται αντικατάσταση όλου του πυρήνα ή μέρος αυτού εφόσον είναι εφικτό (αντικατάσταση ορισμένου αριθμού δυναμοελασμάτων). 11

12 Εικόνα 2-3 Έλεγχος πυρήνα γεννήτριας 1MW 400V 1470rpm υδροηλεκτρικού (επαγωγική μηχανή) Κατασκευή περιέλιξης Από το σημείο αυτό και μετά οι διαδικασίες είναι ίδιες τόσο κατά την κατασκευή όσο και κατά την επισκευή των ηλεκτρικών μηχανών. Ο κατασκευαστής της μηχανής έχει καθορίσει τις τιμές της σύνθετης αντίστασης των τυλιγμάτων αλλά και τον τρόπο σύνδεσης αυτών ώστε η μηχανή να παράγει την απαιτούμενη ισχύ για το λόγο αυτό κατά την επισκευή ακολουθείται η μέθοδος της αντιγραφής έτσι ώστε οι σπείρες που συγκροτούν τα τυλίγματα να έχουν πάντα την ίδια γεωμετρία. Σε μηχανές μέσης τάσης απαραίτητη προϋπόθεση είναι τα μονωτικά υλικά που χρησιμοποιούνται σε όλα τα στάδια της κατασκευής να είναι τουλάχιστον κλάσης F. Οι αγωγοί είναι από χαλκό κατά UNE NE (IEC / DIN 46433). Οι αγωγοί αυτοί είναι επισμαλτωμένοι διπλής μόνωσης και εξωτερικά περιβάλλονται από υλικό που παρέχει προστασία στο βερνίκι, προσδίδει μηχανική αντοχή έχει όμως και απορροφητικότητα έτσι ώστε κατά τον τελικό εμποτισμό των τυλιγμάτων με βερνίκι να αποκτά ακόμη καλύτερες μονωτικές ιδιότητες. Στην συνέχεια ακολουθεί λεπτομερής περιγραφή του τρόπου με τον οποίο κατασκευάζονται τα τυλίγματα του στάτη τα οποία είναι και αυτά που υπόκεινται σε τάσεις μεγαλύτερες των 1000V. Αρχικά υπολογίζεται το μέσο μήκος l c της σπείρας έτσι ώστε να υπολογιστεί το μήκος του αρχικού αδιαμόρφωτου πηνίου που απαιτείται για την τοποθέτηση του αριθμού των στροφών που συγκροτούν την κάθε σπείρα. Για αυτό το λόγο τοποθετείται το σύρμα σε μία μηχανή τυλίγματος. Κατά την διαδικασία αυτή συναντώνται τρεις περιπτώσεις. Η περίπτωση κατά την οποία έχουμε έναν αγωγό 12

13 μεγάλης διατομής με λίγες στροφές, η περίπτωση παράλληλων αγωγών και τέλος αυτή κατά την οποία έχουμε αγωγό μικρής διατομής και πολλών στροφών. Από αυτές η πρώτη παρουσιάζει και τις λιγότερες δυσκολίες κατά την κατασκευή ενώ η τρίτη είναι και η δυσκολότερη αφού παρουσιάζει τα προβλήματα που παρουσιάζουν οι σπείρες παράλληλων συρμάτων με τον εγκλωβισμό αέρα ενδιάμεσα των αγωγών αλλά και λόγω της ειδικής πλέξης που γίνεται ώστε να τοποθετηθεί ο συγκεκριμένος αριθμός στροφών. Στα σημεία όπου οι αγωγοί δεν Σχήμα 2-1 Τομή στελέχους, διακρίνονται τα σημεία στα οποία εφάπτονται υπάρχει πιθανότητα μπορεί να συμβεί κατά την κατασκευή δημιουργίας αεροθύλακα γεγονός που μειώνει την διηλεκτρική ικανότητα του μέσου. Στο σχήμα 2-1 φαίνονται με τους αριθμούς 1-4 τα σημεία στα οποία ενδέχεται να αναπτυχθούν οι θύλακες του αέρα. Ενώ στις παρακάτω φωτογραφίες φαίνονται οι τρεις περιπτώσεις περιτύλιξης του σύρματος. Σχήμα 2.1 Τομή στελέχους, διακρίνονται τα σημεία στα οποία εγκλωβίζεται ο αέρας καθώς και η μετατόπιση μεταξύ των αγωγών που Εικόνα Αριστερά φαίνεται σπείρα με έναν αγωγό, στη μέση με παράλληλους αγωγούς και δεξιά τύλιγμα ενός αγωγού με πολλές στροφές. Στην συνέχεια, τα αδιαμόρφωτα πηνία τοποθετούνται σε ειδική μηχανή και αποκτούν την τελική τους μορφή, αποκτούν δηλαδή τις κατάλληλες καμπύλες και γωνίες έτσι ώστε να μπορούν να τοποθετηθούν στα κανάλια του πυρήνα της μηχανής Αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας είναι η παραγωγή σπειρών που έχουν την γενική όψη της εικόνας 2.5 που φαίνεται παρακάτω, όμως οι διαστάσεις των αγωγών, ο αριθμός των στροφών καθώς και οι διαστάσεις της σπείρας καθορίζονται από τον κατασκευαστή της ηλεκτρικής μηχανής. Αξίζει να σημειωθεί ότι ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στις γωνίες κλίσης των ενεργών τμημάτων της σπείρας (ενεργά τμήματα χαρακτηρίζουμε τα σημεία της σπείρας τα οποία βρίσκονται εντός των καναλιών κ αλληλεπιδρούν με τον πυρήνα). Τα ενεργά αυτά τμήματα ονομάζονται στελέχη, ενώ τα τμήματα των σπειρών που βρίσκονται έξω από τον πυρήνα αποτελούν τις κεφαλές της περιέλιξης. 13

14 Εικόνα 2-5 Τελική μορφή σπείρας πριν την διαδικασία μόνωσης του στελέχους Το επόμενο στάδιο είναι και το περισσότερο σημαντικό διότι μέσω αυτής της διαδικασίας η σπείρα μονώνεται. Για λόγους κατανόησης το σχήμα που φαίνεται δεξιά αποτελεί και την απλούστευση μιας σπείρας στην οποία μπορούν να διαχωριστούν τα τμήματα που τη συγκροτούν ώστε να γίνει πιο ακριβής η περιγραφή του τρόπου μόνωσης τους. Στο σχήμα αυτό με Α δηλώνονται τα άκρα της σπείρας, με Β οριοθετούνται οι κεφαλές και με C το στέλεχος της σπείρας. Τέλος, η Σχήμα 2-2 Μονογραμμικό σχέδιο σπείρας απόσταση D καθορίζει το μήκος στο οποίο τοποθετείται η ειδική ταινία ή το ειδικό μονωτικό φύλλο, τα οποία αποτελούν το βασικό υλικό του διηλεκτρικού μέσου μεταξύ του ηλεκτρικού και του μαγνητικού κυκλώματος της μηχανής. Κατά την διαδικασία αυτή θα πρέπει να χρησιμοποιούνται υλικά τύπου μίκας κατά IEC Ανεξαρτήτως της επιλογής του μονωτικού υλικού, δηλαδή αν αυτό είναι φύλλο ή ταινία η διαδικασία επίστρωσης πρέπει να γίνεται σε χώρο με μηδενική υγρασία, καθαρό από σκόνη και πάσης φύσεως σωματίδια, τα οποία μπορεί να προσκολλήσουν στο μονωτικό υλικό και να επηρεάσουν αρνητικά την διηλεκτρική του συμπεριφορά. Ακόμη θα πρέπει η επίστρωση του υλικού να γίνεται με τέτοιο τρόπο ώστε να αποφεύγεται ο εγκλωβισμός του αέρα εντός του μονωτικού αφού η δημιουργία αεροθυλάκων συντελεί αρνητικά στην διηλεκτρική αντοχή του υλικού. Μετά την τοποθέτηση του μονωτικού τα τμήματα D κατά σπείρας εισάγονται σε ειδικές θερμοπρέσες και πρεσάρονται για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα και σε συγκεκριμένη θερμοκρασία, τιμές που καθορίζονται από τον πάροχο του μονωτικού υλικού. Αφού ολοκληρωθεί αυτή η διαδικασία ελέγχεται η γεωμετρία του μονωτικού. Λειαίνονται τυχόν αιχμές οι οποίες δημιουργήθηκαν κατά την διαδικασία κατά θερμοσκλήρυνσης και στη συνέχεια τα γυμνά τμήματα των κεφαλών πατρονάρονται σε ανάλογο πάχος με μη 14

15 θερμοσκληρυνόμενη μίκα και ακολούθως τοποθετείται η κατάλληλη υαλοταινία κατά IEC /IEC Τέλος, τα στελέχη βάφονται με ειδικά αγώγιμα βερνίκια ή τυλίγονται με ειδικές αγώγιμες ταινίες ώστε να μειώνονται στο ελάχιστο τα φαινόμενα Corona που δημιουργούν τα ρεύματα διαρροής και αποτελούν θερμικές απώλειες. Στα όρια των στελεχών με τις κεφαλές τοποθετείται ημιαγώγιμο βερνίκι ή αντίστοιχων ιδιοτήτων ταινία με σκοπό και πάλι τον περιορισμό ρευμάτων Corona. Εικόνα 2-6 Τμήμα σπείρας επικαλυμμένη με αγώγιμο βερνίκι (μαύρο τμήμα) Εικόνα 2-7 Τμήμα σπείρας επικαλυμμένη και με ημιαγώγιμο βερνίκι (γκρι τμήματα) Δοκιμές μόνωσης, τοποθέτηση σπειρών και ολοκλήρωση περιέλιξης Μετά την ολοκλήρωση του συνόλου των σπειρών ενός κινητήρα, οι σπείρες υπόκεινται σε τρεις διαδοχικές δοκιμές έτσι ώστε να ελεγχθεί η μονωτική της συμπεριφορά σε τάσεις γύρω από την τάση λειτουργίας αλλά και σε στιγμιαίες υπερτάσεις. Κατά τις διαδικασίες αυτές ελέγχονται η ωμική συμπεριφορά του μονωτικού, ο χρόνος κατά τον οποίο πολώνεται το μονωτικό, το ρεύμα διαρροής (DC μετρήσεις), η εφαπτομένη δ, η χωρητικότητα, το ρεύμα και η ισχύς διαρροής καθώς και η ικανότητα της κάθε σπείρας σε υπερτάσεις (διηλεκτρική αντοχή) ίσες με 2 U 1 kv για χρόνο 1min (AC μετρήσεις). Οι σπείρες που αποτυγχάνουν αντικαθίστανται από νέες. Έπειτα ακολουθεί η τοποθέτηση των σπειρών εντός του πυρήνα. Από την πρώτη σπείρα μέχρι και εκείνη σε αριθμό ίσο με τον αριθμό του βήματος τοποθετείται μόνο η πλευρά του κάτω άκρου της σπείρας έτσι ώστε να μπορέσουν να τοποθετηθούν και οι τελευταίες σπείρες. Στην συνέχεια οι υπόλοιπες τοποθετούνται διαδοχικά στα κανάλια όπως φαίνεται και στη φωτογραφία 1.8. N 15

16 Εικόνα 2-8 AEG 450kW 900rpm 72 κανάλια επισκευάστηκε από την εταιρεία Αφοί Εμ. Μαυράκου Ο.Ε. Καθώς εισέρχονται οι σπείρες εντός των καναλιών (ή αυλακών) μεταξύ της κάτω πλευράς και της πάνω των σπειρών που βρίσκονται στο ίδιο κανάλι τοποθετείται επιπλέον μονωτικό υλικό συγκεκριμένου πάχους και μήκους λίγο μεγαλύτερου από το μήκος του καναλιού. Κατά την διάρκεια της περιέλιξης τοποθετούνται εντός του καναλιού και οι θερμίστορες (συνήθως PT100) Στη συνέχεια ακολουθεί το υπόσφηνο και τέλος τοποθετούνται οι σφήνες συγκράτησης οι οποίες συναντώνται σε δύο τύπους, απλά μονωτικές σφήνες ή μαγνητικές σφήνες που στόχο έχουν την βελτίωση της πυκνότητας της μαγνητικής ροής. Αφού ολοκληρωθεί η διαδικασία στήριξης της σπείρας εντός του καναλιού στη συνέχεια αυτή δένεται με την προηγούμενη και την επόμενη στον χώρο των κεφαλών με απορροφητική ταινία συγκράτησης έτσι ώστε να διατηρούνται όλες οι σπείρες σε σταθερή απόσταση από τις γειτονικές αλλά και να συγκροτήσουν όλες μαζί μια πιο σταθερή δομή όταν αυτές υπόκεινται σε δυνάμεις κατά τις μεταβολές του φορτίου (φαινόμενο δράσης αντίδρασης). Τέλος, πραγματοποιούνται οι συνδέσεις μεταξύ των σπειρών, έτσι ώστε να δημιουργηθεί τα τριφασικό συμμετρικό κύκλωμα των πόλων της μηχανής και οι συνδέσεις των άκρων. Η κόλληση των αγώγιμων τμημάτων γίνεται με μηχανή (μετασχηματιστή) που φέρει στους μεταλλικούς της ακροδέκτες κατάλληλες απολήξεις με κάρβουνα έτσι ώστε η μεγάλη πυκνότητα ρεύματος στα τμήματα των συνδέσεων να προκαλέσουν την αύξηση της θερμοκρασίας και τελικά την μερική τήξη του μετάλλου που οδηγεί στην θερμική συγκόλληση του σημείου αυτού. Μεταξύ των δύο χάλκινων άκρων 16

17 τοποθετείται ειδική ασημοκόλληση. Ακολουθεί η μόνωση των σημείων αυτών και η τελική μέτρηση για να διαπιστωθεί η ορθότητα του κυκλώματος. Σχήμα 2-3 Τομή αύλακα Στην συνέχεια, τοποθετείται ο κινητήρας εντός κλιβάνου και θερμαίνεται σε συγκεκριμένη θερμοκρασία και χρόνο. Αφότου ολοκληρωθεί η διαδικασία αυτή ο κινητήρας παραμένει εντός του κλιβάνου έως ότου η θερμοκρασία μειωθεί σε τιμές κάτω των 50 0 C. Απαιτείται η ομαλή μείωση της θερμοκρασίας ώστε να μην δημιουργηθούν ανεπιθύμητες καταστάσεις, όπως σπάσιμο σπειρών. Με τον όρο αυτό αναφέρεται το ράγισμα της μόνωσης αφού η σπείρα είναι αποτέλεσμα διαφορετικών υλικών που συστέλλονται με διαφορετικό τρόπο στον χρόνο. Ακολουθεί η εμβάπτιση του κινητήρα εντός μονωτικού βερνικιού ώστε να αποκτήσει η περιέλιξη μεγαλύτερη διηλεκτρική και μηχανική αντοχή. Τελευταίο βήμα είναι η απομάκρυνση του βερνικιού από τα σημεία του πυρήνα πλησίον του διακένου του μαγνητικού κυκλώματος, ώστε να μην αυξηθεί η αντίσταση του. 17

18 Εικόνα 2-9 Κινητήρας Siemens 1250kW κατά την τοποθέτηση του εντός του κλιβάνου 2.3 ΜΕΘΟΔΟΣ VPI Ένας άλλος τρόπος περιέλιξης είναι η VPI μέθοδος(vacuum Pressure Impregnation) και συναντάται κυρίως σε μεγάλης ισχύος μηχανές. Η μέθοδος VPI εφαρμόζεται περίπου στο 10% των μηχανών σήμερα αφού ο εξοπλισμός της μεθόδου είναι ιδιαίτερα δαπανηρός, είναι όμως πιο αποτελεσματική στην καταπολέμηση των αεροθυλάκων αφού μέρος της μεθόδου γίνεται στο κενό. Ένα ακόμη πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η αντιμετώπιση του φαινόμενου της μετατόπισης των κεφαλών της περιέλιξης που λαμβάνει χώρα κατά την μεταβολή της ισχύος μια και ο πολλαπλός εμποτισμός προσδίδει μεγαλύτερη ακαμψία στα μέρη αυτά. Ωστόσο, στην διαδικασία VPI μπορεί να είναι πιο δύσκολο να εντοπιστούν τα προβλήματα παραγωγής, δεδομένου ότι μόνο το σύνολο του στάτη, και όχι μεμονωμένα πηνία, μπορεί να ελεγχθεί μετά τον εμποτισμό. 18

19 Εικόνα Εξοπλισμός μεθόδου VPI (εταιρεία Van der Graaf) 19

20 Κεφάλαιο 3 ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΠΕΡΙΕΛΙΞΕΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ 3.1 Εισαγωγή Η κατασκευή των σπειρών είναι μια δύσκολή διαδικασία αφού ο τρόπος κατασκευής, οι συνθήκες περιβάλλοντος καθώς και τα υλικά και ο τρόπος που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του διηλεκτρικού μέσου επηρεάζουν την ικανότητα του υλικού ως μονωτικό. Προσπαθώντας να γίνει προσέγγιση των παραμέτρων αυτών δημιουργήθηκαν δέκα δοκίμια (σπείρες) τα οποία παρουσιάζουν την ίδια γεωμετρία έχουν όμως υποστεί διαφορετική κατεργασία έτσι ώστε να προσομοιωθούν τα προβλήματα που συναντώνται στις πραγματικές μηχανές. Τα προβλήματα αυτά διακρίνονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες. Η πρώτη αφορά παράγοντες που επηρεάζονται κατά την διάρκεια της κατασκευής του διηλεκτρικού και είναι το υλικό και ο τρόπος χρήσης (περιτύλιξης) του μονωτικού υλικού, το περιβάλλον στο οποίο κατασκευάζεται και αποθηκεύεται, ο τρόπος με τον οποίο το υλικό αποκτά τις τελικές του ιδιότητες, οι μηχανές που χρησιμοποιούνται γι αυτό τον λόγο καθώς και η καταπόνηση που δέχεται το υλικό κατά την τοποθέτηση των σπειρών εντός των καναλιών του πυρήνα. Τέλος οι μερικές εκκενώσεις (φαινόμενα Κορώνα) τοποθετούνται σε αυτήν την κατηγορία αφού οι χρήση κατάλληλων βερνικιών κατά την κατασκευή των σπειρών συντελούν στον περιορισμό τους. Η μη σταθερή τοποθέτηση των σπειρών εντός των αυλακιών του πυρήνα ωθεί τα στελέχη σε ταλαντώσεις που φθείρουν την μόνωση. Στη δεύτερη κατηγορία ανήκουν όλες εκείνες οι παράμετροι οι οποίες συντελούν αρνητικά στην γήρανση του μονωτικού αλλά και αυτές που οδηγούν στην μείωση της διηλεκτρικής αντοχής του κατά την διάρκεια λειτουργίας της μηχανής. Τέτοιες είναι η φυσική γήρανση του υλικού, η γήρανση η οποία οφείλεται στην θερμική καταπόνηση που δέχεται το μονωτικό υλικό λόγω της ανάπτυξης μεγάλων τιμών δινορευμάτων, στην αύξηση της θερμοκρασίας των τυλιγμάτων εξαιτίας επιπρόσθετων μηχανικών τριβών που συναντώνται στους χώρους έδρασης των ένσφαιρων ή κυλινδρικών τριβέων (έδρανα κύλισης ή ρουλεμάν) ή στα έδρανα τριβής (κουζινέτα). Η ικανότητα του μονωτικού επηρεάζεται επίσης από την επικάθιση σωματιδίων που μπορεί να προέρχονται από τις ψήκτρες της μηχανής (μηχανή δακτυλιοφόρου δρομέα) ή από σωματίδια αποτέλεσμα της φθοράς του άξονα ή των φωλιών των εδράνων (μπάγα) καθώς και από σωματίδια του περιβάλλοντος εργασίας της μηχανής. Σ αυτές τις περιπτώσεις η μείωση της μονωτικής ικανότητας του μέσου οφείλεται σε σωματίδια τα οποία είναι αγώγιμα ή συγκρατούν υγρασία (δημιουργία αγώγιμων δρόμων) και σε σωματίδια που έχουν διαβρωτικές ιδιότητες (βιομηχανίες λιπασμάτων, αλουμινίου κ.α.). Ακόμη οι ταλαντώσεις και η έκθεση σε ακραίες συνθήκες (περιβάλλον πολύ ψυχρό ή πολύ θερμό) συντελούν αρνητικά στην γήρανση του μονωτικού υλικού. Στην συνέχεια γίνεται μια πιο λεπτομερής αναφορά στους παράγοντες που επηρεάζουν το διηλεκτρικό μέσο που απώτερο σκοπό την βελτίωση του αλλά και την απαίτηση του προληπτικού ελέγχου ο οποίος μπορεί να προλαμβάνει ανεπιθύμητα γεγονότα (καταστροφή τυλίγματος, διακοπή για συντήρηση κατά την διάρκεια περιόδου αυξημένης παραγωγής κ.α.). 20

21 3.2 Προβλήματα κατά την κατασκευή Η ποιότητα του υλικού σαφώς παίζει πρωταρχικό ρόλο στο τελικό αποτέλεσμα αφού η κλάση του, η τιμή της τάσης διάσπασης του, η ταχύτητα αντίδρασης στην ηλεκτρική πόλωση, το μικρό ρεύμα διαρροής, η αντοχή του σε μηχανικές καταπονήσεις αλλά και η αδράνεια του σε σωματίδια που παρουσιάζουν διαβρωτικές ικανότητες οδηγούν σε διηλεκτρικό εξαιρετικής ποιότητας. Ο τρόπος χρήσης κατά την περιτύλιξη του στελέχους επίσης αποτελεί σημαντικό παράγοντα. Συνηθίζονται δύο τρόποι περιτύλιξης, αυτός που γίνεται με την χρήση ταινίας και αυτός που γίνεται με φύλλο θερμοσκληρυνόμενης ρητίνης. Ο κατασκευαστής της ρητίνης στις προδιαγραφές του προϊόντος καθορίζει τον βέλτιστο αριθμό στροφών για συγκεκριμένα πάχη μονωτικού υλικού ώστε αυτό να παρουσιάζεται συμπαγές και όσο το δυνατόν ομοιογενές. Το υλικό σε θερμοκρασία περιβάλλοντος συγκρατείται επί της ταινίας με την βοήθεια ινών, έτσι αυξημένη τάνιση της ταινίας οδηγεί σε αύξηση του αριθμού των στροφών της περιτύλιξης. Αυτό όμως οδηγεί σε μείωση της ικανότητας του τελικού μονωτικού καθώς κατά την διαδικασία του ψησίματος στην θερμοπρέσα η ρητίνη λόγω της παχύρευστης μορφής της εκτονώνεται στα άκρα του καλουπιού. Οι ίνες που την συγκρατούν παραμένουν ως έχουν στην αρχική τους θέση και τελικά δημιουργείται ένα μονωτικό που περιέχει λιγότερη ρητίνη από το επιθυμητό. Στην περίπτωση του φύλλου το κύριο πρόβλημα είναι ο εγκλωβισμός αέρα εντός του τελικού μονωτικού υλικού, πρόβλημα που αναπτύχθηκε σε προηγούμενο κεφάλαιο. Επίσης ο χώρος στον οποίο γίνεται η παραπάνω διαδικασία αποτελεί έναν ακόμη σημαντικό παράγοντα που μπορεί να οδηγήσει στην εξασθένηση του μονωτικού. Για τον λόγο τούτο θα πρέπει να υπάρχει ειδικό δωμάτιο, στο οποίο η θερμοκρασία θα είναι ελεγχόμενη, η υγρασία θα διατηρείται σε πολύ χαμηλές τιμές, δεν θα πρέπει να υπάρχει άμεση επαφή με χώρους στους οποίους εκτελούνται εργασίες που αυξάνουν τα επίπεδα μικροσωματιδίων και σκόνης. Τέλος, το προσωπικό που εργάζεται σε αυτόν το τομέα θα πρέπει να φορά κατάλληλο εξοπλισμό έτσι ώστε να αποφευχθεί ο εγκλωβισμός οργανικών υλών (τρίχες) εντός του μονωτικού, αφού και αυτές συντελούν στην μείωση της διηλεκτρικής ικανότητας. Γενικά ο χώρος θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν απομονωμένος και καθαρός. Ο χώρος αποθήκευσης επίσης είναι σημαντικός αφού και αυτός θα πρέπει να διατηρεί το υλικό σε συγκεκριμένα όρια θερμοκρασίας και υγρασίας. Είναι επιθυμητό η χρήση του υλικού σε ημερομηνίες όσο το δυνατόν πιο κοντά στην ημερομηνία παραγωγής. Τα στελέχη των σπειρών αφού καλυφθούν με την ρητίνη σε συγκεκριμένη διάσταση, διάσταση που καθορίζεται από την γεωμετρία του καναλιού του πυρήνα, τοποθετούνται εντός καλουπιού που φέρει την ίδια γεωμετρία με το κανάλι. Το καλούπι είναι κατασκευασμένο από σίδηρο, αποτελείται από τρία τμήματα και φέρει αντιστάσεις και αισθητήρες θερμοκρασίας ώστε να είναι ελεγχόμενη η θερμοκρασία που αυτό αναπτύσσει. Μεταξύ της επιφάνειας του καλουπιού και της επιφάνειας της ρητίνης παρεμβαίνει τεφλόν ώστε να αποφευχθεί η εισχώρηση της ρητίνης στους πόρους του μετάλλου που θα προκαλέσει δυσκολίες κατά την αφαίρεση του στελέχους από το εσωτερικό του καλουπιού. Το τεφλόν επίσης εξυπηρετεί τον γρήγορο καθαρισμό του καλουπιού. Το καλούπι, το οποίο είναι συγκεκριμένο για κάθε τύπο κινητήρα ή γεννήτριας τοποθετείται πάνω σε ειδικά καβαλέτα που φέρουν υδραυλικές πρέσες και στους δύο άξονες (οριζόντιο και κατακόρυφο). Ο αριθμός των καβαλέτων καθορίζεται από το μήκος του στελέχους της σπείρας. Οι παλιότερες μηχανές 21

22 χρησιμοποιούσαν κοχλιοφόρους άξονες στην θέση που σήμερα τοποθετούνται οι υδραυλικές πρέσες. Η θερμοκρασία και ο χρόνος που απαιτείται για να αποκτήσει η ρητίνη την διηλεκτρική και μηχανική ικανότητα της καθορίζεται από τον πάροχο της ρητίνης. Αποδεικνύεται ότι και η πίεση που ασκείται συντελεί στην ποιότητα του διηλεκτρικού και μάλιστα δεν απαιτείται μόνο η πίεση να έχει υψηλή τιμή αλλά και σταθερή κατά την διεργασία αυτή. Ένας ακόμη πολύ σημαντικός παράγοντας της καλής λειτουργίας της μηχανής που εντάσσεται στην πρώτη κατηγορία είναι και η προσοχή που πρέπει να επιδεικνύεται στις ακριβείς διαστάσεις του μονωτικού υλικού. Όπως έχει ήδη αναφερθεί ο πυρήνας των μηχανών είναι ένα σύνολο δυναμοελασμάτων τα οποία τοποθετούνται δίπλα και αφού συμπιεστούν έτσι ώστε να επιτευχθεί η καλύτερη δυνατή επαφή μεταξύ των γειτονικών ελασμάτων συγκολλούνται. Έτσι τα κανάλια που δημιουργούν παρουσιάζουν τις ίδιες διαστάσεις και θεωρούνται δεδομένα. Κατά την κατασκευή λοιπόν του μονωτικού υλικού θα πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή κυρίως στο πλάτος και στο βάθος που παρουσιάζει το διηλεκτρικό μια και μικρότερες διαστάσεις από τις επιθυμητές σε συνδυασμό με κακό εμποτισμό βερνικιού θα επιτρέπει την ταλάντωση των στελεχών εντός του αυλακιού με άμεσο αποτέλεσμα την φθορά της μόνωσης που συνεπάγεται μείωση της ζωής της μηχανής σε σχέση με τον προβλεπόμενο μέσο όρο. Η ταλάντωση αυτή οφείλεται στην αλληλεπίδραση των γειτονικών σπειρών. Αυτές διαρρέονται από ρεύματα τα οποία ασκούν δυνάμεις στις σπείρες της γειτονίας τους. Όταν δημιουργούνται στελέχη με διαστάσεις μεγαλύτερες από τις επιθυμητές πολλές φορές οι τεχνίτες επιλέγουν να τις μειώσουν τρίβοντας τα στελέχη με λίμες ή με γυαλόχαρτα. Αυτή η διαδικασία όμως ταλαιπωρεί το μονωτικό υλικό, αλλά και μπορεί να οδηγήσει τοπικά σε διαστάσεις μικρότερες, δημιουργώντας σημεία στα οποία αναπτύσσονται φαινόμενα κορόνα. Τα δυναμοελάσματα κόβονται από ειδικές πρέσες και είναι όλα ίδια μεταξύ τους, έχουν όμως μια μικρή ανομοιομορφία στα σημεία κοπής τους γεγονός που οφείλεται στο υλικό. Η ανομοιογένεια αυτή φαίνεται στις εικόνες 3-1 και 3-2. Λόγω των ρευμάτων διαρροής αλλά και του υψηλού ηλεκτρικού πεδίου αναπτύσσονται μερικές εκκενώσεις στα σημεία εκείνα που μεταξύ του μονωτικού υλικού και του μετάλλου υπάρχει αέρας. Τα νημάτια που αναπτύσσονται αποτελούν επιπρόσθετες απώλειες, προκαλούν τοπική αύξηση της θερμοκρασίας σε υψηλά επίπεδα στις περιοχές ανάπτυξης τους με συνέπεια την καταπόνηση του υλικού που οδηγεί πολλές φορές και στην αλλαγή της χημικής του σύστασης. Για τον λόγο αυτό γίνεται χρήση ειδικών βερνικιών που περιέχουν άνθρακα σε διαφορετικό ποσοστό και τοποθετούνται με επάλειψη πάνω στο μονωτικό υλικό με σκοπό την ελεγχόμενη ανάπτυξη τους σε περιοχές που αναφέρθηκαν παραπάνω και την οδήγηση των ρευμάτων διαρροής από τα σημεία επαφής του μετάλλου με το στρώμα του βερνικιού. Η χρήση αυτών των βερνικιών μειώνει κατά πολύ τις μερικές εκκενώσεις που συναντώνται σε ηλεκτρικές μηχανές μέσης τάσης (σχήμα 3-1). 22

23 Εικόνα 3-1 Δυναμοελάσματα όπως φαίνονται μέσα από τον πυρήνα (Διακρίνονται τα κενά που σχηματίζονται μεταξύ γειτονικών ελασμάτων ) Εικόνα 3-2 Τα κενά που αναπτύσσονται μεταξύ των ελασμάτων από άλλη οπτική 23

24 Σχήμα 3-1 Σημεία τοποθέτησης αγώγιμου και ημιαγώγιμου βερνικιού 3.3 Προβλήματα κατά την λειτουργία Η φυσική γήρανση του υλικού, η γήρανση η οποία οφείλεται στην θερμική καταπόνηση που δέχεται το μονωτικό υλικό λόγω της ανάπτυξης μεγάλων τιμών ρευμάτων διαρροής και των δινορευμάτων που αναπτύσσονται στα δυναμοελάσματα, η γήρανση η οποία οφείλεται στην θερμική καταπόνηση λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας των τυλιγμάτων εξαιτίας επιπρόσθετων μηχανικών τριβών που συναντώνται στους χώρους έδρασης είναι αιτίες που συντελούν στην μείωση του χρόνου λειτουργίας μιας μηχανής. Η επιλογή του υλικού καθορίζεται από την ικανότητα του να διατηρεί την χημική του σύσταση και τις ιδιότητες του σταθερές στο χρόνο, να μην επηρεάζεται εύκολα από ενδογενείς (ρεύμα διαρροής μερικές εκκενώσεις) και εξωγενείς παράγοντες (ρεύμα αγωγών, δινορεύματα, χημική διάβρωση, θλιπτικές δυνάμεις). Η ανάπτυξη ρευμάτων εντός της μηχανής συνεπάγεται και αύξηση των θερμικών απωλειών σύμφωνα με την σχέση I 2 R. Εάν η θερμότητα που παράγεται δεν μπορεί να απαχθεί οδηγεί στην αύξηση της θερμοκρασίας του μονωτικού. Μικροσκοπικά αυτό δηλώνει ότι μέρος της εκλυόμενης ενέργειας αυξάνει την κινητική ενέργεια των ελεύθερων ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια αυτά συγκρούονται με το κρυσταλλικό πλέγμα ελευθερώνοντας ηλεκτρόνια με άμεσο αποτέλεσμα την αύξηση του ρεύματος διαρροής και επομένως αυξάνοντας ακόμη περισσότερο την θερμοκρασία του μονωτικού. Η αύξηση της θερμοκρασίας σε ιδιαίτερα μεγάλες τιμές οδηγεί το μονωτικό σε οριακές καταστάσεις. Υπό την επίδραση αυτών των υψηλών θερμοκρασιακών τιμών το μονωτικό υλικό εκφυλίζεται χάνοντας τις χημικές και μηχανικές του ιδιότητες. Αποτέλεσμα των παραπάνω είναι τελικά η διάσπαση του μονωτικού υλικού Παρακάτω φαίνεται η επίδραση της θερμοκρασίας στην ζωή των μονωτικών υλικών όπως αυτά διαχωρίζονται σε κλάσεις. 24

25 Σχήμα 3-2 Χρόνος ζωής μονωτικού ανάλογα με την θερμοκρασία λειτουργίας κατά NEMA Οι θλιπτικές δυνάμεις που αναπτύσσονται στο μονωτικό από την επίδραση των ρευμάτων των αγωγών αλλά κυρίως από την αλληλεπίδραση του στάτη με τον ρότορα είναι αιτίες που δημιουργούν επιπρόσθετα προβλήματα στην ποιότητα και στην συμπεριφορά του διηλεκτρικού. Όταν οι αγωγοί διαρρέονται από ηλεκτρικό ρεύμα ασκούνται δυνάμεις μεταξύ τους. Αυτό έχει σαν άμεσο αποτέλεσμα το μονωτικό υλικό να συμπιέζεται. Οι δυνάμεις αυτές δεν είναι ικανές να προκαλέσουν σημαντικά προβλήματα στην στάσιμη λειτουργία. Στην μεταβολή του φορτίου και κυρίως στις εκκινήσεις, στην περίπτωση των κινητήρων, καθώς και κατά την τροφοδότηση ενός φορτίου ή από κάποιο βραχυκύκλωμα στην περίπτωση μιας γεννήτριας, οι τιμές των ρευμάτων μπορούν να προκαλέσουν δυνάμεις, οι οποίες καταπονούν το μονωτικό υλικό και σε βάθος χρόνου μπορούν να οδηγήσουν στην δημιουργία ρωγμών στο υλικό. Αποτέλεσμα αυτών των ρωγμών είναι η μεταβολή ουσιαστικά της γεωμετρίας του μονωτικού, αφού σ αυτές εισέρχεται αέρας ή μικροσωματίδια όπως είναι αυτά που παράγονται κατά την τριβή των ψυκτρών πάνω στα δακτυλίδια δακτυλιοφόρων δρομέων ή σωματιδίων που προέρχονται από φθορές μεταλλικών μερών της μηχανής με άμεσο αποτέλεσμα την εξασθένηση του επιπέδου μόνωσης του υλικού. 25

26 Σχήμα 3-3 Ασκούμενη δύναμη λόγω αλληλεπίδρασης ρευματοφόρων αγωγών διαφορετικών σπειρών Οι ελκτικές και οι απωστικές δυνάμεις που αναπτύσσονται σε κάθε κύκλο του ρεύματος μεταξύ των στελεχών δύο διαφορετικών σπειρών που βρίσκονται εντός του ίδιου καναλιού μπορούν να αποτελούν πρόβλημα όταν αυτά δεν είναι σταθερά. Αυτό συμβαίνει όταν τα υπόσφηνα δεν έχουν το απαιτούμενο πάχος με αποτέλεσμα τα στελέχη να έχουν τον χώρο ώστε να ταλαντωθούν. Η συνεχής ταλάντωση στην οποία υπόκεινται φθείρει την μόνωση με αποτέλεσμα την τελική καταστροφή της. Καθώς κινείται μέσα στο κανάλι η σπείρα, το μονωτικό τρίβεται πάνω στα τοιχώματα του πυρήνα. Έτσι μειώνονται οι διαστάσεις του με αποτέλεσμα το φαινόμενο αυτό να γίνεται περισσότερο έντονο στον χρόνο. Όταν διαπιστωθεί ότι μια μηχανή εμφανίζει αυτό το πρόβλημα αφαιρούνται προσεκτικά οι σφήνες, αφαιρούνται τα υπόσφηνα και αντικαθίστανται από κυματοειδή υπόσφηνα. Στη συνέχεια τοποθετούνται και πάλι οι σφήνες και η περιέλιξη εμβαπτίζεται και πάλι σε ειδική λεκάνη που περιέχει βερνίκι. 26

27 Σχήμα 3-4 Η ύπαρξη του διακένου επιτρέπει στα στελέχη να κινούνται λόγω ελκτικών και απωστικών δυνάμεων. Οι κινήσεις αυτές χαρακτηρίζονται τυχαίες μια και δεν εκτελούν σε κάθε κύκλο του ρεύματος την ίδια διαδρομή. Τέλος, οι δυνάμεις που αναπτύσσονται λόγω δράσης αντίδρασης (σε συνδυασμό με της ηλεκτρικές δυνάμεις) και εντοπίζονται στον χώρο των κεφαλών των περιελίξεων αποτελούν έναν ακόμη πολύ σημαντικό παράγονται ο οποίος επηρεάζει δυσμενώς το μονωτικό υλικό. Σύμφωνα με την αρχή διατήρησης της ενέργειας σε ένα κλειστό σύστημα, καθώς ο ρότορας αρχίζει να περιστρέφεται προς μια κατεύθυνση για να διατηρηθεί το σύστημα σταθερό η περιέλιξη τείνει να περιστραφεί προς την αντίθετη κατεύθυνση. Βέβαια αφού η περιέλιξη βρίσκεται στο σταθερό μέρος της μηχανής (ο πυρήνας είναι ηλεκτροκολλημένος στο περίβλημα της μηχανής) το τμήμα των σπειρών που βρίσκεται εντός των καναλιών του πυρήνα συμπιέζεται στα μεταλλικά τοιχώματα που ορίζουν τα κανάλια του πυρήνα (φαινόμενο που περιγράφηκε στην προηγούμενη παράγραφο). Τα τμήματα που συγκροτούν τις κεφαλές της περιέλιξης συγκρατούνται μεταξύ τους με ειδικά δεσίματα τοποθετημένα σε καθορισμένες αποστάσεις ανάλογα με την ισχύ και τον τύπο της μηχανής. Εικόνα 3-3 Κινητήρα Siemens 1250kW Διακρίνονται δύο σειρές δεσιμάτων στην κεφαλή των άκρων 27

28 Αυτά συγκρατούν σταθερή την απόσταση μεταξύ των γειτονικών σπειρών, επιτρέπουν όμως την μικρή κίνηση (η δύναμη που ασκείται τείνει να περιστρέψει την κεφαλή) των τμημάτων της περιέλιξης που βρίσκονται εκτός του πυρήνα. Η κίνηση αυτή όμως καταπονεί σε μεγάλο βαθμό το μονωτικό υλικό που βρίσκεται στα όρια που καθορίζουν το πρώτο και το τελευταίο δυναμοέλασμα του πυρήνα. Λόγω της γεωμετρίας της κατασκευής του πυρήνα στα άκρα των καναλιών σχηματίζονται αιχμές. Έτσι, η πίεση που ασκείται ανά μονάδα επιφάνειας στο μονωτικό είναι μέγιστη στα σημεία αυτά και φθίνει προς το εσωτερικό του καναλιού λαμβάνοντας μια ελάχιστη σταθερή τιμή όταν τα επίπεδα που οριοθετούν το μονωτικό και η πλευρική επιφάνεια του κάθε καναλιού εφάπτονται παράλληλα. Υπό την επίδραση των θλιπτικών δυνάμεων που αναπτύσσονται στα όρια του πυρήνα το μονωτικό υλικό αποκτά και πάλι ρωγμές ικανές να δεχτούν αέρα ή ακόμη χειρότερα αγώγιμα σωματίδια μειώνοντας σημαντικά την τιμή της αντίστασης του και γενικά επηρεάζοντας αρνητικά όλες εκείνες τις παραμέτρους που καθιστούν ένα μονωτικό ικανό. Επειδή η πίεση που δέχεται το μονωτικό είναι μεγαλύτερη σε αυτά τα σημεία οι ρωγμές εμφανίζονται ταχύτερα εδώ από οποιοδήποτε άλλο σημείο. Τέλος, οι δυνάμεις που αναπτύσσονται στα σημεία αυτά καταστρέφουν το μονωτικό υλικό μειώνοντας τα γεωμετρικά του χαρακτηριστικά (πάχος διηλεκτρικού μέσου μεταξύ αγωγών σπείρας και δυναμοελασμάτων). Η πλειοψηφία των βλαβών της περιέλιξης, που οδηγούν σε καταστροφικά για την συνδεσμολογία αποτελέσματα και οφείλονται σε ηλεκτρικά φαινόμενα, συναντούνται τις περισσότερες φορές σε αυτά τα σημεία. Η αναφορά σε ηλεκτρικά φαινόμενα γίνεται επειδή η περιέλιξη μπορεί να καταστραφεί από πτώση αντικειμένου που μπορεί να προέλθει είτε από την καταστροφή κάποιου ρουλεμάν ή από την αποκόλληση μέρος αντιβάρων είτε από την είσοδο νερού ή κάποιου άλλου παράγοντα που προκαλεί σημαντικά προβλήματα στο ηλεκτρικό κύκλωμα. Εικόνα 3-4 Πτώση αντικειμένου πάνω στην κεφαλή ( η πρόσκρουση κατέστρεψε μέρος του μονωτικού ) 28

29 Η φθορά των εδράνων ή του άξονα στο σημείο που εδράζει ένα ρουλεμάν είναι επίσης αιτία που μπορεί να οδηγήσει στην καταστροφή του τυλίγματος της περιέλιξης. Η μετατόπιση του ρότορα στο χώρο δημιουργεί ασύμμετρα κυκλώματα επιβαρύνοντας σε διαφορετικό βαθμό τις φάσεις της μηχανής. Στην χειρότερη περίπτωση μια τέτοια φθορά μπορεί να οδηγήσει σε άμεση επαφή τον ρότορα με τον πυρήνα (τρίψιμο πυρήνα). Η τριβή μεταξύ αυτών των δύο προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας των υλικών που εμπλέκονται στην διαδικασία αυτή. Η θερμοκρασία διαχέεται και στα υπόλοιπα υλικά επομένως και στην μόνωση των τυλιγμάτων. Αν δεν υπάρχουν κατάλληλοι ηλεκτρικοί ή μηχανικοί επιτηρητές (θερμικοί διακόπτες, ελεγκτές θερμοκρασίας και ταλάντωσης των ρουλεμάν) ώστε να διακοπεί η λειτουργία της μηχανής η υψηλή τιμή της θερμοκρασίας προκαλεί την καταστροφή της μόνωσης. Εικόνα 3-5 Δημιουργία καναλιού στον χώρο έδρασης του ρουλεμάν ( φαίνεται το προβληματικό τμήμα μπροστά ενώ πίσω διακρίνεται πως θα έπρεπε να είναι αυτό) 29

30 Εικόνα 3-6 Κινητήρας ο οποίος καταστράφηκε από τρίψιμο του δρομέα 30

31 Κεφάλαιο 4 : ΠΕΙΡΑΜΑ 4.1 Εισαγωγή Στο παρόν κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά ο τρόπος κατασκευής των δοκιμίων και όλα τα βήματα που ακολουθήθηκαν κατά την διάρκεια του πειράματος. Σκοπός της πειραματικής αυτής διαδικασίας ήταν να γίνει αντιληπτό πως οι διαφορετικές συνθήκες και τεχνολογίες κατασκευής μεταβάλλουν θετικά ή αρνητικά τη διηλεκτρική συμπεριφορά του μονωτικού υλικού που εφαρμόζεται σε μηχανές μέσης τάσης μέσω μεθόδων μετρήσεων DC/AC. Επίσης με την προσθήκη κάποιων στοιχείων προσομοιώθηκαν προβλήματα κατά την κατασκευή και λειτουργία των σπειρών και ελέγχθηκε η διηλεκτρική αντοχή των μονωτικών. 4.2 Κατασκευή δοκιμίων Συρμάτινοι αγωγοί Στην παρούσα εργασία κατασκευάστηκαν 10 δοκίμια, των οποίων το ηλεκτρικό κύκλωμα (πηνίο) φέρει την ίδια γεωμετρία. Διαχωρίζονται σε δύο ομάδες, η ομάδα Α που αποτελείται από 5 σπείρες που φέρουν έναν αγωγό και η ομάδα Β που αποτελείται από 5 σπείρες με δύο παράλληλα σύρματα. Και στις δύο περιπτώσεις γίνεται χρήση συρμάτων τα οποία είναι κατασκευασμένα από χαλκό κατά UNE EN (IEC / DIN 46433). Στην Α ομάδα ο χαλκός έχει επισμαλτωθεί μια φορά με βερνίκι ενώ στην Β έχει υποστεί διπλή επισμάλτωση Και στις δύο ομάδες εξωτερικά οι αγωγοί καλύπτονται με ειδικές ίνες κατασκευασμένες από γυαλί και βαμβάκι ώστε να προσδίδουν στον αγωγό ακόμη μεγαλύτερη μόνωση αλλά και να προστατεύουν το βερνίκι από φθορές κατά την επαφή του με άλλα αντικείμενα. Η χρήση ινών από βαμβάκι βοηθά στην κατακράτηση του βερνικιού κατά τον εμποτισμό της περιέλιξης αυξάνοντας την τελική αντίσταση του μονωτικού. Στην φωτογραφία που ακολουθεί φαίνονται τα τρία στρώματα που χαρακτηρίζουν έναν συρμάτινο αγωγό μέσης τάσης και στο σχήμα τα τρία στρώματα του σύρματος. 31

32 Εικόνα 4-1 Διακρίνονται τα τρία στρώματα του συρμάτινου αγωγού. Ο χαλκός αριστερά, το μονωτικό πολυεστερικό (καφέ επιφάνεια) και η ταινία από μίκα (ασημένιο τμήμα) Σχήμα 4-1 Φαίνεται η τομή ενός αγωγού. Με πορτοκαλί χρώμα διακρίνεται ο χαλκός, στον οποίο έχουν καμπυλωθεί οι άκρες, με μαύρο η επισμάλτωση και με γκρι οι ίνες γυαλιού και βάμβακα. 32

33 Τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της τομής των συρμάτων για τις δύο ομάδες φαίνονται στον παρακάτω πίνακα. Τα μήκη D1, D2, D3 και C1, C2, C3 εκφράζουν το πλάτος και το ύψος του αγωγού. Ο δείκτης 1 περιλαμβάνει μόνο τον χαλκό, ο 2 τον χαλκό με την επισμάλτωση και ο δείκτης 3 περιλαμβάνει και το περίβλημα με τις ίνες. ΠΛΑΤΟΣ ΥΨΟΣ D1 D2 D3 C1 C2 C3 ΟΜΑΔΑ Α 8.01 mm 8.17 mm 8.36 mm 2.41 mm 2.61 mm 2.83 mm ΟΜΑΔΑ Β 4.51 mm 4.69 mm 4.92 mm 2.51 mm 2.69 mm 2.93 mm Περιγραφή κατασκευής πηνίων Αρχικά, υπολογίστηκε το μέσο μήκος που ορίζει η περίμετρος της σπείρας και κατασκευάστηκαν πηνία που έχουν μορφή όμοια με την μορφή που παρουσιάζουν τα πηνία της εικόνας 4.2. Η μορφή αυτή είναι αναγκαία, αφού έτσι είναι εφικτή η τοποθέτηση των στροφών του πηνίου σε παράλληλη θέση η μια ως προς την άλλη σε κάθε τύπο πηνίου (ένας αγωγός, παράλληλοι αγωγοί, ειδική πλέξη σε πηνίο μεγάλου αριθμού στροφών). Στο πείραμα αυτό δημιουργήθηκαν δύο τύποι πηνίων. Η ομάδα Α που αποτελείται από πηνία που έχουν 8 στροφές και συγκροτούνται από έναν αγωγό και η ομάδα Β από πηνία 7 στροφών και δύο παράλληλων συρμάτων. Όταν ολοκληρωθεί το κάθε πηνίου τυλίγεται με μία ταινία συγκράτησης ώστε να διατηρηθεί σταθερή η δομή του. Εικόνα 4-2 Πρώτο στάδιο δημιουργίας του πηνίου μιας σπείρας. 33

34 Εικόνα 4-3 Μηχανή κατασκευής αδιαμόρφωτων πηνίων Η όλη διαδικασία πραγματοποιείται σε μία μηχανή περιέλιξης. Τα καρούλια των συρμάτων τοποθετούνται πάνω σε καβαλέτα, έτσι ώστε να μπορούν να περιστρέφονται μόνο υπό την επίδραση κάποιας δύναμης. Η μηχανή περιέλιξης είναι ουσιαστικά μια σύνθετη μηχανή περιστροφής αφού με την χρήση ενός μηχανικού συμπλέκτη μπορεί να περιστρέφει τον κεντρικό άξονα της με διαφορετική ταχύτητα ανά μονάδα χρόνου ανάλογα με την εργασία που πρόκειται να πραγματοποιηθεί σε αυτήν. Στην προκειμένη περίπτωση επιλέγεται μικρός αριθμός στροφών ανά λεπτό ώστε να υπάρχει καλή εποπτεία της κατασκευής του πηνίου. Επιλέγεται το κατάλληλο καλούπι στο οποίο θα τοποθετηθούν οι στροφές του σύρματος των δύο ομάδων. Η επιλογή αυτή γίνεται με βάση το πλάτος του σύρματος αλλά και από την επιλογή του αριθμού των παράλληλων συρμάτων. Έτσι για τις δύο ομάδες έγινε επιλογή ενός καλουπιού με εσωτερικό πλάτος 8.4 mm (Α ομάδα) και ενός 9.5 mm (Β ομάδα). Με τον όρο εσωτερικό πλάτος αναφέρεται το πλάτος που ορίζουν τα τοιχώματα του καναλιού στο οποίο τοποθετούνται μια μια οι στροφές του πηνίου. Τα καλούπια αυτά τοποθετούνται επί της μηχανής στο κατάλληλο μήκος έτσι ώστε να καλύπτεται η απαιτούμενη περίμετρος του πηνίου που κατασκευάζεται. Η μηχανή επίσης φέρει ειδικό μηχανισμό που ασκεί ελεγχόμενη πίεση μέσω αέρα στον αγωγό ώστε η τάνυση του να είναι αρκετή και να μην εμφανίζονται κενά μεταξύ των στροφών του πηνίου. Όταν ολοκληρωθεί το πηνίο τυλίγεται με ταινία συγκράτησης και κόβεται το σύρμα. Το σημείο αυτό ορίζει και το έξω άκρο του πηνίου. Στη συνέχεια, βάφονται με ηλεκτρομονωτικό βερνίκι περιέλιξης (Electrotek 428) τα πηνία μεταξύ των σημείων που ορίζουν το ευθύ τμήμα των σπειρών στην τελική τους μορφή ώστε κατά την διαδικασία που δημιουργούνται οι καμπύλες των σπειρών να μην χάσουν τα παράλληλα σύρματα την γεωμετρία τους (ορθογωνική μορφή). Οι υπό κατασκευή σπείρες μένουν σε αυτή την μορφή για ένα εικοσιτετράωρο με σκοπό την πήξη του βερνικιού. Μετά το πέρας του εικοσιτετραώρου ακολουθεί το επόμενο βήμα κατά το οποίο και το πηνίο παίρνει την τελική του μορφή 34

35 Σε αυτή την φάση πρέπει να γίνει μια εισαγωγή για την γενική μορφή των σπειρών ούτως ώστε ο αναγνώστης να μπορεί να αντιληφθεί καλύτερα και τους λόγους που τα πηνία που περιγράφηκαν παραπάνω υπόκεινται σε αυτή την διαδικασία. Όπως είναι γνωστό στις ηλεκτρικές μηχανές, ο πυρήνας έχει κυλινδρική μορφή και αποτελείται από μεγάλο αριθμό αυλακιών αφού τα ηλεκτρικά κυκλώματα συγκροτούνται από διανεμημένα τυλίγματα. Τα αυλάκια αυτά, μπορούμε να πούμε, κοιτούν το νοητό κέντρο του κυλίνδρου και επομένως σχηματίζουν μεταξύ τους γωνίες, οι οποίες εξαρτώνται από τον αριθμό των διανεμημένων τυλιγμάτων και από τους πόλους της μηχανής. Συνεπώς, τα επίπεδα που ορίζουν τα στελέχη μιας σπείρας δεν είναι παράλληλα μεταξύ τους αλλά σχηματίζουν γωνία. Η γωνία αυτή είναι πολύ σημαντική, αφού μικρή απόκλιση αυτής κάνει αδύνατη την εισαγωγή της σπείρας εντός των καναλιών που ορίζουν το βήμα. Ως βήμα ορίζεται ο αριθμός των καναλιών μεταξύ των οποίων τοποθετούνται τα στελέχη της ίδιας σπείρας. Εικόνα 4-4 Υδραυλική μηχανή διαμόρφωσης 35

36 Εικόνα 4-5 Μηχανή διαμόρφωσης σπειρών, διακρίνονται τα έμβολα ελαίου και οι θέσεις που τοποθετούνται τα ευθύγραμμα τμήματα της σπείρας Τα αδιαμόρφωτα πηνία, αφού το βερνίκι έχει στερεοποιηθεί τοποθετούνται με την σειρά στην μηχανή που θα τους δώσει την απαιτούμενη μορφή (εικόνες 4.4 και 4.5). Αφού οριστεί η γωνία που θα πρέπει να έχει το κάθε στέλεχος αλλά και το μήκος του ευθύ τμήματος D (σχήμα 4.2) είτε μηχανικά είτε υδραυλικά τα τμήματα D τοποθετούνται σε απόσταση ίση με την απόσταση του καθορισμένου βήματος. Ουσιαστικά, ενώ τα τμήματα αυτά βρίσκονταν αρχικά στο ίδιο κατακόρυφο επίπεδο απομακρύνονται από αυτό εκτελώντας δύο διαφορετικά κυκλικά τόξα. Η κίνηση αυτή αναγκάζει και τα καμπύλα τμήματα του αρχικού πηνίου, τα οποία βρίσκονται σε μια αρχική απόσταση μεταξύ τους να έρθουν σε μία νέα πιο μικρή, διατηρώντας την περίμετρο του πηνίου σταθερή. Η τελική μορφή της σπείρας φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. 36

37 Εικόνα 4-6 Όψη πηνίων πριν την κατασκευή της μόνωσης Οι σπείρες που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτό το πείραμα κατασκευάστηκαν σε μηχανές και των δύο τύπων, δηλαδή και με την χρήση κοχλιοφόρου άξονα αλλά και υδραυλικά. Η διαφορά των δύο αυτών τύπων περιορίζεται στον χρόνο κατασκευής των σπειρών αφού η συγκράτηση των τμημάτων της σπείρας γίνεται με παραπλήσιο τρόπο και οδηγεί σε όμοιες σπείρες. Κατά το στάδιο αυτό μετρήθηκε ότι ο χρόνος που απαιτείται για την κατασκευή με τον πρώτο τύπο μηχανής είναι περίπου 15 ενώ με τον δεύτερο 10. Ακολουθούν φωτογραφίες στις οποίες φαίνονται τα κρίσιμα μέρη μιας σπείρας καθώς και πίνακας στον οποίο συγκεντρώνονται οι διαστάσεις των τμημάτων αυτών. 37

38 Εικόνα 4-7 Χαρακτηριστικά μήκη της υπό κατασκευή σπείρας Εικόνα 4-8 Διαστάσεις κεφαλών 38

39 Εικόνα 4-9 Γωνία στελέχους εξωτερικού άκρου Εικόνα 4-10 Γωνία στελέχους εσωτερικού άκρου 39

40 Διαστάσεις δοκιμίων A Εσωτερικό μήκος (χωρίς καμπύλη) 89 cm B Εξωτερικό μήκος (με την καμπύλη) 91 cm C Μέγιστο εσωτερικό μήκος μεταξύ των κεφαλών 116 cm D Μέσο ύψος σπασίματος 10 cm E Μέσο μήκος εσωτερικού άκρου 20 cm F Μέσο μήκος εξωτερικού άκρου 20 cm G Μήκος άκρων 18 cm < a Γωνία στελέχους εξωτερικού άκρου 32 o < b Γωνία στελέχους εσωτερικού άκρου 25 o Πίνακας 1 Διαστάσεις δοκιμίου Περιγραφή κατασκευής μόνωσης Το βήμα που ακολουθεί είναι και το περισσότερο σημαντικό αφού σε αυτό προσομοιώνουμε ουσιαστικά τα προβλήματα που συναντώνται στης πραγματικές μηχανές τόσο κατά την κατασκευή όσο και κατά την λειτουργία τους. Κατά την διαδικασία αυτή απαιτείται η ταινία που είναι από θερμοσκληρυνόμενη ρητίνη να καλύπτει όλο το ευθύ τμήμα της σπείρας. Το τμήμα αυτό καλύπτεται με 8 στρώσεις ταινίας έτσι ούτως ώστε να δημιουργηθεί τελικά το μονωτικό το οποίο θα παρουσιάζει για την ομάδα Α και Β τα παρακάτω χαρακτηριστικά. Πλάτος Ύψος Ομάδα Α 13.3 mm 26 mm Ομάδα Β 13.2 mm 23.2 mm Δημιουργήθηκαν δοκίμια με περισσότερες στρώσεις ώστε να παρατηρηθεί η επίδραση περισσότερων στροφών στα χαρακτηριστικά του μονωτικού αλλά και δοκίμια με λιγότερες στρώσεις λόγω της δυσκολίας τύλιξης της ταινίας που χρησιμοποιήθηκε. Η δυσκολία αυτή οφείλεται στην ταινία, της οποίας η ημερομηνία παραγωγής ήταν αρκετά παλαιότερη από την ημερομηνία διεξαγωγής του πειράματος. Όταν ολοκληρώθηκε η περιτύλιξη της ταινίας το συνολικό πλάτος που εμφάνιζε το ευθύ τμήμα της σπείρας ήταν 14.5 mm. Εδώ θα πρέπει να αναφερθεί ότι για λόγους ευκολίας και πρακτικότητας η ταινία κάλυψε μέρος του τμήματος D, λίγο μεγαλύτερο από το μήκος που ορίζει ο πυρήνας της μηχανής. Γίνεται αναφορά στον πυρήνα της μηχανής γιατί ουσιαστικά τα δοκίμια που κατασκευάστηκαν αποτελούν πραγματικές σπείρες κινητήρα Alsthom 1300 kw 1485 rpm. Επίσης γίνεται αναφορά στην πρακτικότητα της κατασκευής και αυτό γιατί η διαδικασία της θερμοσκλήρυνσης έγινε με καλούπια μικρότερα από τα πραγματικά για λόγους που θα εξηγηθούν παρακάτω. Ο μέσος χρόνος ολοκλήρωσης της διαδικασίας αυτής για κάθε σπείρα ήταν μια ώρα και σαράντα πέντε λεπτά. 40

41 Εικόνα 4-11 Επίστρωση της σπείρας με ταινία θερμοσκληρυνόμενης ρητίνης Εικόνα 4-12 Φαίνονται σπείρες σε διάφορα στάδια κατασκευής Χαρακτηριστικά πλευρών δοκιμίων Το ένα στέλεχος κάθε δοκιμίου δημιουργήθηκε ακολουθώντας όλες εκείνες τις απαραίτητες διαδικασίες οι οποίες θωρακίζουν το μονωτικό υλικό με σκοπό το μονωτικό να αποκτήσει την καλύτερη διηλεκτρική συμπεριφορά. Έτσι λοιπόν κατασκευάστηκαν σε χώρο καθαρό από σωματίδια, με μικρή υγρασία, έγιναν οι απαραίτητες διαδικασίες ώστε να μην εισέλθουν στο υλικό ξένα σώματα, τοποθετήθηκαν 8 στρώσεις ταινίας παρασκευής 2014 με προσοχή, ώστε να μην εγκλωβιστεί εντός του μονωτικού αέρας και η διαδικασία της σκλήρυνσης της ρητίνης έγινε σύμφωνα με τα πρότυπα που ορίζει ο κατασκευαστής (σχήμα 4.2 στέλεχος χρώματος πορτοκαλί). Οι πλευρές αυτών των δοκιμίων θα αναφέρονται με Ν, ακολουθεί ο αριθμός του στελέχους και το πρόθεμα BG. 41

42 Σχήμα 4-2 Τα υπόλοιπα στελέχη ονομάστηκαν ως Ν, το νούμερο του δοκιμίου και το πρόθεμα GR (σχήμα 4.2 χρώματος μπλε) και στα οποία έγιναν τα εξής: Ν1GR, η σπείρα αυτή αποτελείται από έναν αγωγό στον οποίο τοποθετήθηκαν 6 στρώσεις μονωτικού το οποίο παρασκευάστηκε το 2012 και η αποθήκευση του έγινε σε χώρο ο οποίος επηρεάζεται έμμεσα από τις συνθήκες περιβάλλοντος (υψηλή θερμοκρασία τους καλοκαιρινούς μήνες, ιδιαίτερη υγρασία τους υπόλοιπους). Η ταινία αυτή είχε αποκτήσει μια χαρακτηριστική σκληρότητα που δεν επέτρεπε την εύκολή επίστρωση της. Μια τέτοια ταινία προδιαθέτει αυξημένη αποθήκευση αέρα εντός του μονωτικού. Ν2GR, στην σπείρα αυτή έγινε χρήση ταινίας του 2014, ασκήθηκε σε αυτήν όμως ιδιαίτερη τάνυση με αποτέλεσμα να μπορέσουν το πάχος των 14.5 mm να το καλύψουν 11 στρώσεις της. Ν3GR, στην σπείρα αυτή θέλοντας να δούμε πώς η υγρασία επηρεάζει τα χαρακτηριστικά του υλικού προκαλέσαμε φαινόμενο αυξημένης υγρασίας ψεκάζοντας το μονωτικό με νερό. Επειδή ο εμποτισμός του μονωτικού με υγρασία αποτελούσε στοχαστικό φαινόμενο θέλοντας να δοθεί μια ερμηνεία στα προβλήματα που δημιουργεί η αυξημένη υγρασία, η πλευρά του άκρου παρουσιάζει μεγαλύτερη τιμή από την αντίστοιχη της άλλης πλευράς. Ο εμποτισμός της υγρασίας έγινε μεταξύ του 15 και 20 cm από τα άκρα του τμήματος D προς το στέλεχος. Οι επόμενες 3 σπείρες αποτελούνται από παράλληλους αγωγούς και ειδικότερα : Ν4GR, στην σπείρα αυτή έγινε χρήση ταινίας του 2014, ασκήθηκε σε αυτήν όμως ακόμη περισσότερη τάνυση (σε σχέση με την Ν2) με αποτέλεσμα να μπορέσουν το πάχος των 14.5 mm να το καλύψουν 13 στρώσεις. Ν5GR, στην συγκεκριμένη σπείρα δημιουργήθηκαν αεροθύλακες μεταξύ των συρμάτων και του μονωτικού υλικού από την πλευρά των άκρων, ενώ από την αντίθετη πλευρά έγινε εισαγωγή οργανικής ύλης (τρίχας) περίπου στο μέσο του πάχους του μονωτικού υλικού. Ν6GR, στην σπείρα αυτή τοποθετήθηκαν 5 στρώσεις ταινίας του Ν7GR, το μονωτικό υλικό αυτής της σπείρας κατασκευάστηκε με ταινία του 2014, έγινε με 13 στρώσεις αλλά σε χρόνο αρκετά μικρότερο του προαπαιτούμενου, δηλαδή 30 στους C. 42

43 Ν8GR, αυτή είναι και η πιο σύνθετη σπείρα αφού περιέχει στην πλευρά του άκρου ρινίσματα σιδήρου, στο μέσον μεταλλική αιχμή και στο αντίθετο άκρο σωματίδια άνθρακα. Τόσο τα ρινίσματα όσο και ο άνθρακας τοποθετήθηκαν σε στρώσεις ξεκινώντας από την Τρίτη μέχρι και την έκτη. Ν9GR, το μονωτικό υλικό αυτής της σπείρας έχει απόκτηση την σταθερή δομή του αφού ψήθηκε στους C. Ν10GR, εδώ τοποθετήθηκε γράσο στην πλευρά των άκρων περίπου στο μέσο του πάχους του μονωτικού, ενώ από την άλλη πλευρά δημιουργήθηκαν αεροθύλακες και πάλι στο μέσο. Παρατήρηση Θα πρέπει να αναφερθεί ότι η προσπάθεια τοποθέτησης ταινίας παλαιότερης του 2012 ήταν αδύνατη Θερμοπρέσα Στην συνέχεια τα στελέχη τοποθετούνται στην θερμοπρέσα. Η θερμοπρέσα είναι ένα μηχάνημα το οποίο αποτελείται από έμβολα τα οποία δέχονται ελεγχόμενη μεταβαλλόμενη πίεση. Στην χειροκίνητη πρέσα τα στελέχη που δημιουργούνται είναι αποτέλεσμα πίεσης που ασκείται με την χρήση κοχλιοφόρων αξόνων. Εκεί η πίεση ορίζεται εμπειρικά με βάση των αριθμό των σπειρωμάτων. Στην υδραυλική η πίεση ασκείται υδραυλικά από έναν κινητήρα 2HP. Αυτός τροφοδοτεί τα έμβολα με λάδι αυξάνοντας ή μειώνοντας την πίεση την οποία και ασκούν σε ένα μεταλλικό καλούπι. Η πίεση ελέγχεται από δυο μανόμετρα, ένα που δείχνει την πίεση στο κύκλωμα του οριζόντιου άξονα και ένα στον κατακόρυφο. Η πίεση που ορίστηκε για την διαδικασία της σκλήρυνσης του μονωτικού είναι τα 100 και τα 300 BAR. Η επιλογή των 100 BAR αναφέρεται στην παλαιότερη θερμοπρέσα ενώ των 300 στην νέα μηχανή όπου το υδραυλικό κύκλωμα αυτής είναι κατασκευασμένο να μπορεί να δεχθεί τέτοιες πιέσεις. 43

44 Εικόνα 4-13 Θερμοπρέσα 100bar Εικόνα 4-14 Θερμοπρέσα 300bar 44

45 Το καλούπι στο οποίο φωλιάζει το στέλεχος αποτελείται από τρία μέρη, το κεντρικό ή η βάση που είναι το αποτέλεσμα ουσιαστικά τριών ορθογώνιων μεταλλικών λαμών (παραλληλογράμμων) τοποθετημένα όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, σταθερό τμήμα Α. Τα άλλα δύο τμήματα τα οποία είναι κινούμενα B, C είναι τα τμήματα πάνω στα οποία πατούν τα έμβολα. Σχήμα 4-3 Μέρη που συγκροτούν ένα μεταλλικό καλούπι. Στα μεγάλα κατακόρυφα σίδερα υπάρχουν δύο αυλάκια μέσα στα οποία τοποθετούνται ηλεκτρικές αντιστάσεις που θερμαίνουν το μέταλλο και κατά συνέπεια και την ταινία που περιβάλει τους αγωγούς του πηνίου της σπείρας. Πάνω σε αυτά τα τμήματα υπάρχουν και αισθητήρες που ελέγχουν κάθε στιγμή την τιμή της θερμοκρασίας. Οι εσωτερικές επιφάνειες των μετάλλων είναι υπενδεδυμένες με ειδικό αυτοκόλλητο φύλλο τεφλόν ώστε να μπορεί να αφαιρείται εύκολα το στέλεχος από το εσωτερικό του καλουπιού Αφού τοποθετηθεί το στέλεχος μέσα στο καλούπι η θερμοκρασία αυξάνεται μέχρι την τιμή των C. Από την στιγμή που οι αισθητήρες διακόψουν το ηλεκτρικό κύκλωμα των αντιστάσεων για πρώτη φορά λειτουργεί χρονοδιακόπτης που επιτρέπει την σπείρα να ψηθεί για μια ώρα στην θερμοκρασία αυτή. Μετά το πέρας αυτής της ώρας το στέλεχος παραμένει εντός του καλουπιού μέχρι η θερμοκρασία να μειωθεί σε τιμές κάτω των 50 0 C και αφαιρείται από την μηχανή. Στην συνέχεια τοποθετείται νέο στέλεχος και ακολουθείται η ίδια διαδικασία. 45

46 Εικόνα 4-15 Καλούπι, διακρίνονται τα τμήματα που το συγκροτούν, οι ηλεκτρικές αντιστάσεις και τα φύλλα τεφλόν που καλύπτουν τις επιφάνειες Γενικά, η παραπάνω περιγραφή αποτελεί διαδικασία ιδιαίτερα χρονοβόρα αφού μια σπείρα ολοκληρώνεται σε χρόνο περίπου τεσσάρων ωρών. Ακολουθεί το λιμάρισμα της σπείρας με σκοπό την απομάκρυνση αιχμών που μπορεί να δημιούργησε η ρητίνη κατά την μετατροπή της από ρευστό σε στερεό. Με την χρήση μικρομέτρου ελέγχεται το πάχος και το ύψος του μονωτικού και αν αυτά πληρούν τις προϋποθέσεις. Επίσης, γίνεται και οπτικός έλεγχος για να διαπιστωθεί αν τυχόν υπάρχουν αστοχίες στο μονωτικό. Το τύλιγμα των κεφαλών είναι το επόμενο βήμα όμως στην προκειμένη περίπτωση πραγματοποιήθηκε ένας μεγάλος αριθμός μετρήσεων για να ελεγχθεί η ικανότητα του μονωτικού υλικού που τοποθετήθηκε στα τμήματα των στελεχών της κάθε σπείρας. 46

47 4.3 Μετρήσεις με την χρήση MEGGER Αρχικά, πραγματοποιήθηκε ένας μεγάλος αριθμός μετρήσεων με την χρήση του οργάνου Megger για να παρατηρηθεί: α) η ωμική αντίσταση που παρουσιάζει το μονωτικό υλικό, β) το ρεύμα μετατοπίσεως και το ρεύμα διαρροής γ)αλλά και να διαπιστωθεί πώς οι προσμίξεις και οι ατμοσφαιρικές συνθήκες επηρεάζουν τις παραπάνω τιμές Εικόνα 4-16 Megger Το Megger είναι μια DC συσκευή μέτρησης. Αποτελείται από δύο κύρια ηλεκτρόδια, το ηλεκτρόδιο τάσης και το ηλεκτρόδιο μέτρησης ή ελέγχου. Το ηλεκτρόδιο τάσης τοποθετείται στο τύλιγμα του οποίου θέλουμε να μετρήσουμε την αντίσταση μόνωσης ή το ρεύμα διαρροής, ενώ το άλλο ηλεκτρόδιο τοποθετείται στο σώμα της μηχανής με σκοπό την μέτρηση του ρεύματος διαρροής. Το συγκεκριμένο όργανο είναι ψηφιακό της εταιρείας MEGGER με κωδικό BM25. Έχει την δυνατότητα να μεταβάλει την τιμή της τάσης από 0 μέχρι και τα 5000V. Ο χρόνος μέτρησης είναι και αυτός 47

48 μεταβλητός με μέγιστη τιμή τα 30 λεπτά. Με το BM25 είναι δυνατή η μέτρηση της αντίστασης του μονωτικού, το ρεύμα διαρροής και ο δείκτης πόλωσης PI. Πριν από οποιασδήποτε μέτρηση απαιτείται η επαφή του τυλίγματος να καθαρίζεται ώστε η αντίσταση επαφής να μειώνεται στην ελάχιστη δυνατή τιμή. Στο συγκεκριμένο πείραμα προσομοιώθηκε το κανάλι του πυρήνα με φύλλο αλουμινίου το οποίο κάλυπτε 70 cm μήκος που ορίστηκε ως το μήκος αναφοράς στις μετρήσεις που ακολουθήθηκαν. Προσπαθώντας όμως να διαπιστωθεί αν η κακή εφαρμογή του φύλου αυτού επί του μονωτικού αλλοιώνει τα αποτελέσματα έγινε μια σειρά μετρήσεων με την χρήση μόνο του φύλλου, με την χρήση του φύλου, μεταλλικών λάμων και σφικτήρων ώστε να ασκείται πίεση και να υπάρχει ικανοποιητική επαφή με το μονωτικό υλικό. Ακόμη έγιναν μετρήσεις με μεταλλικές και χάλκινες λάμες απευθείας στο μονωτικό και πάλι με χρήση σφικτήρων για την επίτευξη καλής επαφής στο προκαθορισμένο μήκος του μονωτικού υλικού. Το αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας ήταν ότι τελικά η χρήση μόνο του φύλλου δεν επηρεάζει ουσιαστικά τα αποτελέσματα των μετρήσεων. Εικόνα 4-17 Προσομοίωση του πυρήνα με χρήση φύλου αλουμινίου και μεταλλικών λαμών Μετά από αυτό το συμπέρασμα πραγματοποιήθηκαν σε όλα τα δοκίμια μετρήσεις τόσο για την αντίσταση μόνωσης και τον δείκτη πολώσεως όσο και για το ρεύμα διαρροής του μονωτικού υλικού. Σκοπός αυτών τον μετρήσεων ήταν να διαπιστωθεί εάν και πόσο επηρεάζεται το μονωτικό από την εισαγωγή ξένων σωμάτων. Η ανίχνευση ρευμάτων, με την συγκεκριμένη συσκευή μέτρησης, που μπορούν να αναδείξουν συγκεκριμένα προβλήματα ενός μονωτικού παρουσιάζει ιδιαίτερο 48

49 αντίσταση μόνωσης ΤΩ ενδιαφέρον λόγω της ευκολίας μετακίνησης του οργάνου σε δυσπρόσιτα σημεία ενός βιομηχανικού χώρου. Κατά την διαδικασία αυτή σε όλα τα δοκίμια τοποθετήθηκε στην εξωτερική επιφάνεια του μονωτικού υλικού φύλλα αλουμινίου πολύ μικρού πάχους (2/10 του mm) καλύπτοντας έτσι 70 cm από το συνολικό μήκος του μονωτικού έτσι ώστε να παρουσιάζουν όλα την ίδια γεωμετρία κατά την διαδικασία των μετρήσεων. Αρχικά έγινε προσπάθεια να οριστεί ο απαραίτητος χρόνος που απαιτείται μεταξύ διαδοχικών μετρήσεων ώστε το μονωτικό να εκφορτιστεί φυσικά και να επανέλθει στην αρχική κατάσταση του. Είναι γνωστό ότι κάθε φορά που σε ένα υλικό ασκείται σταθερό ηλεκτρικό πεδίο αυτό πολώνεται. Η πόλωση αυτή είναι τέτοια ώστε να αναιρεί κάθε φορά το πεδίο που αναπτύσσεται. Όταν όμως παύει το πεδίο το μονωτικό χρειάζεται κάποιο χρόνο για να επανέλθει στην αρχική του κατάσταση. Αν όμως η μέτρηση ξεκινήσει σε χρόνο μικρότερο από αυτόν τότε οι μετρήσεις του megger θα παρουσιάζουν μια αύξουσα πορεία. Οι μετρούμενες τιμές του megger αυξάνουν διαρκώς αφού ο χρόνος μέτρησης είναι 10min χρόνος πολύ μικρότερος από τον χρόνο που απαιτείται ώστε το υλικό να ολοκληρώσει το φαινόμενο της πόλωσης μια και το ρεύμα μετατόπισης δεν έχει μηδενιστεί. Με βάση τα παραπάνω έγινε μια σειρά δοκιμών και διαπιστώθηκε ότι με σταθερές ατμοσφαιρικές συνθήκες το συγκεκριμένο μονωτικό υλικό επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση σε χρόνο κοντά στις τριάμισι ώρες. Η διαδικασία που ακολουθήθηκε για τον προσδιορισμό του χρόνου παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα ενώ τα αποτελέσματα των μετρήσεων αυτών συγκεντρώνονται στο παράρτημα Β χρόνος μεταξύ συνεχόμενων μετρήσεων ώρα 2ώρες 3ώρες 4ώρες χρονος (h) Σχήμα 4-4 Αποκατάσταση αντίσταση μόνωσης σε σχέση με τον χρόνο Στο τμήμα αυτό του πειράματος χρησιμοποιήθηκε η πρότυπη σπείρα Ν3 BG. Πραγματοποιήθηκαν συνεχόμενες επιβολές τάσης 5000V στο δοκίμιο. Αρχικά, ο χρόνος μεταξύ δύο συνεχόμενων μετρήσεων ορίστηκε ως η μια ώρα και ακολούθησαν 15 τέτοιες μετρήσεις. Στις τελευταίες τρείς επιβολές η τιμή της αντίστασης παρουσίαζε την ίδια τιμή την χρονική στιγμή των 10 λεπτών. Μετά από αυτήν τη διαπίστωση ο χρόνος αυτός αυξανόταν κατά μια ώρα για κάθε 5 49

50 Ι (na) μετρήσεις. Όταν ο χρόνος αυτός άγγιξε τις 4 ώρες διαπιστώθηκε ότι η τιμή της αντίστασης μόνωσης του δοκιμίου παρέμενε σχεδόν σταθερή από τις πρώτες μετρήσεις. Έτσι ο ενδιάμεσος χρόνος μεταξύ δύο επιβολών μειώθηκε και παρατηρήθηκε ότι στις τριάμισι ώρες το μονωτικό επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση. Μετά από αυτήν την διαπίστωση άρχισε η μέτρηση και καταγραφή των αποτελεσμάτων τόσο της αντίστασης μόνωσης όσο και του ρεύματος διαρροής. Οι μετρήσεις αυτές πραγματοποιήθηκαν στην διάρκεια αρκετών ημερών ώστε να γίνει αντιληπτό κατά πόσο οι ατμοσφαιρικές συνθήκες επηρεάζουν τις μετρήσεις. Η διαπίστωση αυτή θα ήταν αρκετά σημαντική αφού όπως αναφέρθηκε παραπάνω το megger είναι όργανο το οποίο χρησιμοποιείται για τον έλεγχο μηχανών αρκετές φορές στον χώρο που αυτές λειτουργούν. Τυπικές καμπύλες της αντίστασης μόνωσης και του ρεύματος διαρροής φαίνονται στα παρακάτω σχήματα. Από τις καμπύλες αυτές παρατηρούμε ότι η μεταβολή του ρεύματος οφείλεται στο ρεύμα μετατόπισης Ι D που είναι αποτέλεσμα της ηλεκτρικής πόλωσης. Καθώς φθίνει το ρεύμα αυτό, το δοκίμιο διαρρέεται μόνο από το ρεύμα διαρροής. Αυτό είναι το ρεύμα που διαρρέει το μονωτικό και εξαρτάται από την φύση του υλικού αλλά και από τις προσμίξεις που μπορεί να επηρεάζουν την διηλεκτρική αντοχή του υλικού Συνολικό ρεύμα διαρροής χρόνος (min.) I(t) Σχήμα 4-5 Τυπική καμπύλη του ρεύματος που διαρρέει ένα στερεό μονωτικό τύπου μίκας Αφού το ρεύμα διαρροής μειώνεται η αντίσταση μόνωσης συνεχώς αυξάνει μέχρι μια μέγιστη τιμή, στην οποία σταθεροποιείται όταν και το ρεύμα αποκτήσει σταθερή τιμή. Ο λόγος της τιμής της αντίστασης μόνωσης την χρονική στιγμή των 10 min. προς την αντίστοιχη τιμή στο 1 min. ορίζει τον δείκτη πόλωσης PI. Ο δείκτης πόλωσης είναι καθαρός αριθμός και σε συνδυασμό με την τιμή της αντίστασης μόνωσης καθορίζει αν ένα μονωτικό παρουσιάζει ικανοποιητική διηλεκτρική αντοχή. (εμπειρικά έχει παρατηρηθεί ότι αν σε μια μηχανή μετρηθεί αντίσταση μόνωσης μικρότερη από 0,5GΩ και PI<2 τότε η μόνωση παρουσιάζει μικρή διηλεκτρική αντοχή). 50

51 Αντίσταση μόνωσης (ΤΩ) Τυπική καμπύλη αντίστασης μόνωσης Ν2GR 25/3/ C 45% 1014hPa χρόνος (min.) Σχήμα 4-6 Τυπική καμπύλη της αντίστασης μόνωσης ηλεκτρικής μηχανής 4.4 Μετρήσεις διηλεκτρικών απωλειών tanδ Η μέτρηση της εφδ αποτελεί ουσιαστικά και πάλι μέτρηση απωλειών που γίνονται αντιληπτές και πάλι με την μέτρηση ρευμάτων διαρροής εντός του μονωτικού. Σε αυτή την περίπτωση όμως η τάση επιβολής του δοκιμίου είναι εναλλασσόμενη με συχνότητα την συχνότητα του δικτύου δηλαδή 50 Hz. Η συσκευή μέτρησης που χρησιμοποιήθηκε στην διαδικασία κατασκευάστηκε από την SIVANANTA ELECTRONICS και είναι ιδιοκτησία της εταιρείας Αφοί Εμμ. Μαυράκου Ο.Ε. 51

52 Εικόνα 4-18 Εξοπλισμός της γέφυρας Όπως στην μέτρηση με την χρήση του megger έτσι και εδώ υπάρχουν δύο ηλεκτρόδια. Ένα που τροφοδοτεί το δοκίμιο με εναλλασσόμενη τάση μέχρι και 12kV και ένα ακόμη το ηλεκτρόδιο των μετρήσεων. Και σε αυτήν την περίπτωση ο πυρήνας προσομοιώνεται με την χρήση φύλλων αλουμινίου. Με την χρήση αυτού του μηχανήματος τροφοδοτείται το κάθε δοκίμιο με τάση σε συγκεκριμένα επίπεδα. Η κάθε μέτρηση ξεκινά με κατώφλι τα 1000V και αυξάνεται με βήματα των 500V μέχρι και την τιμή των 6kV με σκοπό την καταγραφή των απωλειών κατά την κανονική λειτουργία. Η μέτρηση των απωλειών σε διαφορετικά επίπεδα τάσης στόχο έχει την παρατήρηση έναρξης και μεταβολής των φαινομένων που λαμβάνουν χώρα εντός του μονωτικού (κεφάλαια 5, 6) σε αυτά τα επίπεδα τάσης. Κατά την διαδικασία αυτή έγιναν και μετρήσεις με τιμές τάσης 7,8,9 και 10kV ώστε να ελεγχθεί η συμπεριφορά του μονωτικού σε υπερτάσεις. Έγιναν περιοδικές μετρήσεις σε κάποιες σπείρες σε διάστημα τεσσάρων μηνών σε διαφορετικές ατμοσφαιρικές συνθήκες. Μια τυπική χαρακτηριστική καμπύλη συντελεστή απωλειών μιας σπείρας μέσης τάσης φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Φαίνεται η αύξηση του συντελεστή σε σχέση με την εφαρμοζόμενη τάση. Οι αλλαγές της κλίσης της χαρακτηριστικής συνδέονται με την αύξηση του ρυθμού των μερικών εκκενώσεων. 52

53 tand tanδ=f(u) AC (kv) Σχήμα 4-7 χαρακτηριστική καμπύλη tanδ σπείρας μέσης τάσης Επειδή σε κάποια δοκίμια υπάρχουν διαφορετικά υλικά εντός του ίδιου στελέχους, το τμήμα του μονωτικού που ορίστηκε ότι βρίσκεται εντός του πυρήνα χωρίστηκε σε τρία ίσα μέρη και μετρήθηκε με το σκεπτικό να μελετηθούν ξεχωριστά τα υλικά αυτά και να διαπιστωθεί πως επηρεάζουν την ικανότητα του διηλεκτρικού μέσου. Ο διαχωρισμός αυτός του μονωτικού εξυπηρετούσε και την ανάγκη να μελετηθεί αν οι θερμοπρέσες ήταν ικανές να δημιουργήσουν μονωτικό που παρουσίαζε τα ίδια χαρακτηριστικά σε όλο το μήκος του. Ακολούθησαν συστηματικές μετρήσεις. Σε όλες τις μετρήσεις έγινε καταγραφή των ατμοσφαιρικών συνθηκών. Ακολούθησαν μετρήσεις στις οποίες μετείχαν και τα δύο στελέχη της κάθε σπείρας με σκοπό να διαπιστωθεί πως επηρεάζονται οι τιμές των απωλειών όταν έχουμε παράλληλη σύνδεση των μονωτικών. 53

54 Εικόνα 4-19 Μέτρηση των δοκιμίων Στην συνέχεια στόχος ήταν οι σπείρες να θερμανθούν σε θερμοκρασία περίπου C και να μετρηθούν τελικά σε θερμοκρασίες μεταξύ 60 0 και C ώστε να διαπιστωθεί η συμπεριφορά του μονωτικού σε συνθήκες που η θερμοκρασία βρίσκεται σε τιμές κανονικής λειτουργίας (60 0 C ιδανική θερμοκρασία λειτουργίας, C συνήθης θερμοκρασία λειτουργίας, <100 0 C θερμοκρασία κοντά σε σημεία προβληματικού πυρήνα). Κατά την διαδικασία αυτή πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις με βήματα των 1.2kV μέχρι και τα 6kV αφού ο συνολικός χρόνος μέτρησης ήταν πολύ σημαντικός ώστε η θερμοκρασία του δοκιμίου να θεωρείται σχεδόν σταθερή. Πριν την θέρμανση όλα τα δοκίμια μετρήθηκαν την ίδια μέρα, στις ίδιες συνθήκες ώστε να υπάρχει αναφορά με τα αποτελέσματα μετά την θέρμανση. Τέλος, επιλέχτηκαν τρεις σπείρες (Ν6, Ν7, Ν9) στις οποίες τοποθετήθηκαν οι προβλεπόμενες ταινίες στις κεφαλές (ταινία κεφαλής και εμποτισμού) βάφηκαν με δύο διαφορετικά βερνίκια αέρος περιέλιξης και μετρήθηκαν ξανά. Επειδή τα βερνίκια αυτά στερεοποιούνται καθώς αντιδρούν με το περιβάλλον μετρήθηκαν συνεχόμενες μέρες για να διαπιστωθεί παράλληλα πόσος είναι ο χρόνος στερεοποίησης του. Στις σπείρες Ν6, Ν9 τοποθετήθηκαν ταινία κεφαλής η οποία κάλυψε τους συρμάτινους αγωγούς και από πάνω τοποθετήθηκε η ταινία εμποτισμού ως περίβλημα. Στην Ν7 τοποθετήθηκε μόνο ταινία εμποτισμπου. Η σπείρα 6 βάφτηκε με βερνίκι Elektrolack ενώ οι 7,9 με βερνίκι Electroteck

55 Εικόνα 4-20 Διακρίνεται η ταινία κεφαλής (Κεφαλή άκρων) Εικόνα 4-21 Διακρίνεται η ταινία εμποτισμού και το ημιαγώγιμο βερνίκι 55

56 4.5 Δοκιμή διηλεκτρικής αντοχής Αφότου ολοκληρώθηκαν αυτές οι μετρήσεις η σπείρα Ν6 βάφηκε με αγώγιμο βερνίκι στο τμήμα των στελεχών και μετρήθηκε. Ακολούθησε βάψιμο με ημιαγώγιμο βερνίκι και νέα μέτρηση. Μετά το πέρας αυτών των μετρήσεων οι κεφαλές όλων των σπειρών τυλίχθηκαν με ταινία κεφαλής και ασκήθηκε σε αυτές τάση 13kV (2Un x 1000) για χρονικό διάστημα 60 sec. Ο τελευταίος αυτός έλεγχος που αποσκοπεί στην αξιοπιστία των σπειρών σε υπερτάσεις ανήκει στις καταστροφικές δοκιμές μια και η αποτυχία της σπείρας συνεπάγεται αυτόματα και την καταστροφή της. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων που περιγράφηκαν παραπάνω συγκεντρώνονται στο παράρτημα Β. Εικόνα 4-22 Διηλεκτρική αντοχή 56

57 Κεφάλαιο Απώλειες στα διηλεκτρικά Οι απώλειες σε ένα πραγματικό διηλεκτρικό οφείλονται στις απώλειες λόγω αγωγιμότητας που οφείλονται στην διαρροή του διηλεκτρικού από ρεύμα, στις απώλειες λόγω πολώσεως που οφείλονται στα διάφορα είδη πολώσεως, όπως για παράδειγμα λόγω προσανατολισμού παραμορφώσεως και οριακής στρώσεως που μπορεί να υποστεί το υλικό, και στις απώλειες λόγω ιονισμού που οφείλονται σε μερικές εκκενώσεις μέσα στο εσωτερικό ή στην επιφάνεια του διηλεκτρικού. Οι απώλειες αυτές έχουν ως αποτέλεσμα ορισμένα φαινόμενα που μπορούν να μετρηθούν μέσω διηλεκτρικών μετρήσεων και δοκιμών. Τα σημαντικότερα μεγέθη που αποτελούν το αντικείμενο αυτό των μετρήσεων είναι: Το ρεύμα αγωγιμότητας σε ΣΥΤ, ο συντελεστής απωλειών σε ΕΥΤ και οι χαρακτηριστικές των μερικών εκκενώσεων σε EYT Απώλειες σε συνεχές ρεύμα Στην πράξη, ένα διηλεκτρικό υλικό δεν γίνεται να έχει τόσο καλές μονωτικές ιδιότητες ώστε να είναι πλήρως απαλλαγμένο από την αγωγιμότητα. Έστω και πολύ μικρή είναι πάντα υπαρκτή, με την αντίστοιχη πολύ μεγάλη ωμική αντίσταση. Η αντίσταση αυτή συντίθεται από την φυσική αγωγιμότητα του υλικού και των αντιστάσεων των οδών των ρευμάτων ερπυσμού της επιφάνειας του μονωτικού υλικού κυρίως διερχόμενα από ασυνέχειες όπως για παράδειγμα σημεία που μια στρώση από το μονωτικού υλικού επικαλύπτει την άλλη, ή δια μέσω ενδεχόμενων ρωγμών του μονωτικού κτλ. Το ρεύμα διαρροής χαρακτηρίζεται από την ένταση διαρροής και προκαλεί απώλειες ενέργειας επί των ωμικών αντιστάσεων οι οποίες αντιπροσωπεύουν την φυσική αγωγιμότητα του υλικού. Οι απώλειες αυτές είναι πολύ μικρότερες των απωλειών στο εναλλασσόμενο ρεύμα, και μπορούν να εκτιμηθούν μόνο με μέτρηση με συνεχή τάση, λόγο του ότι στην εναλλασσόμενη, εκτός της έντασης αγωγιμότητας, εμφανίζεται πολύ σημαντικότερη ένταση χωρητικότητας. [3] Η συνολική ωμική αντίσταση που παρουσιάζει το υλικό υπό συνεχή τάση εκφράζει την αντίσταση μόνωσης του υλικού. Η τιμή της αντίστασης μόνωσης εξαρτάται εκτός των άλλων (θερμοκρασία, ανομοιογένεια και κυρίως υγρασία) και από την έκταση του δοκιμίου. Επομένως η μέτρηση των σχετικών αντιστάσεων μόνωσης δεν καθιστά δυνατή τη σύγκριση άνισων εκτάσεων δοκιμίων διαφορετικής γεωμετρίας. Όμως εξασφαλίζει την παρακολούθηση της κατάστασης ενός μονωτικού υλικού (πχ της μόνωσης των τυλιγμάτων μιας γεννήτριας/κινητήρα υψηλής τάσεως) σχετικά με την απώλειες σε συνεχές ρεύμα και επιτυγχάνεται με περιοδικές μετρήσεις των αντιστάσεων. Γενικά δεν υπάρχουν όρια και δεν είναι δυνατόν να δοθούν όρια για τις τιμές των μετρήσεων, παρά μόνο συναρτήσει της εκτάσεως της φύσης και της γεωμετρίας των μονωτικών. Για παράδειγμα σε μονώσεις τυλιγμάτων γεννητριών οι περιοχές των επιτρεπόμενων τιμών της αντίστασης μόνωσης μπορούν να δοθούν μόνο συναρτήσει των περιοχών της τάξης μεγέθους των ονομαστικών ισχύων των γεννητριών και το είδους αυτών (εάν πχ πρόκειται για ατμοστροβιλογεννήτρια ή υδροστροβιλογεννήτριας). Όταν το μονωτικό υλικό θεωρηθεί ως το διηλεκτρικό ενός πυκνωτή και τεθεί υπό συνεχή τάση εάν το μονωτικό υλικό είναι ανομοιογενές ως προς τον λόγο ε/k, (όπου ε διηλεκτρική σταθερά και k ειδική αγωγιμότητα) παρουσιάζονται τα φαινόμενα της μεταφορτίσεως ή πόλωσης του διηλεκτρικού και της καθυστέρησης εκφόρτισης. Ως μεγέθη σχετιζόμενα με αυτά τα φαινόμενα μετρούνται, ο 57

58 δείκτης πολώσεως και η σταθερά χρόνου εκφορτίσεως. Τα μεγέθη αυτά χαρακτηρίζουν το βαθμό ανομοιογένειας του μονωτικού υλικού μιας μόνωσης. Οι μετρήσεις πρέπει να είναι περιοδικές έτσι ώστε να μπορεί να γίνει σύγκριση μεταξύ των διαδοχικών τιμών και να έχουμε ένδειξη για την μεταβολή του βαθμού ανομοιογένειας του υλικού της μονώσεως. Οι μετρήσεις αντιστάσεως μόνωσης διεξάγονται σε τάσεις πολύ χαμηλότερες ακόμη και από τις ονομαστικές τάσεις των μηχανών καλωδίων κτλ, και έτσι δεν είναι δυνατόν να επιφέρουν ηλεκτρική διάσπαση, ούτε προκαλούν εσωτερικές εκκενώσεις και φυσικά καταστροφή των δοκιμίων. Ανήκουν δηλαδή στις λεγόμενες μη καταστρεπτικές δοκιμές. [3] Απώλειες λόγο μερικών εκκενώσεων στο εναλλασσόμενο ρεύμα. Η σπουδαιότητα των μερικών εκκενώσεων έγκειται στο, ως επί των πλείστον, προκαλούν μείωση της διάρκειας ζωής των διάφορων διηλεκτρικών, κυρίως μέσω εκλύσεως ενέργειας και προκλήσεων διάφορων ηλεκτροχημικών δράσεων. Μερικές εκκένωση ή ΜΕ (partial discharge, PD) ονομάζεται οποιαδήποτε ηλεκτρική εκκένωση, περιορισμένης έκτασης και ασθενής σε ενέργεια, που εμφανίζεται πάνω στην επιφάνεια ή εντός της μάζας του διηλεκτρικού (μονωτικού) υλικού, υπό την επίδραση επιβαλλόμενης τάσης. Είναι τέτοιες δηλαδή που δεν προκαλούν άμεσα την διάσπαση του. Το διηλεκτρικό μπορεί να είναι στερεό, αέριο ή κάποιος συνδυασμός των παραπάνω. Ο όρος περιλαμβάνει γενικά ένα μεγάλο αριθμό από σχετικά φαινόμενα όπως π.χ. Μερικές εκκενώσεις μέσα σε κοιλότητες (φυσαλίδες) εγκλωβισμένες στο σώμα ενός στερεού διηλεκτρικού ή σε στερεά εμβαπτισμένα σε υγρά διηλεκτρικά. Μερικές εκκενώσεις στο όριο μεταξύ δύο διηλεκτρικών ή μεταξύ διηλεκτρικού - ηλεκτροδίου Μερικές εκκενώσεις μέσα σε φυσαλίδες αιωρούμενες στο σώμα ενός υγρού διηλεκτρικού Μερικές εκκενώσεις κορώνα σε αέρα ή άλλα αέρια διηλεκτρικά. Είτε εμφανίζονται στην επιφάνεια του υλικού, είτε εντός της μάζας του μονωτικού υλικού, με την πάροδο του χρόνου μεταβάλλουν τις φυσικές και χημικές ιδιότητές του, με συνέπεια την μείωση της διηλεκτρικής αντοχής του υλικού. Επιφέρουν την γήρανση του μονωτικού υλικού, το οποίο καταστρέφεται, ακόμα και κάτω από την τάση λειτουργίας και σε χρόνο εξαρτώμενο από την ένταση της εμφάνισης των ΜΕ, ακόμα και εάν αρχικώς το υλικό είχε δοκιμασθεί σε τάσεις υψηλότερες της τάσης λειτουργίας του. (π.χ. κατά την δοκιμή διηλεκτρικής αντοχής κατά την παραλαβή μιας εγκατάστασης). Οι απώλειες ενέργειας, λόγο εκκενώσεων υφίστανται υπό συνεχές και εναλλασσόμενο ρεύμα. Στις μονώσεις μηχανών ή άλλων διατάξεων εναλλασσόμενου ρεύματος μας ενδιαφέρουν οι απώλειες που προκαλούν οι εσωτερικές εκκενώσεις κάτω από εναλλασσόμενο ρεύμα. Οι εκκενώσεις οφείλονται σε ανωμαλίες, ασυνέχειας της φύσεως και της γεωμετρίας του μονωτικού, εντός της μάζας του υλικού μιας μόνωσης ή επί της επιφάνειας, όπως για παράδειγμα αιχμές, φυσαλίδες αέρος ή όπου αλλού εμφανίζονται όπως αναφέρθηκε παραπάνω. Κατά συνέπεια το μέγεθος των απωλειών αυτών εξαρτάται από την έκταση αυτών των ανωμαλιών και συνεχειών, την ανομοιογένεια, την αγωγιμότητα, καθώς και των εκκενώσεων κορώνα που εμφανίζονται. 58

59 Σύγκριση μεταξύ των μονωτικών υλικών των μονώσεων, ως προς το βαθμό επικράτησης αυτών των ανεπιθύμητων χαρακτηριστικών και η περιοδική παρακολούθηση της μεταβολής αυτού του φαινομένου σε μία μόνωση επιτυγχάνεται με μέτρηση του συντελεστή απωλειών tanδ. [3] Απώλειες σε υψηλές συχνότητες. Γενικά οι τιμές των tanδ διηλεκτρικών απωλειών και των συνιστωσών της διηλεκτρικής σταθεράς ε, μεταβάλλονται με την συχνότητα που όμως στην περιοχή συχνοτήτων που χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία των ισχυρών ρευμάτων (50Hz-400Ηz) οι τιμές μπορούν να θεωρηθούν σταθερές. Εν γένη στις υψηλές συχνότητες υφίστανται απώλειες ενέργειας και οφείλονται σε ενδομοριακά φαινόμενα, ωστόσο σε βιομηχανικές συχνότητες και αυτές θεωρούνται αμελητέες και δεν λαμβάνονται υπ όψη. [2] 5.2 Συντελεστής απωλειών σε EYT (tanδ) Για ένα διηλεκτρικό σε εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο είναι : J = (σ + jωε)ε όπου το διάνυσμα της πεδιακής έντασης είναι Ε, το διάνυσμα πυκνότητας ρεύματος J, η ειδική αγωγιμότητα σ και επειδή μαζί με τις απώλειες αγωγιμότητας υπάρχουν και απώλειες πολώσεως και ιονισμού η μιγαδική διηλεκτρική σταθερά ε έχει έντονο φανταστικό μέρος. Σε ΕΥΤ οι απώλειες εκφράζονται από ένα συντελεστή απωλειών. Ο συντελεστής απωλειών εκφράζεται από την εφαπτομένη της γωνίας απωλειών δ, που είναι συμπληρωματική της διαφορά φάσεως. [5] (σχήμα 6-1) Ο συντελεστής απωλειών είναι ένα από τα σημαντικότερα μεγέθη προσδιορισμού της ποιότητας των μονωτικών συστημάτων. Η μεταβολή του συντελεστή με την εφαρμοζόμενη τάση δίνει χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση της μόνωσης και τις πιθανές ατέλειες της. Η μεταβολή του συντελεστή απωλειών, σε συγκεκριμένη εφαρμοζόμενη τάση, συνδέεται με έναρξη δραστηριότητας των μερικών εκκενώσεων στην τάση αυτή. Aν θεωρήσουμε έναν πυκνωτή, χωρητικότητας C, υπό εναλλασσόμενη ημιτονοειδή τάση U, λόγω των συνολικών διηλεκτρικών απωλειών ενέργειας η ένταση του πυκνωτή I δεν θα προηγείται της τάσης ακριβώς κατά 90 μοίρες, αλλά κατά μια γωνία λίγο μικρότερη έστω δ [3] (σχήμα 5-1). Σχήμα 5-1 Οι απώλειες ισχύος στο διηλεκτρικό του πυκνωτή ισούνται με. Το ισοδύναμα κυκλώματα ενός διηλεκτρικού που υποβάλλονται σε εναλλασσόμενη τάση μπορούν να αναπαρασταθούν με μια αντίσταση παράλληλη με τον πυκνωτή χωρητικότητας 59

60 C,(σχήμα 5-2) ή με την αντίσταση και πυκνωτή συνδεδεμένα σε σειρά (βλ. σχήμα 5-3). Ο πυκνωτής αναπαριστά το ιδανικό διηλεκτρικό και η αντίσταση τις απώλειες. Εικόνα 5-2 Στο σχήμα 6-1 το είναι η ένταση που διέρχεται από τον πυκνωτή και το η ένταση που διέρχεται από την αντίσταση ή αλλιώς η φανταστική και πραγματική συνιστώσα του ρεύματος. Επομένως ισχύει ότι σχέση 5.1 Για το ισοδύναμο του σχήματος (σχήμα 6-2) χωρητικότητα και αντίσταση σε παράλληλη σύνδεση ισχύει αντικαθιστώντας στην 5.1 τις 5.2 και 5.3 έχουμε σχέση 5.3 σχέση 5.4 όπου ω η κυκλική συχνότητα Λόγω των πολύ μικρών τιμών της tanδ, στα διάφορα διηλεκτρικά υλικά η μεγάλης τιμής. προκύπτει πολύ Επομένως οι απώλειες μπορούν να εκφραστούν με αυτή την εφαπτομένη tanδ η οποία ονομάζεται συντελεστής απωλειών του υλικού ή εφαπτομένη απωλειών. Ο συντελεστής απωλειών χαρακτηρίζει το πόσο σημαντικός είναι ο λόγος του πραγματικού προς το φανταστικό μέρος του ρεύματος. Είναι δυνατόν δηλαδή το να έχει πολύ μεγάλη τιμή και η αντίστοιχη tanδ να είναι μικρή, όταν το είναι μεγάλο. Έτσι η εφαπτομένη tanδ μπορεί να εκφράσει έναν βαθμό ποιότητας του διηλεκτρικού σε σχέση με τις απώλειες του, ανεξαρτήτως του μεγέθους του υλικού. Μπορούμε ως συνέπεια των προηγούμενων να συγκρίνουμε κατά αυτόν τον τρόπο, ποιοτικά, διηλεκτρικά υλικά χωρίς να μας ενδιαφέρουν τα γεωμετρικά και φυσικά χαρακτηριστικά τους. 60

61 Σχήμα 5-1 Ανάλογα, για το ισοδύναμο του σχήματος (βλ. σχήμα 5-3) με την χωρητικότητα να συνδέεται σε σειρά με την αντίσταση είναι σχέση 5.5 σχέση 5.6 Το αντίστοιχο διανυσματικό διάγραμμα φαίνεται παρακάτω και επομένως ισχύει ότι όπου ω η κυκλική συχνότητα σχέση 5.7 Λόγω των πολύ μικρών τιμών της tanδ, στα διάφορα διηλεκτρικά υλικά η πολύ μικρής τιμής σε σχέση με πριν. εδώ προκύπτει Επιλύνοντας τις σχέσεις 5.4 και 5.7 ως προς και βρίσκεται η ισοδυναμία των δύο κυκλωμάτων, παράλληλης σύνδεσης και σύνδεσης σε σειρά. και 61

62 H επίδραση της συχνότητας είναι αντίθετη στους δύο τρόπους σύνδεσης. Αν όμως είναι σταθερή και συγκεκριμένη τα δύο αυτά κυκλώματα είναι ισοδύναμα και οι τιμές των R και C και στους δύο τρόπους έχουν πλήρη αντιστοιχία. Ο συνηθέστερος τρόπος μέτρησης του συντελεστή απωλειών ενός πυκνωτή ή γενικότερα ενός διηλεκτρικού γίνεται με γέφυρες βασισμένες στην γέφυρα Schering που κατασκευάστηκε το 1919 από τον H. Schering. Η γέφυρα Schering λειτουργεί και κάτω από υψηλή τάση και μπορεί να μετρήσει την tanδ δοκιμίων γειωμένων ή μη. [3] 5.3 Γέφυρα Schering Σχήμα 5-2 Μια γέφυρα εναλλασσόμενου ρεύματος τεσσάρων κλάδων σχήμα 5-4 λέμε ότι είναι σε ισορροπία όταν ο κλάδος ΓΔ στον οποίο βρίσκεται το όργανο μηδενισμού, δεν διαρρέεται από ρεύμα και είναι προφανές ότι ισχύουν και από τις σχέσεις και προκύπτουν οι γνωστές συνθήκες κάτω από τις οποίες η γέφυρα βρίσκεται σε ισορροπία και επιτυγχάνονται όταν υπάρχει δυνατότητα 2 εκ των στοιχείων της γέφυρας π.χ. και 62

63 Στο σχήμα 5-5 αναπαρίσταται η απλούστερη μορφή της γέφυρας Schering η οποία προκύπτει από την γέφυρα του σχήματος 5-4 και αποτελείται κυρίως από άεργα (χωρητικά) και ωμικά στοιχεία. Σχήμα 5-5 Γέφυρα Schering, ισοδύναμο κύκλωμα. [3] Συγκεκριμένα είναι η χωρητικότητα και η αντίσταση διαρροής (απώλειες) του πυκνωτή δοκιμής, και η χωρητικότητα του πρότυπου πυκνωτή. Οι υπόλοιποι κλάδοι φέρουν τα ρυθμιζόμενα στοιχεία. ισοδύναμα πραγματικής χωρητικότητας [3] Έτσι αν αρχικά η πραγματική χωρητικότητα του διηλεκτρικού θεωρείται με το ισοδύναμο κύκλωμα όπου η και είναι σε σειρά και αναπαριστούν την ιδανική χωρητικότητα και τις απώλειες αντίστοιχα, είναι 63

64 άρα στην γενική συνθήκη ισορροπίας είναι οπότε ή σχέση 5.8 Ικανή συνθήκη για να ισχύει η 5.8 είναι σχέση 5.9 και από τα παραπάνω, ή ή σχέση 5.10 Αντίστοιχα σχέση 5.11 και τέλος δ ω ω και λόγω της 5.9 δ ω σχέση

65 Ενώ αν η πραγματική χωρητικότητα του διηλεκτρικού θεωρηθεί με το ισοδύναμο κύκλωμα όπου η και είναι σε παράλληλη σύνδεση και αναπαριστούν την ιδανική χωρητικότητα και τις απώλειες αντίστοιχα. τότε αντί των σύνθετων αντιστάσεων μπορούν να ληφθούν οι σύνθετες αγωγιμότητες των τεσσάρων κλάδων οπότε στην κατάσταση ισορροπίας ισχύει Ανάλογα με την πρώτη περίπτωση,αντικαθιστώντας τις σύνθετες αγωγιμότητες με τις μιγαδικές μορφές τους εξισώνοντας τα πραγματικά με τα πραγματικά και τα φανταστικά με τα φανταστικά είναι σχέση 5.13 σχέση 5.14 Η προκύπτει από την επίλυση των 5.13 και 5.14 και είναι [3] Επίδραση των απωλειών του πρότυπου πυκνωτή Η ευαισθησία της γέφυρας Schering περιορίζεται κυρίως από το συντελεστή απωλειών του πρότυπου πυκνωτή. Η γέφυρα Schering στην ουσία μετράει την διαφορά Δtanδ μεταξύ του συντελεστή απωλειών του δοκιμίου και του συντελεστού του πρότυπου πυκνωτή. Επομένως οι απώλειες του τελευταίου υπεισέρχονται στις μετρήσεις. Οι συνήθεις τιμές των tanδ είναι ενός μέσου πρότυπου πυκνωτή είναι της τάξης μεγέθους και αρκούν για την μέτρηση του συντελεστή απωλειών ενός συνήθους καλού μονωτικού που είναι περίπου Παρ όλα αυτά, ορισμένα μονωτικά που χρησιμοποιούνται ως διηλεκτρικά σε ορισμένους πυκνωτές, όπως το πολυαιθυλένιο, το PTFE κα, έχουν συντελεστές απωλειών σε βιομηχανική συχνότητα και σε χαμηλές θερμοκρασίες, περίπου αυτής της τάξης μεγέθους με τους πρότυπους πυκνωτές. Αυτό κάνει αδύνατη τη χρησιμοποίηση μιας απλής γέφυρας Schering για την μέτρηση του tanδ τους. 65

66 Σχήμα 5-6 Θεωρούμε την περίπτωση του ισοδύναμου εν σειρά κυκλώματος τόσο του δοκιμίου όσο και του πρότυπου πυκνωτή στο σχήμα 5-6. Οι απώλειες δηλαδή του πρότυπου πυκνωτή αναπαρίστανται κατά τα γνωστά με την αντίσταση. Επίσης κατά τα γνωστά είναι κατά την ισορροπία της γέφυρας είναι, οι σύνθετες αντιστάσεις αντικαθιστούνται με τις μιγαδικές μορφές τους, και εξισώνοντας τα πραγματικά με τα πραγματικά και τα φανταστικά με τα φανταστικά μέρη κατά τα γνωστά, καταλήγουμε στο παρακάτω σύστημα δυο εξισώσεων με αγνώστους τα,. σχέση 5.15 σχέση 5.16 πολλαπλασιάζοντας την πρώτη με και την δεύτερη με και στην συνέχεια προσθέτοντας κατά μέλη καταλήγουμε σχέση 5.17 όπου φαίνεται η εξάρτηση φυσικά των απωλειών του δοκιμίου από τις απώλειες του πρότυπου. Πολλαπλασιάζοντας την σχέση 5.15 με τον όρο λαμβάνουμε το παρακάτω σύστημα εξισώσεων. και γράφοντας την 5.16 ως έχει 66

67 και προσθέτοντας τις δυο τελευταίες σχέσεις κατά μέλη είναι και εάν ήταν, θα είχαμε την γνωστή σχέση Ο πραγματικός συντελεστής απωλειών του δοκιμίου είναι: σχέση 5.18 Από την γέφυρα με απ ευθείας ανάγνωση ή υπολογισμό στον οποίον δεν λαμβάνεται υπ όψη τυχόν απώλειες του πρότυπου πυκνωτή, ο συντελεστής απωλειών είναι ίσος με Λόγω όμως του συντελεστή απωλειών του πρότυπου πυκνωτή από την σχέση 5.18 προκύπτει ο πραγματικός συντελεστής απωλειών του δοκιμίου με το γινόμενο αμελητέο σε σχέση με τους όρου του είναι ή 67

68 όπου είναι ο συντελεστής απωλειών του δοκιμίου που μετράται από την γέφυρα είναι ο πραγματικός συντελεστής απωλειών του δοκιμίου ο συντελεστής απωλειών του πρότυπου πυκνωτή Από τα παραπάνω φαίνεται πως ο πρότυπος πυκνωτής έχει απώλειες μη μηδενικές οι οποίες λαμβάνουν μέρος στην ανάγνωση των μετρήσεων από την γέφυρα. Συγκεκριμένα ο συντελεστής απωλειών του δοκιμίου μετρούμενος από την γέφυρα είναι μικρότερος του πραγματικού κατά τον συντελεστή απωλειών του πρότυπου πυκνωτή. Συνήθως οι χρησιμοποιούμενοι πρότυποι πυκνωτές δέχονται τάσεις από 1kV έως και 24kV και είναι πεπιεσμένου αερίου, με τάξη πιέσεως του αερίου περίπου 10 ATU και έχουν. Οι πυκνωτές αυτοί διαθέτουν διπλή θωράκιση (μέσω δακτυλιοειδούς βοηθητικού ηλεκτροδίου θωρακίσεως) και μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε χαμηλότερες τάσεις λειτουργίας, αν και στην περίπτωση αυτή ικανοποιητικά αποτελέσματα δίνει και η χρήση πρότυπων πυκνωτών με διηλεκτρικό τον αέρα. Η ευαισθησία λοιπόν της γέφυρας Schering αυξάνει τόσο με την χρησιμοποίηση προτύπων πυκνωτών με εξαιρετικά χαμηλές απώλειες, π.χ. με υγρό He για διηλεκτρικό, όσο και με βοηθητικό κλάδο γειώσεως στη γέφυρα ή και συνδυασμό αυτών. Η χωρητικότητα των πρότυπων πυκνωτών πεπιεσμένου αερίου μειώνεται με την αύξηση της ονομαστικής τάσεως λειτουργίας. Από την χωρητικότητα του πρότυπου πυκνωτή προσδιορίζεται και η περιοχή μετρήσεως της συσκευής μέτρησης. Συνήθως η περιοχή μετρήσεως είναι μεγαλώνει με την αύξηση της χωρητικότητας του πρότυπου πυκνωτή. [3] 68

69 Κεφάλαιο Είδη διηλεκτρικών Ως διηλεκτρικά χρησιμοποιούνται μια πληθώρα από υλικά, φυσικά και τεχνητά, με μεγάλη ποικιλία στη χημική τους σύσταση ανόργανα και κυρίως οργανικά. Όπως αναφέρθηκε μπορεί να είναι στερεά, αέρια ή υγρά. Μια γενική κατάταξη των διηλεκτρικών δίνεται στον πίνακα 2. Στα οργανικά ανήκουν και τα πολυμερή με ιδιαίτερες ιδιότητες που επιπλέον ευκολία κατασκευής, κατεργασίας και χαμηλό κόστος. Τα ανόργανα δικαιολογούν την χρήση τους λόγο της υψηλής θερμικής αντοχής. Τα αέρια που δεν βρίσκονται υπό πίεση έχουν μικρότερη διηλεκτρική αντοχή από τα υγρά και τα στερεά. Γενικά στα αέρια και σε πολλά υγρά διηλεκτρικά, η διάσπαση δεν προκαλεί μόνιμη βλάβη του υλικού. Αυτό σημαίνει ότι μόλις πάψει η τάση που προκαλέσει τη διάσπαση τότε το διηλεκτρικό μπορεί εκ νέου να απομονώσει τις τάσεις, μέχρι βέβαια εκείνο το επίπεδο τάσης που μπορεί να προκαλέσει μια νέα διάσπαση. Στα στερεά διηλεκτρικά, η διαδικασία της διάσπασης οδηγεί αναπόφευκτα στην δημιουργία ενός μόνιμου αγώγιμου διαύλου, κάτι που αποτελεί μόνιμη βλάβη του διηλεκτρικού. Η διηλεκτρική αντοχή των στερεών εξαρτάται από πολλούς παράγοντες πέραν της μοριακής δομής. Εξαρτάται από την προσμίξεις υλικού, τις ατέλειες της μικροδομής, (πχ μικροκενά) του γεωμετρία, τη θερμοκρασία, τις συνθήκες του περιβάλλοντος (π.χ. υγρασία) καθώς και από την διάρκεια της εφαρμογής και τη συχνότητα του εφαρμοζόμενου πεδίου. Η διηλεκτρική αντοχή είναι διαφορετική ανάλογα με το αν οι συνθήκες λειτουργίας είναι dc ή ac. Υπάρχουν επίσης φαινόμενα γήρανσης, τα οποία προκαλούν την προοδευτική υποβάθμιση των ιδιοτήτων του μονωτή και μειώνουν σταδιακά την διηλεκτρική του αντοχή. Το πεδίο διάσπασης εξαρτάται επίσης από το πάχος του μονωτικού στρώματος. Αυτό εξηγείται με βάση το ότι ένα παχύτερο μονωτικό στρώμα έχει περισσότερο όγκο και υπάρχει επομένως μεγαλύτερη πιθανότητα να περιέχει μια ατέλεια μικροδομής (π.χ. μια μικροκοιλότητα), από την οποία μπορεί να ξεκινήσει η διάσπαση του διηλεκτρικού. Ανόργανα Φυσικά Αέρια (αέρας, άζωτο, ευγενή αέρια) Τεχνητά 69 Στερεά (αμίαντος, μίκα) Αέρια (εξαφθοριούχο θείο) Στερεά (κεραμικά, γυαλιά) Οργανικά Φυσικά Λάδια (ορυκτέλαια, καστορέλαιο) Ρητίνες (ήλεκτρο, κολοφώνιο) Ίνες (ξύλο, χαρτί, βαμβάκι) Τεχνητά Αέρια (freon) Υγρά (λάδια σιλικόνης, askarels Πολυμερή Πίνακας 2 Κατάταξη των κυριότερων διηλεκτρικών υλικών. [2] Αναφορά στα στερεά διηλεκτρικά Τα στερεά διηλεκτρικά, παρουσιάζουν την υψηλότερη διηλεκτρική αντοχή από όλα τα μονωτικά. Μπορούν εκτός από το να μονώνουν, να συγκρατούν και να στηρίζουν αγώγιμα τμήματα

70 ενός κυκλώματος. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε μόνα τους είτε σε συνδυασμό με υγρά, με αέρια ή και άλλα στερεά μονωτικά. Θεωρητικά η μέγιστη διηλεκτρική αντοχή τους φτάνει μέχρι 15MV/cm στην πράξη όμως είναι πολύ μικρότερη, συνήθως τάξης μεγέθους 200kV/cm. Για την επιλογή του κατάλληλου στερεού μονωτικού πρέπει να ληφθεί υπόψη Υψηλή μονωτική ικανότητα Χαμηλή διηλεκτρική σταθερά ώστε να παρουσιάζουν μικρή χωρητικότητα Χαμηλός συντελεστής απωλειών ώστε να μην θερμαίνονται Υψηλή αντίσταση θερμική, μηχανική και χημική αγωγή. Τα στερεά διηλεκτρικά είναι μη αυτεπανορθούμενα, δηλαδή σε αυτά δεν υφίσταται καμιά διηλεκτρική αποκατάσταση. Κάθε στερεό που διασπάται χάνει για πάντα τις μονωτικές του ιδιότητες επειδή, λόγω της υφής της στερεάς κατάστασης, το μέρος που καταστρέφεται ή αλλοιώνεται προκειμένου να δημιουργηθεί κάποια εκκένωση δεν μπορεί να αναπληρωθεί. Αντίθετα με τα αέρια και συνήθως και στα υγρά τέτοια αναπλήρωση μπορεί να γίνει. [5] Πολυμερή Τα πολυμερή κατά τη στερεοποίηση τους δίνουν είτε κρυσταλλικά είτε άμορφα στερεά ή ακόμα και στερεά με ατελή κρυσταλλικότητα. Κατά την θέρμανση τους περνούν από μια κατάσταση που ονομάζεται θερμοελαστική και που βρίσκεται μεταξύ της στερεάς και της υγρής κατάστασης. Στην θερμοελαστική κατάσταση παρουσιάζουν μια σταδιακή μεταβολή των ιδιοτήτων τους. Η περιοχή της θερμοελαστικής κατάστασης μπορεί να εκτείνεται σε αρκετές δεκάδες βαθμών. Στο κάτω όριο της περιοχής αυτής κυριαρχούν οι ελαστικές ιδιότητες του υλικού. Με την άνοδο της θερμοκρασίας οι ελαστικές ιδιότητες παραχωρούν σταδιακά τη θέση τους σε ιδιότητες υγρών (π.χ. ιξώδες), μέχρις ότου σε κάποια ψηλότερη θερμοκρασία, όχι σαφώς καθορισμένη, το υλικό αποκτά κλασικές ιδιότητες υγρού. Τα πολυμερή διακρίνονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες ανάλογα με την συμπεριφορά τους στη θέρμανση. Τα θερμοπλαστικά, τα οποία μαλακώνουν με την θέρμανση και επανέρχονται στη στερεά κατάσταση κατά την ψύξη και τα θερμοπηκτικά, τα οποία πήζουν μόνιμα όταν θερμανθούν. 70

71 Θερμοπηκτικά Θερμοπλαστικά Πλαστικά Άμορφα Κρυσταλλικά Ρητίνες Πολυστυρένιο -Φορμαλδεΰδης με Φαινόλη, ουρία, μελαμίνη ΑΒS, Ακρυλικά, Βινιλικά Κυτταρίνης Πολυαμίδια Φθοριούχα -Πολυεστερικές -Εποξικές -Πολυουθρεθάνης Ελαστομερή Βουλκανισμένα καουτσούκ Μη βουλκανισμένα καουτσούκ Ελαστομερές σιλικόνης Πίνακας 3 κατάταξη των κυριότερων θερμοπλαστικών[2] Οι θερμοπηκτικές ρητίνες έχουν χαμηλή μηχανική αντοχή κυρίως σε κρουστικά φορτία. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται σχεδόν πάντα σαν σύνθετα υλικά αφού ενσωματωθούν μέσα τους διάφορα ανόργανα ή οργανικά υλικά που ονομάζονται πληρωτικά. (fillers). Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται πριονίδι, ίνες ή υφάσματα γυαλιού, ίνες αμίαντου και άνθρακα, μίκα κλπ. Γνωστά υλικά της κατηγορίας αυτής είναι ο βακελίτης (ρητίνη φαινόλης - φορμαλδεΰδης με πληρωτικό μίκα και πολλές φορές αμίαντο), η Formica (ρητίνη ουρίας - φορμαλδεΰδης με πληρωτικό κυτταρίνη ή ξύλο), οι πολυεστέρες και οι εποξικές ρητίνες. Διηλεκτρικές ταινίες με βάση την εποξική ρητίνη και πληρωτικά ίνες γυαλί, αποτελούν το καλύτερο υλικό στις περιελίξεις σπειρών, λόγο της μεγάλης ελαστικότητας και της μεγάλης θερμοκρασίας χρήσης. 71

72 Πίνακας 4 - Ιδιότητες πολυμερών με μόνιμη σκλήρυνση [2] Η θερμική συμπεριφορά των θερμοπλαστικών, επιτρέπει την εύκολη μορφοποίηση τους και όταν θερμανθούν και μαλακώσουν είναι δυνατόν να χυθούν σε μήτρες με απλή χύτευση ή χύτευση υπό πίεση (χυτοπρασσάρισμα, injection, extrusion) ή ακόμα να μορφοποιηθούν σε ίνες, φύλλα, προφίλ, σωλήνες κλπ. Βασικό πλεονέκτημα της παραγωγής των θερμοπλαστικών είναι η δυνατότητα ανακύκλωσης των προϊόντων. Πίνακας 5 - Ιδιότητες θερμοπλαστικών[2] 72

73 Ευρέως χρησιμοποιούμενα διηλεκτρικά είναι τα ανόργανα, όπως ο αμίαντος, η μίκα ή διάφορα κεραμικά και γυαλιά. Στον πίνακα 6 δίνονται οι τιμές των ιδιοτήτων που ενδιαφέρουν για μερικά ανόργανα διηλεκτρικά υλικά. Πίνακας 6 [2] 6.2 Διάσπαση στα στερεά Ο μηχανισμός διασπάσεως ενός στερεού διηλεκτρικού αλλάζει τόσο με το εύρος της τάσης όσο και με τη διάρκεια επιβολής της. Οι μηχανισμοί που είναι γενικότερα παραδεδεγμένοι, είναι οι εξής : Ενδογενής, Ηλεκτρομηχανική, Διά νηματίου, Θερμική και Ηλεκτροχημική (διαβρώσεως) Θερμική διάσπαση στερεών - Θερμική αντοχή. Εκτός από την διηλεκτρική αντοχή των διηλεκτρικών, βασική σημασία έχει και η θερμική τους αντοχή. Με τον όρο αυτό εννοούμε την μέγιστη θερμοκρασία στην οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί το υλικό παρατεταμένα. Η παρατεταμένη παραμονή σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες προκαλεί μια 73

74 σταδιακή γήρανση των υλικών, δηλαδή διάφορες δομικές και χημικές αλλοιώσεις που έχουν σαν αποτέλεσμα την υποβάθμιση των ιδιοτήτων τους. Αν θεωρηθεί ότι το υλικό βρίσκεται κάτω από συνεχή τάση, το ρεύμα αγωγιμότητας προκαλεί απώλειες ίσες με που οφείλονται στην πρόσκρουση των ηλεκτρονίων στο πλέγμα του διηλεκτρικού. Η ισχύς που απορροφάται από το στερεό είναι:,όπου Ε ηλεκτρικό πεδίο, ρ ειδική αντίσταση, σ ειδική αγωγιμότητα. Στην εναλλασσόμενη τάση, και θεωρώντας το διηλεκτρικό ως ένα πραγματικό πυκνωτή (με αντίσταση εν σειρά ή παράλληλα), τότε η ισχύς, δηλαδή η παραγόμενη θερμότητα, δίνεται από τον τύπο. Η παραγόμενη θερμότητα σε εναλλασσόμενα πεδία είναι πολύ μεγαλύτερη από συνεχή λόγο του ότι προστίθενται οι απώλειες σε φαινόμενα αδράνειας, πχ διπολικές κινήσεις που εξαρτώνται από την ταχύτητα μεταβολής του πεδίου. Αν η θερμότητα αυτή δεν απομακρυνθεί από το υλικό αρκετά γρήγορα (με μεταφορά θερμότητας ή άλλα μέσα), τότε η θερμοκρασία του διηλεκτρικού θα ανέβει. Η αύξηση όμως της θερμοκρασίας αυξάνει και την αγωγιμότητα ενός μονωτή. Η αύξηση της αγωγιμότητας έχει ως αποτέλεσμα περισσότερη θέρμανση λόγω Joule με περεταίρω αύξηση της θερμοκρασίας. Αν δεν είναι δυνατή η απομάκρυνση της θερμότητας προκειμένου να περιορισθεί η θερμοκρασία, τότε το αποτέλεσμα θα είναι η συνεχής αύξηση της θερμοκρασίας και του ηλεκτρικού ρεύματος μέχρις ότου να πραγματοποιηθεί εκφόρτιση σε διάφορες περιοχές του υλικού. Συγκεκριμένα σε περιοχές ανομοιογένειας του υλικού, ορισμένα μέρη του υπερθερμαίνονται ανεξέλεγκτα (γίνονται θερμά σημεία) και πραγματοποιείται έτσι η τοπική τήξη του υλικού που οδηγεί στη φυσική και χημική του διάβρωση. Στα θερμά σημεία η θερμική αγωγιμότητα είναι πολύ μικρή για να απομακρύνει την παραγόμενη θερμότητα. Η τοπική διάσπαση σε διάφορα θερμά σημεία μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία ενός αγώγιμου διαύλου και να διευκολύνει την διάσπαση του διηλεκτρικού. Λόγω της θερμοχωρητικότητας επίσης απαιτείται κάποιος χρόνος για να ανέβει η θερμοκρασία του διηλεκτρικού και η διαδικασία της εν λόγο θερμικής διάσπασης χαρακτηρίζεται από μία θερμική υστέρηση. Ο χρόνος που απαιτείται για να συμβεί η θερμική διάσπαση του διηλεκτρικού εξαρτάται από την παραγόμενη θερμότητα, και επομένως, εξαρτάται από το Ε 2 ( Ε, ηλεκτρικό πεδίο V/m -1 ). Για να το θέσουμε αντίστροφα, η διηλεκτρική αντοχή Ε br, εξαρτάται από τη διάρκεια της εφαρμογής του πεδίου. Για παράδειγμα στους 70 αν η διάρκεια της εφαρμογής του πεδίου είναι μικρή, μικρότερη του 1ms, ένα υλικό (πχ pyrex) έχει Ε br της τάξης των 9MV cm -1. Αν το πεδίο εφαρμοστεί για 30sec τότε το πεδίο διάσπασης του ίδιου υλικού είναι 2.5 MV cm -1, το επίπεδο δηλαδή της διηλεκτρικής αντοχής μειώνεται ραγδαία. Ένα άλλο χαρακτηριστικό της θερμικής διάσπασης, εκτός από την θερμική υστέρηση και την εξάρτηση από την διάρκεια της εφαρμογής πεδίου, είναι και η εξάρτηση από την θερμοκρασία του διηλεκτρικού. Όπως εξηγήθηκε παραπάνω αυξάνοντας την θερμοκρασία, διευκολύνουμε την θερμική διάσπαση. Το Ε br είναι δηλαδή αντιστρόφως ανάλογο της θερμοκρασίας. [4] 74

75 Ανάλογα με την μέγιστη θερμοκρασία χρησιμοποίησης των μονωτικών υλικών που χρησιμοποιούνται, οι ηλεκτρικές κατασκευές κατατάσσονται σε θερμικές κλάσεις που περιγράφονται στον πίνακα 7. Θερμική κλάση Θερμοκρασία Χρησιμοποιούμενα υλικά Κλάση Ο 90 Κυτταρίνη (χαρτί, μετάξι, βαμβάκι) μη εμποτισμένη Κλάση Α 105 Κυτταρίνη εμποτισμένη, πολυρουαιθάνη, πολυαμίδιο Κλάση B 130 Ρητίνες (εποξικές, πολυεστερικές, φαινολικές) με ίνες αμιάντου ή γυαλιού Κλάση F 155 Ρητίνες (τερεφθαλικές ή πολυουρεθανικές) με ίνες αμιάντου ή γυαλιού Κλάση H 180 σιλικόνες Κλάση K 200 Πολυεστέρας με επικάλυψη αμιδίου ιμιδίου Κλάση M 220 Αμίδιο-ιμίδιο, πολυμίδιο Κλάση C 250 Teflon, κεραμικά, γυαλιά Πίνακας 7 θερμική κατάταξη των μονώσεων κατά ΙΕΕΕ [2] Στο σχήμα 6-1 δίνονται αποτελέσματα δοκιμών χρόνου ζωής για διάφορα υλικά. Η τομή των καμπυλών με διάφορα επίπεδα χρόνου ζωής δίνει και τη μέγιστη θερμοκρασία χρησιμοποίησης του αντίστοιχου υλικού. Το συνηθισμένο επίπεδο χρόνου ζωής που κατά σύμβαση θεωρείται ότι παριστάνει τις συνθήκες χρήσης, είναι ώρες. Οι θερμικές κλάσεις του πίνακα έχουν οριστεί ως προς αυτό το επίπεδο χρόνου ζωής. [2] 75

76 Σχήμα Χρόνος ζωής σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία χρησιμοποίησης για διάφορα υλικά. [2] Ενδογενής διάσπαση Η ενδογενής διάσπαση, θεωρητικά συντελείται σε χρόνο τάξης 10-8 s και όταν η ένταση του πεδίου έχει πάρα πολύ υψηλή τιμή, 1 έως 15MV/cm. Κάτω από τάσεις που εφαρμόζονται για πολύ μικρά διαστήματα η διηλεκτρική αντοχή του στερεού αυξάνει πολύ αγγίζοντας ένα ανώτατο όριο που λέγεται "ενδογενής διηλεκτρική αντοχή" (Intrinsic electric strength ή IES). Θεωρητικά, παρουσία ενός πολύ ισχυρού πεδίου, η ενδογενής διάσπαση συμβαίνει όταν τα ηλεκτρόνια του διηλεκτρικού αποκτούν αρκετή ενέργεια από το ηλεκτρικό πεδίο ώστε να υπερπηδήσουν το ενεργειακό χάσμα από την ζώνη σθένους στην ζώνη αγωγιμότητας. Στην πράξη οι ατέλειες της μικροδομής των υλικών έχουν ως συνέπεια την ύπαρξη μικρότερης διηλεκτρικής αντοχής από το άνω όριο της ενδογενούς διάσπασης. [5] 76

77 6.2.3 Ηλεκτρομηχανική διάσπαση Όπως και η ενδογενής έτσι και η ηλεκτρομηχανική διάσπαση συμβαίνει για πολύ υψηλές τάσεις, 1MV/cm και 10-8 s. Η διάσπαση του διηλεκτρικού συνοδεύεται με μηχανική παραμόρφωση και συντριβή. [5] Ένα διηλεκτρικό μέσο που βρίσκεται μεταξύ δύο αντίθετα φορτισμένων ηλεκτροδίων υφίσταται θλιπτικές δυνάμεις λόγω της έλξης των φορτίων +Q και -Q (σχήμα 6-2). [4] Σχήμα 6-2 Καθώς αυξάνεται η τάση, αυξάνεται επίσης και το φορτίο συμπίεσης που ασκείται στο διηλεκτρικό. Εξαιτίας του αυξημένου φορτίου το διηλεκτρικό συμπιέζεται και το πάχος του d γίνεται μικρότερο. Σε κάθε επίπεδο συμπίεσης, η αύξηση του θλιπτικού φορτίου εξισορροπείται από την ελαστική παραμόρφωση του μονωτικού στρώματος σε μικρότερο πάχος. Αν όμως το μέτρο ελαστικότητας του διηλεκτρικού είναι επαρκώς μικρό, τότε τα θλιπτικά φορτία δεν μπορούν να εξισορροπηθούν από την ελαστικότητα του στερεού, και προκαλείται ανεξέλεγκτη παραμόρφωση. Οι λόγοι είναι οι εξής [4] : Η μείωση του πάχους d που προκαλείται από την επιβολή του θλιπτικού φορτίου, δημιουργεί ακόμα μεγαλύτερο πεδίο (E=V/d) και οδηγεί στην συσσώρευση περισσότερων φορτίων στα ηλεκτρόδια (Q=CV, Cε ο ε r A/d). Οι μεταβολές αυτές δημιουργούν ακόμα μεγαλύτερο θλιπτικό φορτίο, το οποίο προκαλεί περαιτέρω μείωση του d. Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται προκαλώντας την συνεχή μείωση του d, μέχρις ότου η διατμηματική τάση εντός του μονωτικού να προκαλέσει την πλαστική διαρροή του μονωτικού (για παράδειγμα μέσω ιξώδους παραμόρφωσης). Κάποια στιγμή το μονωτικό καταρρέει. Επιπροσθέτως η αύξηση του Ε με την μείωση του d έχει ως αποτέλεσμα την επιτάχυνση της θέρμανσης Joule (σε 2 ) και της θέρμανσης λόγω διηλεκτρικών απωλειών (ω 2 Ε 2 tanδ) του διηλεκτρικού. Παραβλέποντας την ύπαρξη ανωμαλιών στο διηλεκτρικό καθώς και την πλαστικής ροής ή την επίδραση χρόνου, οι Stark και Garton βρήκαν ότι ένα διηλεκτρικό πάχους d ο κάτω από τάση U συμπιέζεται μέχρις ότου το πάχος του γίνει d 1. Το d 1 μπορεί να βρεθεί από την εξίσωση όπου Y είναι το μέτρο του Young.Η μέγιστη τιμή της εντάσεως E κάτω από την οποία το 77

78 διηλεκτρικό αντέχει στην συμπίεση είναι:. Από αυτή μπορεί να υπολογισθεί η τάση διάσπασης (σύνθλιψης) του διηλεκτρικού. Άλλο ενδεχόμενο είναι η δημιουργία και η ανάπτυξη εσωτερικών ρωγμών (ενδεχομένως νηματοειδών ρωγμών). Η συνδυασμένη επίδραση των μεγάλων διατμηματικών τάσεων και των μεγάλων ηλεκτρικών πεδίων προκαλούν την διάδοση των ρωγμών και κατά την συνέπεια τη μηχανική, άρα και διηλεκτρική αστοχία του υλικού, (ηλεκτροθραύση). Πιστεύεται εν γένη ότι ορισμένα θερμοπλαστικά πολυμερή υφίστανται ηλεκτρομηχανική διηλεκτρική διάσπαση, ειδικά όταν η θερμοκρασία τους είναι κοντά στη θερμοκρασία τήξης. Παράδειγμα τέτοιων υλικών είναι το πολυαιθυλένιο και το πολυϊσοβουτιλένιο Διάσπαση δια διαβρώσεως - εσωτερικές εκκενώσεις Αναφερόμαστε στις μερικές εκκενώσεις που λαμβάνουν χώρα στις ατέλειες της μικροδομής, όπως τα πλεγματικά κενά, τις ρωγμές, τους πόρους εντός του διηλεκτρικού και φυσαλίδες με υγρά ή αέρια με πολύ μικρότερη διηλεκτρική αντοχή από το στερεό. Η διηλεκτρική σταθερά σε όλες αυτές τις ανωμαλίες είναι επίσης μικρότερη από αυτή του στερεού με αποτέλεσμα την εμφάνιση π.χ. μέσα στις φυσαλίδες ισχυρών ηλεκτρικών πεδίων. Όταν μια φυσαλίδα γεμάτη με αέριο διασπασθεί, τότε τα άκρα της πολώνονται και δημιουργείται κάθοδος και άνοδος. Μερικά από τα ηλεκτρόνια που βομβαρδίζουν την άνοδο έχουν αρκετή ενέργεια ώστε να διασπάσουν τους χημικούς δεσμούς στην επιφάνεια του στερεού διηλεκτρικού. Επίσης τα θετικά ιόντα που βομβαρδίζουν την κάθοδο μπορεί να υψώσουν τη θερμοκρασία της και να δημιουργήσουν τοπικά μια κατάσταση ασταθούς θερμικής ισορροπίας. Σε βάθος χρόνου, επιπλέον, είναι δυνατόν τα χημικά παράγωγα της διασπάσεως μέσα στην φυσαλίδα να δημιουργήσουν χημικές δράσεις που να προκαλούν την αλλοίωση του διηλεκτρικού. Τελικά το αποτέλεσμα είναι διάβρωση του στερεού, επέκταση της φυσαλίδας και τελική καταστροφή της μόνωσης. Άλλο παράδειγμα εμφάνισης εσωτερικών εκκενώσεων είναι σε ένα πορώδες υλικό, π.χ. κεραμικό, κάτω από μεγάλο εφαρμοζόμενο πεδίο. Αρχικά το μέγεθος των πόρων είναι μικρό και οι μερικές εκκενώσεις μπορεί να θεωρηθούν αμελητέες. Με την πάροδο του χρόνου, εμφανίζεται διάβρωση των εσωτερικών επιφανειών του εγκλείσματος. Οι μερικές εκκενώσεις μπορούν να τήξουν τοπικά το μονωτή και να προκαλέσουν χημικούς μετασχηματισμούς. Τις περισσότερες φορές η διαδικασία των μερικών εκκενώσεων, καταλήγουν στη δημιουργία μιας εκφόρτισης τύπου ηλεκτρικού δενδρίτη. Η διάβρωση του διηλεκτρικού λόγω μερικών εκφορτίσεων διαδίδεται σαν ένα διακλαδισμένο δέντρο. Τα "κλαδιά" είναι νηματοειδή κανάλια διάβρωσης διαφόρων διαστάσεων. Στα κανάλια διάβρωσης πραγματοποιούνται εκκενώσεις αερίων και έτσι δημιουργούνται αγώγιμοι δίαυλοι. [4] 78

79 6.2.5 Επιφανειακή διάσπαση - Υπερπήδηση (flashover) Υπερπήδηση, ονομάζεται η διάσπαση του αέρα που περιβάλλει το στερεό διηλεκτρικό. Γενικά οφείλεται στην απότομη αύξηση της αγωγιμότητας του αέρα που βρίσκεται σε επαφή με την επιφάνεια του διηλεκτρικού. Στην περίπτωση αυτή δεν διασπάται το στερεό αλλά βοηθάει στην δημιουργία της επιφανειακής διάσπασης μέσω του φαινομένου κορώνα που προκαλεί τον ιονισμό του αέρα. Πιο συγκεκριμένα, εάν ένα στερεό μονωτικό είναι σε ένα διάκενο με αέριο διηλεκτρικό, δεν επηρεάζει την τάση διάσπασης του τελευταίου εφόσον η επιφάνεια του στερεού είναι κάθετη σε όλα τα σημεία στις ισοδυναμικές επιφάνειες του πεδίου, επειδή σε αυτήν την περίπτωση, δεν επηρεάζει την πεδιακή ένταση. Αν όμως η επιφάνεια του στερεού ξεφεύγει έστω και ελάχιστα από την ιδανική, τότε έχουμε ενίσχυση του πεδίου τόσες φορές όσος ο λόγος των διηλεκτρικών σταθερών του στερεού και του αερίου. Αυτό μπορεί να προκαλέσει τοπικές εκκενώσεις και ενδεχομένως και διάσπαση του με σπινθήρα έρποντα πάνω στην επιφάνεια του στερεού. Δηλαδή έχουμε επιφανειακή διάσπαση ή υπερπήδηση. Η επιφανειακή διάσπαση στον ατμοσφαιρικό αέρα διευκολύνεται από την ύπαρξη υγρασίας (δημιουργία αγώγιμων οδών) αλλά και από την εξωτερική μόλυνση (επικάθιση αιωρούμενων σωματιδίων, σκόνης, ρύπους ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας, π.χ. καρβουνιά σε μηχανές κτλ). Η μολυσμένη επιφάνεια αναπτύσσει σταδιακά επαρκώς μεγάλη αγωγιμότητα ώστε να επιτρέψει την πραγματοποίηση διασπάσεων σε πεδίο μικρότερο του πεδίου διάσπασης του μονωτικού. Σχήμα 6-3 χρόνος που απαιτείται για την διάσπαση και το πεδίο διάσπασης Ebr σχετίζονται και εξαρτώνται από τον μηχανισμό που προκαλεί τη διάσπαση του διηλεκτρικού. [4] 79

80 6.3 Προβλήματα κατά την χρήση των μονωτικών Τα κυριότερα προβλήματα που εμφανίζουν τα σύρματα περιελίξεων σχετίζονται με τις μη ηλεκτρικές ιδιότητες της επισμάλτωσης: Μηχανικές (ευκαμπτότητα, αντοχή σε κραδασμούς) Χημικές (συμβατότητα με το υλικό του αγωγού) Θερμικές (θερμική αντοχή, συμφωνία συντελεστών διαστολής) Φυσικές ιδιότητες εμφάνισης (λεία επιφάνεια, ακρίβεια στην σταθερότητα πάχους) Οι παραπάνω ιδιότητες είναι καθοριστικές για την ποιότητα της μόνωσης. Οι τρέχουσες ποιότητες αγωγών περιελίξεων είναι απλής σμάλτωσης πολυαμιδίου (θερμικής κλάσης Α) και η διπλής σμάλτωσης πολυαμιδίου-πολυεστέρα (θερμικής κλάσης Β). Για θερμοκρασίες πάνω από χρησιμοποιείται και επικάλυψη από γυαλί. Ίνες γυαλιού αργιλίου-βορίου χρησιμοποιούνται σαν υλικό ενίσχυσης οργανικών ρητινών (fiber glass) και εκτός από την μηχανική αντοχή προσδίδουν στο σύνθετο υλικό θερμική αγωγιμότητα με αποτέλεσμα τα σύνθετα αυτά υλικά να μπορούν να χρησιμοποιηθούν μέχρι θερμοκρασία που δεν θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί με μόνο την ρητίνη ως μονωτικό. Στις γεννήτριες και κινητήρες το κύριο πρόβλημα είναι η αντιμετώπιση των συνθηκών περιβάλλοντος, ιδιαίτερα σε συσκευές που βρίσκονται εκτεθειμένες σε συνθήκες υψηλής υγρασίας, πρόβλημα που επιδεινώνεται από την σύγχρονη παρουσία ρύπανσης. Ο εγκιβωτισμός των κινητήρων είναι ένας τρόπος αντιμετώπισης του προβλήματος, εμφανίζονται όμως προβλήματα απαγωγής της θερμότητας. Ένας άλλος τρόπος αντιμετώπισης είναι η επικάλυψη με βερνίκια. Στους μετασχηματιστές διανομής, εκτός από την μόνωση απαιτείται και απαγωγή της παραγόμενης θερμότητας. Το σύστημα μόνωσης που χρησιμοποιείται ευρύτερα αποτελείται από χαρτί κυτταρίνης εμποτισμένο με (ή βυθισμένο σε) ορυκτό λάδι για αύξηση της θερμικής αγωγιμότητας. Στις μικρές μονάδες χρησιμοποιούνται απλά αγωγοί επικαλυμμένοι με συνθετικά σμάλτα. Τα εμποτισμένα χαρτιά παρουσιάζουν σημαντικά πλεονεκτήματα όπως υψηλή διηλεκτρική αντοχή μέχρι 250 βαθμούς κελσίου και χαμηλό κόστος. Από την άλλη μεριά όμως εμφανίζουν ένα σοβαρό μειονέκτημα, την τάση για απορρόφηση υγρασίας. Διάφορα συνθετικά φιλμ και χαρτιά κατασκευασμένα από ίνες πολυμερών όπως το χαρτί πολυαμιδίου, μπορούν να αντικαταστήσουν πλεονεκτικά το χαρτί κυτταρίνης σε μετασχηματιστές λαδιού. Το κυριότερο μειονέκτημα τους είναι η μειωμένη θερμική αντοχή και το υψηλότερο κόστος. Τα υγρά διηλεκτρικά που χρησιμοποιούνται στους μετασχηματιστές παρουσιάζουν και αυτά μια σειρά από προβλήματα όπως χημική αστάθεια, διάβρωση, ιξώδες, τάση για διάλυση αερίων, τοξικότητα. Τα ορυκτέλαια παράγωγα της παραφίνης έχουν χαμηλή θερμική αντοχή. Η διάσπαση τους συνοδεύεται από έκλυση αερίων, όπως το υδρογόνο και μεθάνιο, τα οποία μπορούν να σχηματίσουν εύφλεκτα ή και εκρηκτικά μίγματα με τον αέρα. Για την αποφυγή αυτών των προβλημάτων χρησιμοποιούνται συνθετικά λάδια, συνήθως χλωριωμένα παράγωγα κυκλικών υδρογονανθράκων, γνωστά με το όνομα Askarels ή PCB. H διηλεκτρική τους αντοχή είναι υψηλότερη από αυτήν των ορυκτών λαδιών 40kV έναντι περίπου 30kV για τα ορυκτά λάδια. Κατά την αποσύνθεση τους όμως ελευθερώνεται HCI το οποίο είναι εξαιρετικά διαβρωτικό. [2] 80

81 Κεφάλαιο 7 Δοκιμές σε ΣΡ με μέτρηση αντίστασης μόνωσης 7.1 Εισαγωγή Η ηλεκτρική μόνωση των αγωγών που βρίσκονται εντός των γεννητριών, κινητήρων καλωδίων, Μ/Σ διακοπτών και λοιπών ηλεκτρικών διατάξεων, χαρακτηρίζεται ποιοτικά και ποσοτικά από την αντίσταση που παρουσιάζει αυτή όταν τεθεί υπό ορισμένη τάση συνεχούς ρεύματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση τόσο μικρότερο θα είναι το ρεύμα που θα διαρρέει την μόνωση. Επειδή πρακτικά δεν υπάρχει τέλεια μόνωση, θα υφίσταται πάντα μια μικρή ροή ρεύματος κατά τις δοκιμές μονώσεως η οποία μπορεί να περιορισθεί σε τιμές της τάξης του μα. Το προς μέτρηση μονωτικό εν γένη μπορεί να χαρακτηριστεί υγιές όταν έχει την ικανότητα να διατηρεί υψηλή αντίσταση. Επομένως κατάλληλες μετρήσεις αντιστάσεων μονώσεων μπορούν να μας δώσουν πληροφορίες για την κατάσταση των μονωτικών διατάξεων. Εκτός από την φυσιολογική γήρανση, οι παράγοντες που επιδρούν στην χειροτέρευση της μόνωσης μπορούν να δράσουν συνδυαστικά με αποτέλεσμα την γρήγορη ελάττωση της αντίστασης μόνωσης με συνέπεια την δημιουργία αγώγιμων οδών και την αύξηση του ρεύματος διαρροής. Πιο συνηθισμένο φαινόμενο βέβαια είναι η βαθμιαία ελάττωση της αντίστασης που επιβεβαιώνεται πολλαπλώς κατά την διάρκεια των περιοδικών ελέγχων. Τέτοιοι περιοδικοί έλεγχοι είναι πολύ χρήσιμοι και οδηγούν σε προγραμματισμένες συντηρήσεις. Σε αντίθετη περίπτωση, για παράδειγμα σε μια μηχανή δεν υπάρχει μόνο κίνδυνος να τεθεί υπό τάση το σώμα της μηχανής αλλά και να καταστραφεί τελείως το τύλιγμα της. Οι πραγματικές τιμές των αντιστάσεων μόνωσης είναι τάξεως MΩ και ποικίλουν, εξαρτώνται από πολλούς παράγοντες και από τις συνθήκες περιβάλλοντος. ( π.χ. Αύξηση της υγρασίας και θερμοκρασίας προκαλεί μείωση της αντίστασης). Για αυτό τον λόγο κρίνονται μόνο σχετικές τιμές και μεταβολές, οι οποίες παρατηρούνται αφού καταγραφούν σε καρτέλες καταχωρήσεων κατά την διάρκεια του προγραμματισμένου χρόνου παρακολούθησης. Εάν εντοπιστεί πρόβλημα, ελέγχεται η ηλεκτρική διάταξη, καθαρίζεται και μπορεί να κριθεί απαραίτητη η ξήρανση της ή άλλη ενέργεια για την ανύψωση της τιμής της αντιστάσεως μόνωσης. Τέλος επισκευάζεται και συντηρείται. Οι δοκιμές μετρήσεων που ακολουθούνται ανήκουν στις μη καταστρεπτικές δοκιμές και δεν επιβαρύνουν την μονωτική ικανότητα των υλικών, αλλά πρώτα κρίνεται σκόπιμο να γίνει μια αναφορά στο ρεύμα μόνωσης και στις συνιστώσες του. 7.2 Ρεύμα μόνωσης Για πραγματοποιηθεί ενδελεχής έλεγχος μιας μόνωσης, έχουν μελετηθεί διάφοροι τρόποι δοκιμών καταλληλότητας της μόνωσης. Κάθε μία δοκιμή καλύπτει ένα ορισμένο τομέα σχετικά με τις μονωτικές ικανότητες της έτσι ώστε να υπάρχει μια όσο το δυνατόν γίνεται καλύτερη εικόνα. Επειδή η μετρούμενη αντίσταση μόνωσης προσδιορίζεται από την εφαρμοζόμενη τάση και του προκύπτοντος ρεύματος κατά τον νόμο του Ohm, γίνεται μια αναφορά στην φύση του ρεύματος διαρροής μέσω της μόνωσης και της επίδρασης του παράγοντα χρόνου, κατά τον οποίο εφαρμόζεται η τάση. Φυσικά 81

82 υπάρχει και πλήθος άλλων παραγόντων από το οποίο επηρεάζεται το ρεύμα διαρροής, όπως η θερμοκρασία, η υγρασία, ατμοσφαιρικοί και βιομηχανικοί ρύποι, φαινόμενα κορώνα κτλ. Το ρεύμα επί και διά μέσου της μόνωσης αποτελείται εν μέρει από ένα σχετικά σταθερό επιφανειακό ρεύμα (ρεύμα ερπυσμού) που διέρχεται μέσω διάφορων αγώγιμων οδών διαρροής, από την επιφάνεια της μόνωσης ή μέσω ρωγμών και συνεχειών και εν μέρει από το ρεύμα που διέρχεται μέσω όλης της μάζας της μόνωσης. Στην πραγματικότητα το συνολικό ρεύμα μονώσεως αποτελείται από τρεις συνιστώσες [3] σχήμα 7.1 α) Χωρητικό ρεύμα φόρτισης, που ξεκινάει από υψηλές τιμές και μειώνεται απότομα μετά τη φόρτιση της μόνωσης σε πλήρη τάση. β) Το ρεύμα απορροφήσεως, που έχει και αυτό υψηλή τιμή και στην συνέχεια μειώνεται γ) Ρεύμα διαρροής ή αγωγιμότητας. Το εν λόγω ρεύμα είναι μικρό και εν γένει σταθερό και διέρχεται δια μέσου και επί της επιφάνειας της μόνωσης καθώς και μέσω ρωγμών και ασυνεχειών αυτής. Το συνολικό συνιστάμενο ρεύμα είναι το άθροισμα αυτών των ρευμάτων και αποτελεί το ρεύμα, το οποίο μπορεί να μετρηθεί, με χρήση οργάνων όπως το Megger. Κάτω από ορισμένη τάση και συναρτήσει αυτού του συνιστάμενου ρεύματος μπορεί να μετρηθεί η αντίσταση μόνωσης, συνήθως τάξης MΩ. 82

83 Σχήμα 7-1 Συνιστώσες του ρεύματος διαρροής μετρούμενες κατά την διάρκεια μιας δοκιμής μονώσεως Σ.Ρ. [3] Θεωρητικά ο νόμος του Ohm θα ισχύει για άπειρο χρόνο. Έτσι για την μέτρηση μόνο του ρεύματος διαρροής ή αγωγιμότητας θα πρέπει να περάσει άπειρος χρόνος, όμως πρακτικά μετράμε σε πεπερασμένο χρόνο, η ένδειξη που παίρνουμε είναι η φαινόμενη αντίσταση της μόνωσης και αποτελεί σημαντικά χρήσιμο μέγεθος για την διάγνωση των σφαλμάτων ή της εν γένει κατάσταση της μόνωσης. Επίσης αρχικά φαίνεται το χωρητικό ρεύμα μειώνεται ταχύτατα, (μιλώντας σε σχέση με πρακτικές συνθήκες μετρήσεων και δοκιμών), μηδενίζεται πρακτικά μετά την φόρτιση του δοκιμίου. Μεγάλες μηχανές ή καλώδια με σημαντική χωρητικότητα απαιτούν περισσότερο χρόνο για την πλήρη φόρτιση τους. Το αντίστοιχο ρεύμα αντιπροσωπεύει, την αρχικώς αποθηκευμένη ενέργεια, η οποία μετά την δοκιμή, μπορεί να εκφορτιστεί με βραχυκύκλωση και γείωση του δοκιμίου. Το μέτρο αυτό είναι απαραίτητο για λόγους ασφαλείας. H αποθηκευμένη ενέργεια λόγου του ρεύματος απορροφήσεως, το οποίο ελαττώνεται με βραδύτερο ρυθμό, εκφορτίζεται σε τετραπλάσιο περίπου χρόνο. Μετά από ορισμένο χρόνο φαίνεται ότι το ρεύμα διαρροής ή αγωγιμότητας άγεται με μια σταθερά τιμή κάτω από ορισμένη τάση. Οποιαδήποτε αύξηση του συνολικού ρεύματος, συναρτήσει του χρόνου, αποτελεί προειδοποίηση για την κατάσταση και τη συμπεριφορά της μόνωσης. [3] 83

84 7.3 Μέθοδοι δοκιμής Με βάση την πείρα που υπάρχει μέχρι σήμερα για την επίδραση του χρόνου στην σημασία των μετρούμενων τιμών υπάρχουν τρεις κοινοί μέθοδοι δοκιμής [3] : α) Μέθοδος "βραχυχρονίου ή σημειακής ανάγνωσης" β) Μέθοδος "χρόνου - αντιστάσεως", δηλαδή χάραξη του διαγράμματος της αντίστασης μόνωσης συναρτήσει του χρόνου. γ) "Βηματικές δοκιμές" ή "δοκιμές πολλών τιμών τάσεως" Μέθοδος σημειακής ανάγνωσης Με την μέθοδο αυτή μετράται η υπό δοκιμή μόνωση σε ορισμένο μικρό χρονικό διάστημα (συνίσταται 60sec) και καταχωρείται μια τιμή για την αντίσταση μόνωσης. (σχήμα 7.2) Πολύ συχνά η μετρούμενη τιμή είναι μικρότερη για κάτω από 60sec και μεγαλύτερη για χρόνο πάνω από 60sec με τους παράγοντες της θερμοκρασίας και της υγρασίας να παίζουν πάντα ρόλο και να επηρεάζουν τις μετρήσεις. Σχήμα 7-2 Τυπική καμπύλη αντίστασης μόνωσης συναρτήσει του χρόνου κατά την "σημειακή ανάγνωση" [3] Μόνο με μία τιμή, την αρχική "σημειακή ανάγνωση" αντίστασης μόνωσης, ειδικά σε μια μηχανή ή συσκευή στην οποία δεν έχει πραγματοποιηθεί άλλη δοκιμή, η μέθοδος δεν μπορεί να αποτελέσει οδηγό προκειμένου να αποφανθεί οτιδήποτε για την συμπεριφορά της μόνωσης. Απαιτείται εκτέλεση περιοδικών μετρήσεων σε βάθος χρόνου και καταγραφής αποτελεσμάτων ώστε να υπάρχει περισσότερη κρίση για την πραγματική κατάσταση της μόνωσης. Οποιαδήποτε σταθερά κλίση της καμπύλης της αντίστασης μόνωσης συναρτήσει του χρόνου προς τα κάτω, είναι συνήθως μια προειδοποίηση για την μόνωση προς χειροτέρευση, βλάβη ή καταστροφή, έστω και εάν οι απόλυτες 84

85 τιμές των μετρούμενων αντιστάσεων είναι πολύ μεγαλύτερες των ελάχιστων. Αντίστροφα, και εμπειρικώς αποδεδειγμένο είναι ότι εάν οι τιμές κατά τις περιοδικές μετρήσεις προκύπτουν σταθερές, τότε η μόνωση μπορεί να θεωρηθεί καλή ως προς την μέθοδο αυτή. Στις καμπύλες του σχήματος 7.3 φαίνεται η τυπική συμπεριφορά της αντιστάσεως μονώσεως σε διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας με βάση την μέθοδο "σημειακών αναγνώσεων" σε ένα βάθος χρόνου 20 μηνών. 85

86 Σχήμα 7-3 [3] 86

87 ΜΩ Μέθοδος χρόνου - αντιστάσεως Η μέθοδος αυτή είναι σχεδόν ανεξάρτητη της θερμοκρασίας και συχνά είναι δυνατόν να δώσει πληροφορίες χωρίς να ληφθούν υπόψη συγκρίσεις με παλιότερες δοκιμές. Είναι επίσης ανεξάρτητη του μεγέθους της μηχανής και της ονομαστικής ισχύος ή οποιουδήποτε δοκιμίου. Βασίζεται στο φαινόμενο της απορροφήσεως της καλής μόνωσης σε σύγκριση με την απορρόφηση που παρουσιάζει μια αποδεδειγμένα κακή μόνωση (κυρίως λόγο εισχώρησης υγρασίας). Με αυτή την μέθοδο λαμβάνονται διαδοχικές ενδείξεις κατά την διάρκεια της διεξαγωγής της δοκιμής, ανά ορισμένα χρονικά διαστήματα και σημειώνεται η διαφορά αυτών των τιμών. [σχήμα μέσα σε ένα χρονικό διάστημα μέχρι και 10min]. πιθανή εμφάνιση υγρασίας μόνωση πιθανόν καλή χρόνος (min) 10min Σχήμα 7-4 Μια πιθανώς καλή μόνωση παρουσιάζει αύξηση της αντίστασης. Εάν η μόνωση έχει περισσότερη υγρασία ή ακαθαρσία, το φαινόμενο της διηλεκτρικής απορροφήσεως εμφανίζεται με την μορφή υψηλού συνολικού μετρούμενου ρεύματος το οποίο παραμένει σχεδόν σταθερό, με συνέπεια η αντίσταση μόνωσης να παραμένει σε χαμηλά επίπεδα Η μέθοδος αυτή μπορεί να δώσει πιο σαφή εικόνα συμπληρωματικά με την "σημειακή ανάγνωση" έστω και αν με την τελευταία η μόνωση φαίνεται αρχικά καλή. Κρίσιμη χρονική διάρκεια αποτελεί το διάστημα 30sec - 60sec. Για παράδειγμα αν καταγράφεται σταθερή τιμή 10MΩ (τιμή που έδωσε η "σημειακή ανάγνωση" ) για ένα σύγχρονο κινητήρα, για όλη την διάρκεια της επιβολής της τάσεως μέχρι 60sec, αυτό θα μπορούσε να σημαίνει ύπαρξης υγρασίας στο τύλιγμα, απαιτείται προσοχή και είναι ένδειξη για περαιτέρω παρακολούθηση. Συμπληρωματικά με αυτήν την μέθοδο αναφέρεται ο λόγος διηλεκτρικής απορροφήσεως που επίσης αξίζει να καταγράφεται και να παρακολουθείται. Ο λόγος δύο μετρούμενων τιμών αντίστασης 87

88 μόνωσης κατά την δοκιμή "χρόνου - αντιστάσεως" καλείται λόγος διηλεκτρικής απορροφήσεως (π.χ. ο λόγος της αντίστασης στα 60sec προς την αντίσταση στα 30 sec). Εάν ο λόγος αυτός προκύψει από την αντίσταση μόνωσης του 10min προς την αντίσταση που μετράται στο 1min ονομάζεται δείκτης πολώσεως (Polarization Index- PI) ή αριθμός μεταφορτίσεως και συνήθως στα Megger δίνεται αυτόματα ως PI στο τέλος της 10λεπτης δοκιμής. [3] Κατάσταση μόνωσης Επικίνδυνη Φτωχή Προβληματική Μέτρια Καλή Εξαιρετική Λόγος 60/30 sec <1,1 1,1 1,25 1,25 1,4 1,4 1,6 >1,6 Λόγος 10/1 min ( PI ) <1 <1,5 1, >4 Πίνακας 8 Ενδεικτικός πίνακας κατάστασης μόνωσης συναρτήσει του λόγου διηλεκτρικής απορροφήσεως [3]. Οι τιμές του πίνακα θεωρούνται ενδεικτικές και απαιτείται εμπειρία και γνώση για την ερμηνεία των αποτελεσμάτων συνήθως με συνδυασμό πολλών μεθόδων Μέθοδος πολλών τιμών τάσεως Η μέθοδος αυτή γίνεται σε 3 ή περισσότερα βήματα τάσεως (π.χ. 500V, 1000V, 2500V ή 1000V, 2500V, 5000V). Μπορούν να γίνουν 2 ή περισσότερες επιβολές τάσης κατά βήματα, αν χρειαστεί. Λαμβάνεται η τιμή της αντίστασης μόνωσης μετά από 60 sec ή και περισσότερο σε κάθε επιβολή. Αυτή η χρονική διάρκεια τηρείται ίδια σε κάθε δοκίμιο στις δοκιμές στις διάφορες τάσεις. Εντός αυτής της χρονικής διάρκειας, πιθανόν είναι να μην έχει μηδενιστεί όλο το ρεύμα απορροφήσεως, οι μετρήσεις όμως δεν στερούνται σημασίας, επειδή όλες θα έχουν εκτελεστεί με την ίδια χρονική βάση. Τα αποτελέσματα είναι ανεξάρτητα του υλικού και της θερμοκρασίας της μόνωσης διότι παρατηρούμε μεταβολές και όχι τις ίδιες τις τιμές των ενδείξεων. Είναι φανερό ότι και με αυτή την μέθοδο αναζητείται τυχόν μείωση της αντίστασης μόνωσης κατά την αύξηση της τάσης. (σχήμα 7.5). 88

89 Σχήμα 7-5 Τυπικές καμπύλες δοκιμής "πολλών τιμών τάσης" - Ένδειξη εξασθένισης μόνωσης [3] Τονίζεται, ότι μικρές ασυνέχειες, ρύπανση και υγρασία μπορούν να "αποκαλυφθούν" με τάσεις μικρότερες της λειτουργίας της μηχανής, αλλά τα αποτελέσματα της γήρανσης από τις μηχανικές καταπονήσεις μερικώς καλών συντηρημένων μηχανών με ξηρές και καθαρές μονώσεις απαιτούν μετρήσεις σε τάσεις μεγαλύτερες, κοντά στις τάσεις λειτουργίας ή και λίγο μεγαλύτερες. Όταν οι τάσεις σταδιακά αυξάνονται, προκαλούν ηλεκτρικές καταπονήσεις που φτάνουν σε αυτές που προκαλούνται κατά την τάση λειτουργίας, μόνο κοντά σε αυτές τις τάσεις, οι τοπικώς εξασθενημένες περιοχές της μόνωσης επηρεάζουν την συνολική αντίσταση μόνωσης των τυλιγμάτων και παρατηρείται ραγδαία μείωση της αντίστασης μετά από κάποιο όριο τάσης (σχήμα 7.6) Στο σχήμα αυτό φαίνονται οι καμπύλες R-U κατά την δοκιμή "πολλών τιμών τάσης" με χρόνο δοκιμής 60sec, από τις οποίες με σύγκριση φαίνεται η διαφορά μεταξύ μιας καλής και μιας κακής μόνωσης. Η πείρα από τις συντηρήσεις έχει καταδείξει την αξία της δοκιμής μια μόνωσης με DC τάση στα επίπεδα της μέγιστης τιμής της ονομαστικής ΑC. Με αυτόν τον τρόπο έχουν ανιχνευτεί και αντιμετωπιστεί προβλήματα τα οποία δεν ήταν δυνατόν να ανιχνευτούν αλλιώς, εκτός των δοκιμών με ΑC τάση. Όπως συμβαίνει και με τις προηγούμενες μεθόδους, για να εξαχθούν αξιόλογα συμπεράσματα, χρειάζεται περιοδικώς επαναλαμβανόμενος έλεγχος σε προγραμματισμένη βάση. Η παρατήρηση ασυνήθιστης μείωσης της τιμής της αντίστασης (σε σχέση με προηγούμενες δοκιμές σε μια προγραμματισμένη 89 Σχήμα 7-6 [3]

90 παρακολούθηση) κατά την μετάβαση από μια τάση σε μια ψηλότερη, αποτελεί ένδειξη ξεκινήματος φαινομένων γήρανσης των υλικών. Όταν γίνονται συγκρίσεις με παλιότερες δοκιμές και δεν δίνεται βάση μόνο στις σχετικές μεταβολές για περισσότερο αξιόπιστα αποτελέσματα συνίσταται η αναγωγή των αποτελεσμάτων σε μια σταθερή θερμοκρασία. Η αρχικές και τελικές εφαρμοζόμενες τάσεις καλό είναι να έχουν λόγο 1/5 τουλάχιστον. Βάση πείρας ξέρουμε ότι η μεταβολή της αντίστασης κατά 25% μεταξύ δύο τάσεων που ικανοποιούν αυτό τον λόγο είναι μία ακόμη ένδειξη ύπαρξης υγρασίας στην μόνωση. [3] Κεφάλαιο 8 Μετρήσεις διηλεκτρικών απωλειών με δοκιμές σε AC τάση 8.1 Εισαγωγή στις μετρήσεις με χρήση tanδ Μια καταπονημένη μόνωση λόγο γήρανσης, αστοχίας ή κακής συντήρησης οποιουδήποτε στοιχείου μιας μηχανής είναι βασική αιτία μεγάλου αριθμού αστοχιών στο χώρο. Τακτικοί έλεγχοι της μόνωσης των συστημάτων με τη βοήθεια της tanδ μπορούν να προβλέψουν αυτές τις αστοχίες δίνοντας χρόνο για σχεδιασμό και προληπτική συντήρηση. Τέτοιου είδους μετρήσεις σε οποιοδήποτε σύστημα μόνωσης όπως φυσικά σε κάθε ένα στοιχείο κάθε σπείρας μπορούν να φανερώσουν προβλήματα που σχετίζονται με χημική αλλαγή στο σύστημα μόνωσης λόγω χρόνου και θερμοκρασίας και λανθασμένης συντήρησης. φθορά μόνωσης λόγω τοπικής υπερθέρμανσης μόλυνση εξαιτίας ύπαρξης νερού, άνθρακα λαδιού ή βρωμιάς. επιφανειακές ή εσωτερικές διαρροές λόγω ρωγμών τοπικό ή γενικό ιονισμό. Γίνονται συστάσεις πραγματοποίησης δοκιμών σε συναρμολογημένα τυλίγματα μέσης/υψηλής τάσης στον τόπο κατασκευής και στο χώρο λειτουργίας καθώς και περιοδικές μετρήσεις στις μηχανές προς διαρκή επιτήρηση αυτών. Οι δοκιμές αυτές επίσης είναι χρήσιμες για την επίβλεψη κατά την διάρκεια συναρμολόγησης των τυλιγμάτων. Η κατάσταση γήρανσης ενός τυλίγματος είναι αποφασιστικής σημασίας για την αξιόπιστη λειτουργία όλης της μηχανής. Ο σημαντικός παράγοντας αβεβαιότητας για την πορεία της υγείας μιας μόνωσης που υπεισέρχεται μόνο με τις συνήθης δοκιμές αντοχής, προσδίδει ακόμα μεγαλύτερη αξία στις δοκιμές με την βοήθεια της tanδ. Δίνουν περισσότερο ολοκληρωμένη εικόνα και δεν είναι λίγες οι φορές που σφάλματα αστοχίες γίνονται φανερά μόνο με χρήση AC τάσης κατά τις δοκιμές. Ο προσδιορισμός της tanδ συναρτήσει της τάσεως διεξάγεται με διατάξεις που βασίζονται στη γέφυρα Schering της οποίας μια τυπική βασική συνδεσμολογία δίνεται στο σχήμα 8.1. Ο πρότυπος πυκνωτής της διάταξης πρέπει να είναι όσο τον δυνατόν λιγότερων απωλειών. Μια τυπική πορεία της tanδ = f(u/u N ) δίνεται στο σχήμα

91 Σχήμα 8-1 Τυπική διάταξη Γέφυρας Schering, με Cx το δοκίμιο και CN ο πρότυπος πυκνωτής [3] Σχήμα 8-2 Γραφική συνάρτηση της tanδ = f(u/un) [3] Τυπικές τιμές tanδ για διάφορα συστήματα μόνωσης για αναφορά δίνονται στον παρακάτω πίνακα από Sivanta electronics. Οι τιμές αυτές είναι για γενικότερη κατανόηση του εύρους των τιμών που αναμένονται, και ειδικότερα δεδομένα θα πρέπει να λαμβάνονται από τον κατασκευαστή. 91

92 Equipment % tand New high Voltage Transformer 0.25 to 1 In service 0.70 to 15 Low Voltage, Distribution Tx 1 to 5 OCB 0.4 to 2 Cable with solid insulation 0.5 to 15 Cable oil filled / pressurized 0.2 to 0.5 Motors 2 to 8 Capacitor without Discharge Device 005 to 0.5 Bushing oil filled 0.3 to 4 Bushing 3 to 10 Η εφαρμοζόμενη τάση στο δοκίμιο αυξάνει κατά βήματα, έως την ονομαστική τάση του δοκιμίου ξεκινώντας συνήθως από τα 0.2U N του δοκιμίου. Η αρχική, εφαρμοζόμενη τάση επιλέγεται σε αυτά τα επίπεδα επειδή οι μετρήσεις σε τέτοιες τάσεις δεν επηρεάζονται πρακτικά από φαινόμενα κορώνα. Τα φαινόμενα αυτά είναι πιο έντονα σε μεγαλύτερο ποσοστό της ονομαστικής τάσης του δοκιμίου και είναι ιδιαίτερης σημασίας και καταγράφονται. Η συχνότητα της τάσης μετρήσεως πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στα 50Hz και απαλλαγμένη από αρμονικές. Σε όλη την διάρκεια των μετρήσεων το δοκίμιο δεν πρέπει να είναι συνδεδεμένο με άλλο τμήμα της εγκατάστασης, το οποίο μπορεί να παρεμβαίνει στις μετρήσεις (όπως π.χ. καλώδια, Μ/Σ τάσεως Μ/Σ ισχύος κτλ.). Η μέση θερμοκρασία της μηχανής και συγκεκριμένα στα αυλάκια πρέπει να είναι όσο τον δυνατόν σταθερή κατά την διάρκεια της μέτρησης. Για παράδειγμα σε γεννήτρια που δεν ψύχεται με αέρα, προτείνεται η πρώτη μέτρηση να γίνει προ πληρώσεως με ψυκτικό μέσο και έπειτα να ακολουθήσουν και άλλες με το ψυκτικό την πίεση και την θερμοκρασία λειτουργίας. Οι τάσεις κάτω από τις οποίες μετρείται η tanδ των μονωτικών των κινητήρων και γεννητριών ή ενός καλωδίου, ανέρχονται και πέρα της ονομαστικής, άλλα είναι πολύ χαμηλότερες, της οριακής τάσης που αντιστοιχεί στην τάση διηλεκτρικής αντοχής του υλικού της μόνωσης. Κατά συνέπεια το υλικό της μόνωσης δεν κινδυνεύει φυσικά κατά τις δοκιμές να υποστεί ηλεκτρική διάσπαση ή να καταστραφεί. Οι μετρήσεις με tanδ ανήκουν στις μη καταστρεπτικές δοκιμές. [3] 8.2 Μέτρηση χαρακτηριστικής tanδ σε συναρμολογημένη μηχανή Εάν πρόκειται για συναρμολογημένη μηχανή, το συνολικό τύλιγμα ελέγχεται κατά την συνδεσμολογία που φαίνεται στο σχήμα 8.3 ενώ το τύλιγμα της κάθε φάσης κατά την συνδεσμολογία που δίνεται στο σχήμα 8.4. Όπου P ο ακροδέκτη της τάσης δοκιμής. Για τις ισοδύναμες συνδεσμολογίες R UE, R VE, R WE, C UE, C VE, C WE αντιστάσεις και χωρητικότητες των τυλιγμάτων των φάσεων προς γη και R UV, R VW, R WV, C UV, C VW, C WU οι αντιστάσεις και χωρητικότητες των διαχωριστικών στηριγμάτων μεταξύ των μετωπικών συνδέσεων των τυλιγμάτων των φάσεων. 92

93 Σχήμα 8-3 Συνδεσμολογία μέτρησης για το συνολικό τύλιγμα και ισοδύναμη συνδεσμολογία [3] Σχήμα 8-4 Συνδεσμολογία μέτρησης για το τύλιγμα φάσης και ισοδύναμη συνδεσμολογία [3] Μετρώντας τον συντελεστής απωλειών του συνολικού τυλίγματος μιας μηχανής παίρνουμε ένα μέγεθος το οποίο αφορά το σύνολο του τυλίγματος και δεν δείχνει, για παράδειγμα, κάποια σοβαρή ανωμαλία σε μία ή και περισσότερες σπείρες, ειδικότερα αν όλες οι υπόλοιπες παρουσιάζουν μια ικανοποιητική ποιότητα. Ακόμα και μία κακής ποιότητας σπείρα μέσα στο τύλιγμα είναι αρκετή για να προξενήσει μεγάλα προβλήματα στο μέλλον. Όσο μικρότερος είναι ο αριθμό των λιγότερο ποιοτικών ή προβληματικών σπειρών, τόσο δυσκολότερα εμφανίζονται κατά την μέτρηση. Αυτό συμβαίνει διότι η συνολική χωρητικότητα C του τυλίγματος μιας φάσης της μηχανής και η ισοδύναμη αντίσταση των συνολικών απωλειών του τυλίγματος R αποτελούνται από τις επιμέρους χωρητικότητες C 1,C 2, C ν, C n και τις ισοδύναμες αντιστάσεις απωλειών R 1,R 2, R v,..r n. [3] 93

94 Ο συντελεστής απωλειών της νιοστής σπείρας ισούται με: Ο συντελεστής απωλειών του συνολικού τυλίγματος είναι: Είναι όμως: Και Αντικαθιστώντας καταλήγουμε στην εξίσωση: σχέση 8.1 Επειδή το συνολικό τύλιγμα έχει n σπείρες και αποδεχόμενοι ότι όλες έχουν περίπου αυτήν τη χωρητικότητα, μπορούμε να θέσουμε όπου C 1 =C 2 =C 3 = =C V = =C n = C/n οπότε προκύπτει: σχέση 8.2 Συμπεραίνουμε λοιπόν, ότι ο συντελεστής απωλειών του συνολικού τυλίγματος ισούται προς το μέσο όρο των συντελεστών απωλειών των επί μέρους σπειρών του τυλίγματος. Εάν βέβαια δεχθούμε την σχέση 8.1 ο οποίος δεν υπόκειται στην παραδοχή C 1 =C 2 =C 3 = =C V = =C n = C/n, τότε στη συμμετοχή του καθενός μερικού συντελεστή απωλειών υπεισέρχονται οι συντελεστές βαρύτητας C 1, C 2, C 3, C V,C n. Επειδή όμως δεν υπάρχει μεγάλη διαφορά μεταξύ C 1, C 2, C 3, C V,C n. μπορούμε να δεχθούμε την σχέση 8.1. Από την σχέση 8.2 συμπεραίνουμε ότι εάν η τιμή ενός μερικού συντελεστή απωλειών είναι πολύ μεγαλύτερη των υπολοίπων (δηλαδή ελαττωματική σπείρα), και ο αριθμός των σπειρών είναι αρκετά μεγάλος και όλες οι υπόλοιπες σπείρες είναι υγιείς, ο συντελεστής απωλειών του συνολικού τυλίγματος θα εμφανισθεί ικανοποιητικός. Οι μετρήσεις σε κάθε μια σπείρα της μηχανής για πλήρη έλεγχο μπορούν να γίνουν κατά την κατασκευή ή κατά την επιδιόρθωση της εάν αυτό κριθεί απαραίτητο. 94

95 Εάν βεβαίως υπάρχει βραχυκύκλωμα στη νιοστή σπείρα,τότε θα είναι R V =0 και εφδ ν = οπότε και εφδ =. Στην περίπτωση αυτή και σε κάθε άλλη περίπτωση κατά την οποία υπάρχει σε μία σπείρα σοβαρή διαρροή προς το σώμα της μηχανής, η μέτρηση της εφδ του συνόλου του τυλίγματος θα μας δείξει το σφάλμα. Το σφάλμα αυτό αποκαλύπτεται και με την μέτρηση της αντίστασης μόνωσης. Παρόλα αυτά ο έλεγχος μιας μηχανής είναι πολύ σημαντικός, γι αυτό πρέπει να γίνεται τακτικά ώστε να παρακολουθείται η πορεία της εφδ. [3] 8.3 Μέτρηση χαρακτηριστικής tanδ κατά την κατασκευή της μηχανής Από τα παραπάνω γίνεται κατανοητό ότι η ομοιογένεια και η ποιότητα μιας κατασκευής διαπιστώνεται μόνο με την δοκιμή σε κάθε μια πλευρά σπείρας (στοιχείο) του τυλίγματος, με την λεγόμενη δοκιμή σειράς που είναι μέρος των δοκιμών παραλαβής μηχανών κατά την κατασκευή τους. Τα στοιχεία αριθμούνται για πρακτικούς λόγους. Όπως όλα τα δοκίμια που ελέγχοντα με tanδ θα πρέπει να έχουν τουλάχιστον την θερμοκρασία περιβάλλοντος προς αποφυγή συμπύκνωσης και υγρασίας στις επιφάνειες και να είναι καθαρά, για αξιόπιστα αποτελέσματα. Ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα προς μέτρηση αποτελείται από 60 στοιχεία της μηχανής + 10% του συνόλου των στοιχείων του τυλίγματος, ειδικά αν πρόκειται για γεννήτρια με πολλές εκατοντάδες στοιχεία. Κατά VDE 530 μπορεί να τηρηθούν επίσης τα παρακάτω σε σχέση με το δείγμα των στοιχείων. Ηλεκτρικές Μηχανές Αριθμός δοκιμίων Αριθμός πόλων Ονομ. Ισχύς 2 και 4 Όλα τα στοιχεία 60 στοιχεία της μηχανής + 6 και πλέον 10% του συνόλου Φυσικά αν κριθεί σκόπιμο εκτελούνται μετρήσεις για όλα τα στοιχεία ανεξαρτήτως χαρακτηριστικών μηχανής και αξιολογούνται. Οι περιορισμοί σε τμήμα συνόλου των στοιχείων δεν ισχύουν για τις δοκιμές των επιμέρους αγωγών των στοιχείων οι οποίοι ελέγχονται για βραχυκυκλώματα πριν την περαιτέρω επεξεργασία τους την τοποθέτηση μονωτικού και την τοποθέτηση τους στα αυλάκια του πυρήνα. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων του συντελεστή απωλειών είναι σύνηθες να παρουσιάζουν διασπορά που οφείλεται στις αναπόφευκτες διακυμάνσεις των συνθηκών κατασκευής, στις ιδιότητες των μονωτικών υλικών και στις συνθήκες των ίδιων των μετρήσεων. Τα αποτελέσματα κρίνονται και αξιολογούνται πάντα σε σχέση και με προηγούμενες μετρήσεις και μεταβολές στο ίδιο δοκίμιο. Μεταβολές στις χαρακτηριστικές των tanδ σε σχέση με προηγούμενες μπορούν να αποτελούν ένδειξη ύπαρξης υγρασίας στο σύστημα μόνωσης ή έντονα φαινόμενα γήρανσης. Οι αρχικές τιμές της tanδ = f(u/u N ) είναι σε συνάρτηση κυρίως της περιεκτικότητας του μονωτικού σε πτητικά διαλυτικά μέσα και υγρασία ενώ εντονότερα φαινόμενα ΜΕ αρχίζουν να λαμβάνουν χώρα σε εύρος 0.3 U N με 0.6 U N. [3] 95

96 8.4 Δοκιμή διηλεκτρικής αντοχής Στα μονωτικά υλικά διεξάγονται και δοκιμές για να διαπιστωθεί εάν το υλικό έχει ή όχι την προκαθορισμένη από τους κανονισμούς διηλεκτρική αντοχή. Κατά την δοκιμή αυτή επιβάλλεται καθορισμένη τάση για χρόνο επίσης καθορισμένο από τους κανονισμούς. Είναι δυνατόν η μόνωση να υποστεί την δοκιμασία επιτυχώς ή ανεπιτυχώς, δηλαδή η μέθοδος αυτή ανήκει στις καταστρεπτικές δοκιμές και δεν εφαρμόζεται παρά μόνο κατά την κατασκευή και παραλαβή του συστήματος (πχ μηχανής, γεννήτριας καλωδίου κτλ). Επίσης διεξάγεται μετά από σημαντικές επισκευές μονώσεων, αλλά και πάλι σε μειωμένες τιμές της καθορισμένης τάσης δοκιμής. Στις μονώσεις μηχανών εναλλασσόμενου ρεύματος οι κανονισμοί επιβάλλουν την δοκιμή μόνο με εναλλασσόμενο ρεύμα, αφενός γιατί οι μηχανές αυτές καταπονούνται με εναλλασσόμενο και πρέπει να εξεταστούν οι σχετικές απώλειες και αφετέρου γιατί σε συνεχές ρεύμα εμφανίζονται απώλειες που εξαρτώνται κυρίως από την αγωγιμότητα του υλικού. Στα καλώδια ισχύος η δοκιμή γίνεται με εναλλασσόμενο και συνεχές ρεύμα. 96

97 Κεφάλαιο 9 Παρατηρήσεις - Συμπεράσματα τετάρτου κεφαλαίου. Παρατηρήσεις - Συμπεράσματα Τα χαρακτηριστικά των δοκιμίων NXGR φαίνονται στο παρακάτω πίνακα, ενώ τα NXBG δεν έχουν επηρεαστεί και προορίζονται για χρήση σε μηχανές ονομαστικής τάσης 6kV. Δοκίμιο Έτος παρασκευής ταινίας Αριθμός στρώσεων ταινίας Χρόνος ψησίματος (min) Θερμοκρασία ψησίματος ( Ο C) πρόσμιξη Ν1GR Ν2GR Ν3GR Υγρασία Ν4GR Ν5GR Οργανική ύλη Ν6GR Ν7GR Ν8GR Fe, C Ν9GR Ν10GR Γράσο/αέρας Τα δοκίμια διατηρήθηκαν σε κλειστό χώρο όλους τους μήνες των μετρήσεων σε μέρος προφυλαγμένο από εκτεταμένη υγρασία και εξωτερική ρύπανση. Πριν τις μετρήσεις γινόταν εποπτικός έλεγχος και καθάρισμα των εξωτερικών επιφανειών. Τα σημεία επαφής, των αγωγών υψηλής τάσης και μετρήσεων με τα δοκίμια, ήταν τα ίδια για όλες τις μετρήσεις. Δοκιμάστηκαν αλλεπάλληλες φορές ίδιες μετρήσεις στο ίδιο δοκίμιο με τις ίδιες συνθήκες μετά από σύνδεση και επανασύνδεση για εξακρίβωση της αξιοπιστίας των μετρήσεων, και κυρίως για να εξασφαλιστεί ότι οι αντιστάσεις επαφών των συνδέσεων δεν λαμβάνουν καταλυτικό ρόλο στην εξαγωγή αποτελεσμάτων. Διαπιστώθηκε ταύτιση αποτελεσμάτων τετάρτου δεκαδικού μετά τις επανασυνδέσεις. Οι μετρούμενες χωρητικότητες των δοκιμίων καθώς και η μέθοδος UST στην γέφυρα μέτρησης ήταν οι λόγοι για τους οποίους δεν χρειάστηκαν πρόσθετα μέτρα για την καταστολή ρευμάτων παρεμβολών που κάτω από ειδικές περιπτώσεις θα μπορούσαν να επηρεάσουν τις μετρήσεις των χαρακτηριστικών της tanδ. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε διάφορες ώρες της ημέρας από τις 2/2014 μέχρι 6/2014.Η κατασκευή των δοκιμίων με σκοπό την μελέτη της αντίστασης μόνωσης του μονωτικού οδήγησε στις παρακάτω διαπιστώσεις. Ένα πολύ σημαντικό συμπέρασμα που προκύπτει από την μέτρηση της αντίστασης μόνωσης και του ρεύματος διαρροής είναι ότι κατά την κατασκευή μιας μηχανής θα πρέπει να ελέγχεται η αξιοπιστία της μόνωσης της σπείρας πριν εισέλθει στην μηχανή και μάλιστα δε θα πρέπει οι μετρήσεις αυτές να περιορίζονται σε ένα μεγάλο μέρος του συνόλου των σπειρών αλλά να αφορούν το σύνολο αυτών. Τα στελέχη των σπειρών που περιλαμβάνουν το πρόθεμα BG κατασκευάστηκαν από ανθρώπους που ειδικεύονται στην κατασκευή σπειρών μέσης τάσης. Ακολουθήθηκαν όλες εκείνες 97

98 Ι(nA) οι διαδικασίες που συντελούν ώστε η μόνωση να παρουσιάζει ικανοποιητικές τιμές παρόλα αυτά όμως τα στελέχη Ν8BG και N9BG κρίνονται ακατάλληλα προς χρήση αφού το ρεύμα διαρροής είναι πολύ υψηλό συγκρινόμενο με τα υπόλοιπα δοκίμια. Επειδή το μονωτικό υλικό είναι θερμοσκληρυνόμενη ρητίνη δεν μπορούμε να επέμβουμε για την βελτίωση της αντίστασης N9BG N8BG N7BG N6BG Χρόνος (min) Ρεύματα διαρροής Από τις τιμές της αντίστασης μόνωσης που καταγράφηκαν σε διαφορετικές μέρες όπου το ποσοστό υγρασίας είχε σημαντική μεταβολή διαπιστώνεται ότι αν έχει προηγηθεί βροχόπτωση ενδέχεται οι μόνωση να παρουσιάζει απόκλιση από την πραγματική της τιμή. Γι αυτό θα πρέπει να αποφεύγονται μετρήσεις κατά την διάρκεια (ή αν έχει προηγηθεί) βροχόπτωσης ιδιαίτερα αν η μηχανή βρίσκεται σε χώρο εκτεθειμένο στα καιρικά φαινόμενα. Για τον ίδιο λόγο καλό θα είναι να αποφεύγονται μετρήσεις και τις πρωινές ώρες λόγω συμπύκνωσης της υγρασίας. 98

99 Αντίσταση μόνωσης (ΤΩ) Αντίσταση μόνωσης (ΤΩ) C 61% 1014hPa 21C 60% hPa Χρόνος (min) Ένα τρίτο συμπέρασμα είναι ότι μόνο ο δείκτης πολώσεως δεν αρκεί ώστε να χαρακτηριστεί ένα μονωτικό αξιόπιστο. Θα πρέπει παράλληλα κάποιος να γνωρίζει την τιμή της αντίστασης μόνωσης είτε στο 1 είτε στο 10 λεπτό για να μπορέσει με ασφάλεια να ορίσει την ικανότητα του μονωτικού N5 PI 2,98 N3 PI 2, Χρόνος (min) Δείκτες πόλωσης 99

100 αντίσταση μόνωσης ΤΩ Επειδή οι αντιστάσεις του κάθε δοκιμίου συνδέονται εν παραλλήλω με τα ηλεκτρόδια τάσης και μέτρησης η παρουσία δοκιμίου που εμφανίζει μειωμένη αντίσταση μόνωσης δεν γίνεται αντιληπτή όταν συνδέεται αυτό σε σειρά με άλλα όπου παρουσιάζουν ικανοποιητικές τιμές αντίστασης. Παρόλο λοιπόν όπου στην μέτρηση εμφανίζεται ικανοποιητική τιμή στο σημείο του προβληματικού δοκιμίου υπάρχει η μεγαλύτερη πιθανότητα διάσπασης του μονωτικού που θα οδηγήσει στην καταστροφή του ηλεκτρικού κυκλώματος λόγω βραχυκύκλωσης N9 BG N2, N3, N10 N2, N3, N10 N χρόνος (min) Στην περίπτωση του δοκιμίου Ν8 παρατηρείται ότι η τιμή της αντίστασης του μονωτικού επηρεάζεται από την ύπαρξη του άνθρακα όταν σε αυτόν έχει εισχωρήσει υγρασία, γεγονός που καθιστά την μόνωση ιδιαίτερα ευάλωτη. Η αδυναμία της μόνωσης να ανταπεξέλθει στην υψηλή τάση έγινε αντιληπτή κατά την πραγματοποίηση του πειράματος αφού η μόνωση διασπάστηκε τοπικά και η θερμοκρασία του τόξου που δημιουργήθηκε προκάλεσε την δημιουργία μόνιμης οπής. 100

101 I(nA) N8GR Συνεχής βροχότωση N8GR χρονός (min) Μεταβολή ρεύματος διαρροής σε σχέση με την μεταβολή της υγρασίας Από την παρατήρηση των ρευμάτων διαρροής στα δοκίμια στα οποία τοποθετήθηκαν εσκεμμένα υλικά με σκοπό να παρουσιάζουν ανομοιογένεια στο μονωτικού μέσο δεν διαπιστώθηκε ουσιαστική μεταβολή στο ρεύμα που διαρρέει την μόνωση (εκτός από το μονωτικό στο οποίο τοποθετήθηκε άνθρακας) σε σχέση με τα υπόλοιπα δοκίμια που κατασκευάστηκαν με τρόπο ίδιο με αυτόν που ακολουθείται σε κάθε κατασκευή. Έτσι, συμπερασματικά μπορεί να ειπωθεί ότι η μελέτη τον δοκιμίων πρέπει να γίνει και με άλλες μεθόδους ώστε η ανάπτυξη φαινομένων που πραγματοποιούνται εντός του μονωτικού να χαρακτηρίζουν κάποιο πρόβλημα. Ενδεικτικά παρουσιάζονται στο γράφημα μετρήσεις στις οποίες έχει μηδενιστεί το ρεύμα μετατόπισης και παραμένει εντός του δοκιμίου μόνο το ρεύμα διαρροής. 101

102 Ι(nΑ) N1GR N1BG N3GR N3BG N5GR N10GR χρόνος(min) Ακολουθούν οι παρατηρήσεις και συμπεράσματα από τις μετρήσεις σε AC με τον συντελεστή διηλεκτρικών απωλειών tanδ Μετρήσεις δοκιμίων σε διαφορετικές ατμοσφαιρικές συνθήκες. Είναι γνωστό ότι οι ατμοσφαιρικές συνθήκες επιδρούν στην μονωτική ικανότητα των διηλεκτρικών υλικών. Αύξηση της υγρασίας και θερμοκρασίας γενικά οδηγούν σε αύξηση των διηλεκτρικών απωλειών των μονωτικών συστημάτων. Από τις μετρήσεις επίσης παρατηρήθηκε ότι καλώς κατασκευασμένα δοκίμια δείχνουν μεγαλύτερη ανοχή στις μεταβολές των ατμοσφαιρικών συνθηκών σε σχέση με λιγότερο ποιοτικές κατασκευές. Ενδεικτικό είναι το παρακάτω παράδειγμα όπου φαίνονται οι μετρήσεις στην ίδια σπείρα σε διαφορετικές μέρες. Σε αυτό το δοκίμιο η μια πλευρά, η Ν6GR, τυλίχτηκε με μονωτική ταινία ρητίνης παρασκευής 2012, ενώ για την άλλη χρησιμοποιήθηκε ταινία έτους παρασκευής 2014, όπως όλες οι NxBG πλευρές. 102

103 tand corrected N6 GR c 1018hPA 34% 11-Apr 17c 1007hPa 43% 17-Apr 19c 1015hPA 60% 22-Apr 26c 1007hPA 43% 30-May 22c 1010hPA 35% 31-May 19c 1014hPA 61% 07-Apr 22c 1015hPa 58% 03-Jun AC (kv) Εμφανής είναι επίδραση της υγρασίας στις χαρακτηριστικές των tanδ. Εδώ πρέπει να τονιστεί ότι τα δοκίμια φυλάσσονταν σε κλειστό χώρο απομακρυσμένα από άμεση υγρασία, βροχή κτλ. Έγινε προσπάθεια για μετρήσεις στο δοκίμιο, ανεξάρτητες από την συμπύκνωση της επιφανειακής υγρασίας. Ενδιαφέρον παρουσιάζει η μέτρηση στις 3/6 που έγινε με παρόμοιες συνθήκες υγρασίας με τις μετρήσεις των 7/4 και 22/4. Παρακάτω φαίνονται οι αντίστοιχες μετρήσεις στην άλλη πλευρά, της ίδιας σπείρας, η οποία είναι τυλιγμένη με αρκετά παλιότερη ταινία. 103

104 tand corrected N6 BG c 1018hPA 34% 11-Apr 17c 1007hPa 43% 17-Apr 19c 1015hPA 60% 22-Apr 26c 1007hPA 43% 30-May 22c 1010hPA 35% 31-May 19c 1014hPA 61% 07-Apr 22c 1015hPa 58% 03-Jun AC (kv) Η μόνωση αυτής της πλευράς του δοκιμίου δείχνει μεγαλύτερη ανοχή στις αλλαγές του καιρού, και καλύτερη συμπεριφορά στην υγρασία, παρ όλο που δεν είχε από τις μικρότερες τιμές των tanδ ανάμεσα στις καλώς κατασκευασμένες μονώσεις των NxBG πλευρών για την ίδια τάση στις ίδιες συνθήκες, όπως αποδείχθηκε κατά την διάρκεια όλων των μετρήσεων. Η αύξηση της υγρασίας στις 3/6 επηρέασε ακόμα λιγότερο την χαρακτηριστική της tanδ της μόνωσης αυτής της πλευράς σε σχέση με την προηγούμενη. 104

105 tand corrected Μετρήσεις στο ενεργό μέρος κάθε σπείρας των δοκιμίων και μετρήσεις όλης της σπείρας, δηλαδή με τα 2 ενεργά μέρη της σπείρας συνδεδεμένα παράλληλα. Με μπλε χρώμα δείχνεται η χαρακτηριστική των GR δοκιμίων με κόκκινο των BG. Με πράσινο όλη η σπείρα (και τα δύο ενεργά μέρη της παράλληλα). Οι μετρήσεις κάθε ίδιας σπείρας πραγματοποιήθηκαν την ίδια ημέρα στις ίδιες συνθήκες πίεσης, θερμοκρασίας και υγρασίας. Δείγμα αυτών των μετρήσεων φαίνεται παρακάτω. N6 19c 1015hPa 60% (22/4/14) N6GR N6BG N AC (kv) Η χαρακτηριστική της tanδ όλης της σπείρας βρίσκεται ανάμεσα στις χαρακτηριστικές των ενεργών μερών της σπείρας, κάτι που εναρμονίζεται με την θεωρητική ανάλυση που έγινε στο κεφάλαιο 9 και στο συμπέρασμα ότι ο συντελεστής απωλειών του συνολικού τυλίγματος ισούται προς το μέσο όρο των συντελεστών απωλειών των επί μέρους σπειρών του τυλίγματος (σχέση 9.2). Η παρατήρηση που θα μπορούσε να γίνει είναι ότι φαίνεται μια τάση οι απώλειες και των δύο ενεργών μερών παράλληλα, να πλησιάζουν την πλευρά της σπείρας με τις περισσότερες απώλειες από κάποια τιμή μέχρι την ονομαστική τιμή τάσης λειτουργίας της τάσης, όπως φαίνεται στην επόμενη εικόνα. 105

106 tand corrected N1 18c 1020 hpa 43% (12/4/14) N1 GR N1 BG N AC (kv) Μετρήσεις σε τρία διαφορετικά τμήματα κάθε ενεργού μέρους των δοκιμίων. Αποφασίστηκε να γίνουν μετρήσεις σε τρία τμήματα του κάθε ενεργού μέρους κάθε σπείρας, με τρόπο που φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Το κάθε τμήμα έχει μήκος 29cm ενώ όλο το ενεργό μέρος 70cm. Τα τμήματα "άκρο" "κεφαλή" είναι στα άκρα των τυλιγμάτων. Το τμήμα "μέση" θα βρίσκεται φυσικά στο μέσο του πυρήνα μετά την τοποθέτηση, των τυλιγμάτων στη μηχανή. Οι ατμοσφαιρικές συνθήκες για κάθε μέτρηση της ίδιας σπείρας, είναι ίδιες. 106

ΑΣΚΗΣΗ 4 η ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΑΣΚΗΣΗ 4 η ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΑΣΚΗΣΗ 4 η ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ Σκοπός της Άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι α) η κατανόηση της αρχής λειτουργίας των μηχανών συνεχούς ρεύματος, β) η ανάλυση της κατασκευαστικών

Διαβάστε περισσότερα

Γεννήτριες ΣΡ Κινητήρες ΣΡ

Γεννήτριες ΣΡ Κινητήρες ΣΡ Γεννήτριες ΣΡ Κινητήρες ΣΡ Τα βασικά τμήματα μίας ΜΣΡ είναι ο στάτης και ο δρομέας Προορισμός του στάτη είναι: Να στηρίζει την ηλεκτρική μηχανή Να δημιουργεί καθορισμένη μαγνητική ροή στο εσωτερικό της

Διαβάστε περισσότερα

10 - ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ

10 - ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ 10 - ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Ηλεκτρική μηχανή ονομάζεται κάθε διάταξη η οποία μετατρέπει τη μηχανική ενεργεια σε ηλεκτρική ή αντίστροφα ή μετατρεπει τα χαρακτηριστικά του ηλεκτρικού ρεύματος. Οι ηλεκτρικες

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΡΟΠΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΡΟΠΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ Ένας που κατασκευάζεται ώστε να παρουσιάζει μεγάλη αντίσταση δρομέα η ροπή εκκίνησης του είναι αρκετά υψηλή αλλά το ίδιο υψηλή είναι και η ολίσθηση του στις κανονικές συνθήκες λειτουργίας Όμως επειδή Pconv=(1-s)PAG,

Διαβάστε περισσότερα

ΓΚΙΟΚΑΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ. ΘΕΜΑ: Περιγράψτε τον τρόπο λειτουργίας μιας ηλεκτρικής γεννήτριας Σ.Ρ. με διέγερση σειράς.

ΓΚΙΟΚΑΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ. ΘΕΜΑ: Περιγράψτε τον τρόπο λειτουργίας μιας ηλεκτρικής γεννήτριας Σ.Ρ. με διέγερση σειράς. ΓΚΙΟΚΑΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΑΜ:6749 ΘΕΜΑ: Περιγράψτε τον τρόπο λειτουργίας μιας ηλεκτρικής γεννήτριας Σ.Ρ. με διέγερση σειράς. ΣΚΟΠΟΣ: Για να λειτουργήσει μια γεννήτρια, πρέπει να πληρούνται οι παρακάτω βασικές

Διαβάστε περισσότερα

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΒΑΣΙΚΑ ΤΜΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΗΣ ΣΡ Αναλύοντας τη δομή μιας πραγματικής μηχανής ΣΡ, αναφέρουμε τα ακόλουθα βασικά μέρη: Στάτης: αποτελεί το ακίνητο τμήμα

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 1 η ΜΕΛΕΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ (ΕΝΑΛΛΑΚΤΗΡΑ) ΓΙΑ ΤΟΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟ ΤΟΥ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ

ΑΣΚΗΣΗ 1 η ΜΕΛΕΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ (ΕΝΑΛΛΑΚΤΗΡΑ) ΓΙΑ ΤΟΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟ ΤΟΥ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ ΑΣΚΗΣΗ 1 η ΜΕΛΕΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ (ΕΝΑΛΛΑΚΤΗΡΑ) ΓΙΑ ΤΟΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟ ΤΟΥ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ Σκοπός της άσκησης: 1. Ο πειραματικός προσδιορισμός της χαρακτηριστικής λειτουργίας

Διαβάστε περισσότερα

Ανύψωση τάσης στην έξοδο της γεννήτριας παραγωγής. Υποβιβασμός σε επίπεδα χρησιμοποίησης. Μετατροπή υψηλής τάσης σε χαμηλή με ρεύματα χαμηλής τιμής

Ανύψωση τάσης στην έξοδο της γεννήτριας παραγωγής. Υποβιβασμός σε επίπεδα χρησιμοποίησης. Μετατροπή υψηλής τάσης σε χαμηλή με ρεύματα χαμηλής τιμής Είδη μετασχηματιστών Μετασχηματιστές Ισχύος Μετασχηματιστές Μονάδος Ανύψωση τάσης στην έξοδο της γεννήτριας παραγωγής Μετασχηματιστές Υποσταθμού Υποβιβασμός σε επίπεδα διανομής Μετασχηματιστές Διανομής

Διαβάστε περισσότερα

Οι μηχανές ΕΡ είναι γεννήτριες που μετατρέπουν τη μηχανική ισχύ σε ηλεκτρική και κινητήρες που μετατρέπουν την ηλεκτρική σε μηχανική

Οι μηχανές ΕΡ είναι γεννήτριες που μετατρέπουν τη μηχανική ισχύ σε ηλεκτρική και κινητήρες που μετατρέπουν την ηλεκτρική σε μηχανική Οι μηχανές ΕΡ είναι γεννήτριες που μετατρέπουν τη μηχανική ισχύ σε ηλεκτρική και κινητήρες που μετατρέπουν την ηλεκτρική σε μηχανική Υπάρχουν 2 βασικές κατηγορίες μηχανών ΕΡ: οι σύγχρονες και οι επαγωγικές

Διαβάστε περισσότερα

ΟΝΟΜ/ΩΝΥΜΟ:ΣΤΕΦΑΝΟΣ ΓΚΟΥΝΤΟΥΣΟΥΔΗΣ Α.Μ:6750 ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΞΑΜΗΝΟΥ:ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ (ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ)

ΟΝΟΜ/ΩΝΥΜΟ:ΣΤΕΦΑΝΟΣ ΓΚΟΥΝΤΟΥΣΟΥΔΗΣ Α.Μ:6750 ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΞΑΜΗΝΟΥ:ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ (ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ) ΟΝΟΜ/ΩΝΥΜΟ:ΣΤΕΦΑΝΟΣ ΓΚΟΥΝΤΟΥΣΟΥΔΗΣ Α.Μ:6750 ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΞΑΜΗΝΟΥ:ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ (ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ) Περιγραφή Λειτουργίας Σύγχρονου Κινητήρα Σκοπός: Η παρούσα εργασία έχει σκοπό να περιγράψει τη λειτουργία ενός

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 5 η ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ. 1. Η μελέτη της δομής και της αρχής λειτουργίας ενός ασύγχρονου τριφασικού κινητήρα.

ΑΣΚΗΣΗ 5 η ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ. 1. Η μελέτη της δομής και της αρχής λειτουργίας ενός ασύγχρονου τριφασικού κινητήρα. Σκοπός της άσκησης: ΑΣΚΗΣΗ 5 η ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι: 1. Η μελέτη της δομής και της αρχής λειτουργίας ενός ασύγχρονου τριφασικού κινητήρα. 1. Γενικά Οι

Διαβάστε περισσότερα

Κινητήρας παράλληλης διέγερσης

Κινητήρας παράλληλης διέγερσης Κινητήρας παράλληλης διέγερσης Ισοδύναμο κύκλωμα V = E + I T V = I I T = I F L R F I F R Η διέγερση τοποθετείται παράλληλα με το κύκλωμα οπλισμού Χαρακτηριστική φορτίου Έλεγχος ταχύτητας Μεταβολή τάσης

Διαβάστε περισσότερα

Από πού προέρχεται η θερμότητα που μεταφέρεται από τον αντιστάτη στο περιβάλλον;

Από πού προέρχεται η θερμότητα που μεταφέρεται από τον αντιστάτη στο περιβάλλον; 3. ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Ένα ανοικτό ηλεκτρικό κύκλωμα μετατρέπεται σε κλειστό, οπότε διέρχεται από αυτό ηλεκτρικό ρεύμα που μεταφέρει ενέργεια. Τα σπουδαιότερα χαρακτηριστικά της ηλεκτρικής ενέργειας είναι

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 6 η ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΜΕΝΟΥ ΔΡΟΜΕΑ

ΑΣΚΗΣΗ 6 η ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΜΕΝΟΥ ΔΡΟΜΕΑ ΑΣΚΗΣΗ 6 η ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΜΕΝΟΥ ΔΡΟΜΕΑ Σκοπός της άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι: 1. Ο πειραματικός προσδιορισμός των απωλειών σιδήρου και των μηχανικών απωλειών

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΣΤΟΥΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΟΥΣ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΣΤΟΥΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΟΥΣ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ Το κανονικό εύρος λειτουργίας ενός τυπικού επαγωγικού κινητήρα (κλάσης Α, Β και C) περιορίζεται κάτω από 5% για την ολίσθηση ενώ η μεταβολή της ταχύτητας πέρα από αυτό το εύρος είναι σχεδόν ανάλογη του

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 8 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

ΑΣΚΗΣΗ 8 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 8 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Σκοπός της Άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι α) η κατανόηση της λειτουργίας του κινητήρα συνεχούς

Διαβάστε περισσότερα

ΟΝΟΜ/ΝΥΜΟ: ΜΠΑΛΑΜΠΑΝΗ ΓΕΩΡΓΙΑ ΑΜ:6105 ΜΑΘΗΜΑ: ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΙΤΛΟΣ: ΤΡΟΠΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΜΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΓΕΝΗΤΡΙΑΣ

ΟΝΟΜ/ΝΥΜΟ: ΜΠΑΛΑΜΠΑΝΗ ΓΕΩΡΓΙΑ ΑΜ:6105 ΜΑΘΗΜΑ: ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΙΤΛΟΣ: ΤΡΟΠΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΜΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΓΕΝΗΤΡΙΑΣ ΟΝΟΜ/ΝΥΜΟ: ΜΠΑΛΑΜΠΑΝΗ ΓΕΩΡΓΙΑ ΑΜ:6105 ΜΑΘΗΜΑ: ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΙΤΛΟΣ: ΤΡΟΠΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΜΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΓΕΝΗΤΡΙΑΣ 1 Η γεννήτρια ή ηλεκτρογεννήτρια είναι μηχανή που βασίζεται στους νόμους της

Διαβάστε περισσότερα

ΣΤΟΧΟΙ : Ο μαθητής να μπορεί να :

ΣΤΟΧΟΙ : Ο μαθητής να μπορεί να : ΠΗΝΙΟ ΣΤΟΧΟΙ : Ο μαθητής να μπορεί να : Αναφέρει τι είναι το πηνίο Αναφέρει από τι αποτελείται το πηνίο Αναφέρει τις ιδιότητες του πηνίου Αναφέρει το βασικό χαρακτηριστικό του πηνίου Αναφέρει τη σχέση

Διαβάστε περισσότερα

Γεννήτρια συνεχούς ρεύματος ξένης διέγερσης

Γεννήτρια συνεχούς ρεύματος ξένης διέγερσης ΑΣΚΗΣΗ 5 Γεννήτρια συνεχούς ρεύματος ξένης διέγερσης 1 Α. Θεωρητικές επεξηγήσεις: Μια ηλεκτρική μηχανή συνεχούς ρεύματος παράγει τάση συνεχούς μορφής όταν χρησιμοποιείται ως γεννήτρια, ενώ ένας κινητήρας

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΤΡΟΠΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙΑΣ ΜΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΤΡΟΠΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙΑΣ ΜΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΤΡΟΠΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙΑΣ ΜΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ Σκοπός της εργασίας Σκοπός της εργασίας αυτής είναι να μάθουμε τι είναι μια γεννήτρια και να μάθουμε, κυρίως, τον τρόπο με τον οποίο λειτουργεί

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 1 η ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Στόχοι της εργαστηριακής άσκησης είναι η εξοικείωση των σπουδαστών με την:

ΑΣΚΗΣΗ 1 η ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Στόχοι της εργαστηριακής άσκησης είναι η εξοικείωση των σπουδαστών με την: Σκοπός της Άσκησης: ΑΣΚΗΣΗ η ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στόχοι της εργαστηριακής άσκησης είναι η εξοικείωση των σπουδαστών με την: α. Κατασκευή μετασχηματιστών. β. Αρχή λειτουργίας μετασχηματιστών.

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 5 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ

ΑΣΚΗΣΗ 5 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ ΑΣΚΗΣΗ 5 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ Σκοπός της Άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι α) η κατανόηση της λειτουργίας της γεννήτριας συνεχούς ρεύματος

Διαβάστε περισσότερα

Μελέτη προβλημάτων ΠΗΙ λόγω λειτουργίας βοηθητικών προωστήριων μηχανισμών

Μελέτη προβλημάτων ΠΗΙ λόγω λειτουργίας βοηθητικών προωστήριων μηχανισμών «ΔιερΕΥνηση Και Aντιμετώπιση προβλημάτων ποιότητας ηλεκτρικής Ισχύος σε Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) πλοίων» (ΔΕΥ.Κ.Α.Λ.Ι.ΩΝ) πράξη ΘΑΛΗΣ-ΕΜΠ, πράξη ένταξης 11012/9.7.2012, MIS: 380164, Κωδ.ΕΔΕΙΛ/ΕΜΠ:

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗΣ

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗ 1 ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗΣ Α.1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗ Ο μετασχηματιστής είναι μια ηλεκτρική διάταξη που μετατρέπει εναλλασσόμενη ηλεκτρική ενέργεια ενός επιπέδου τάσης

Διαβάστε περισσότερα

Μονοφασικός μετασχηματιστής σε λειτουργία. χωρίς φορτίο

Μονοφασικός μετασχηματιστής σε λειτουργία. χωρίς φορτίο ΑΣΚΗΣΗ 1 Μονοφασικός μετασχηματιστής σε λειτουργία χωρίς φορτίο 1 Α. Θεωρητικές επεξηγήσεις: Παρουσιάζεται συχνά η ανάγκη παροχής ηλεκτρικού ρεύματος με τάση διαφορετική από την τάση του δικτύου. Για παράδειγμα

Διαβάστε περισσότερα

ηλεκτρικό ρεύμα ampere

ηλεκτρικό ρεύμα ampere Ηλεκτρικό ρεύμα Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι ο ρυθμός με τον οποίο διέρχεται ηλεκτρικό φορτίο από μια περιοχή του χώρου. Η μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού ρεύματος στο σύστημα SI είναι το ampere (A). 1 A =

Διαβάστε περισσότερα

Γεννήτριες ΣΡ Κινητήρες ΣΡ

Γεννήτριες ΣΡ Κινητήρες ΣΡ Κινητήρες ΣΡ Ως γεννήτρια ΣΡ χαρακτηρίζεται η ηλεκτρική μηχανή που κατά τη λειτουργία της λαμβάνει κινητική ενέργεια και τη μετατρέπει σε ηλεκτρική με τη μορφή συνεχούς ρεύματος Η ΗΕΔ που δημιουργείται

Διαβάστε περισσότερα

Αρχή λειτουργίας στοιχειώδους γεννήτριας εναλλασσόμενου ρεύματος

Αρχή λειτουργίας στοιχειώδους γεννήτριας εναλλασσόμενου ρεύματος Αρχή λειτουργίας στοιχειώδους γεννήτριας εναλλασσόμενου ρεύματος ΣΤΟΧΟΣ : Ο μαθητής να μπορεί να, εξηγεί την αρχή λειτουργίας στοιχειώδους γεννήτριας εναλλασσόμενου ρεύματος, κατανοεί τον τρόπο παραγωγής

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 4 η ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΟΥ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ

ΑΣΚΗΣΗ 4 η ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΟΥ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΑΣΚΗΣΗ 4 η ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΝΟΥ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ Σκοπός της άσκησης: Σκοπός της άσκησης είναι: 1. Να εξοικειωθεί ο σπουδαστής με την διαδικασία εκκίνησης ενός σύγχρονου τριφασικού

Διαβάστε περισσότερα

2. ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

2. ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ 28 2. ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ Οι γεννήτριες εναλλασσόµενου ρεύµατος είναι δύο ειδών Α) οι σύγχρονες γεννήτριες ή εναλλακτήρες και Β) οι ασύγχρονες γεννήτριες Οι σύγχρονες γεννήτριες παράγουν

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΙΙ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΙΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΙΙ ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Ε.Ρ. 1. Μια σύγχρονη γεννήτρια με ονομαστικά στοιχεία: 2300V, 1000kV, 60Hz, διπολική με συντελεστής ισχύος 0,8 επαγωγικό και σύνδεση σε αστέρα έχει σύγχρονη

Διαβάστε περισσότερα

Στον άπειρο ζυγό και μέσω μιας γραμμής μεταφοράς ισχύος συνδέεται κάποια βιομηχανία

Στον άπειρο ζυγό και μέσω μιας γραμμής μεταφοράς ισχύος συνδέεται κάποια βιομηχανία ΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ Στον άπειρο ζυγό και μέσω μιας γραμμής μεταφοράς ισχύος συνδέεται κάποια βιομηχανία Οι 2 από τους 3 κινητήρες αυτής της βιομηχανίας είναι επαγωγικοί και διαθέτουν επαγωγικούς συντελεστές

Διαβάστε περισσότερα

Στα τυλίγματα απόσβεσης ενός ΣΚ μπορεί να αναπτυχθεί κάποια ροπή εκκίνησης χωρίς εξωτερική τροφοδοσία του κυκλώματος διέγερσης

Στα τυλίγματα απόσβεσης ενός ΣΚ μπορεί να αναπτυχθεί κάποια ροπή εκκίνησης χωρίς εξωτερική τροφοδοσία του κυκλώματος διέγερσης Στα τυλίγματα απόσβεσης ενός ΣΚ μπορεί να αναπτυχθεί κάποια ροπή εκκίνησης χωρίς εξωτερική τροφοδοσία του κυκλώματος διέγερσης Μια μηχανή που κατασκευάζεται με τυλίγματα απόσβεσης ονομάζεται επαγωγική

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 6 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

ΑΣΚΗΣΗ 6 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 6 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Σκοπός της Άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι α), η κατανόηση της λειτουργίας της γεννήτριας

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Ηλεκτρικών Μηχανών

Εργαστήριο Ηλεκτρικών Μηχανών Εργαστήριο Ηλεκτρικών Μηχανών Σημειώσεις του διδάσκοντα : Παλάντζα Παναγιώτη Email επικοινωνίας: palantzaspan@gmail.com 1 Μετασχηματιστές Οι μετασχηματιστές είναι ηλεκτρομαγνητικές συσκευές ( μηχανές )

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Ηλεκτρικών Μηχανών

Εργαστήριο Ηλεκτρικών Μηχανών Εργαστήριο Ηλεκτρικών Μηχανών Βασικές αρχές ηλεκτρομαγνητισμού Παλάντζας Παναγιώτης palantzaspan@gmail.com 2013 Σκοπός του μαθήματος Στο τέλος του κεφαλαίου, οι σπουδαστές θα πρέπει να είναι σε θέση να:

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ Πανεπιστημιακές παραδόσεις

Διαβάστε περισσότερα

Γεννήτριες ΣΡ Κινητήρες ΣΡ

Γεννήτριες ΣΡ Κινητήρες ΣΡ Γεννήτριες ΣΡ Κινητήρες ΣΡ - Στοιχειώδεις Ηλεκτρικές Μηχανές Επαγωγή λέγεται το φαινόμενο κατά το οποίο αναπτύσσεται ΗΕΔ: a. Στα άκρα αγωγού όταν αυτός κινείται με ταχύτητα υ μέσα σε μαγνητικό πεδίο επαγωγής

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ MM505 ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟΙ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ Εργαστήριο ο - Θεωρητικό Μέρος Βασικές ηλεκτρικές μετρήσεις σε συνεχές και εναλλασσόμενο

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΑΓΩΓΙΚΗ ΤΡΙΦΑΣΙΚΗ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ

ΕΠΑΓΩΓΙΚΗ ΤΡΙΦΑΣΙΚΗ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΕΠΑΓΩΓΙΚΗ ΤΡΙΦΑΣΙΚΗ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΘΕΜΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ: Περιγράψτε τον τρόπο λειτουργίας μιας επαγωγικής γεννήτριας. ΟΝΟΜΑ : Μιμίκος Ευστράτιος. Α.Ε.Μ. : 6798 ΣΚΟΠΟΣ : O σκοπός της εργασίας είναι η περιγραφή του

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΕΛΑΣΗ. Το εργαλείο διέλασης περιλαμβάνει : το μεταλλικό θάλαμο, τη μήτρα, το έμβολο και το συμπληρωματικό εξοπλισμό (δακτυλίους συγκράτησης κλπ.).

ΔΙΕΛΑΣΗ. Το εργαλείο διέλασης περιλαμβάνει : το μεταλλικό θάλαμο, τη μήτρα, το έμβολο και το συμπληρωματικό εξοπλισμό (δακτυλίους συγκράτησης κλπ.). ΔΙΕΛΑΣΗ Κατά τη διέλαση (extrusion) το τεμάχιο συμπιέζεται μέσω ενός εμβόλου μέσα σε μεταλλικό θάλαμο, στο άλλο άκρο του οποίου ευρίσκεται κατάλληλα διαμορφωμένη μήτρα, και αναγκάζεται να εξέλθει από το

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΚΑΤΆ ΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΣΓ

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΚΑΤΆ ΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΣΓ Όταν κατά τη λειτουργία μιας ΣΓ η ροπή στον άξονα της ή το φορτίο της μεταβληθούν απότομα, η λειτουργία της παρουσιάζει κάποιο μεταβατικό φαινόμενο για κάποια χρονική διάρκεια μέχρι να επανέλθει στη στάσιμη

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΣΤΟ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΚΥΚΛΩΜΑ

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΣΤΟ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΚΥΚΛΩΜΑ Το ισοδύναμο κύκλωμα ενός επαγωγικού κινητήρα αποτελεί ένα πολύ σημαντικό εργαλείο για τον προσδιορισμό της απόκρισης του κινητήρα στις αλλαγές του φορτίου του Για να χρησιμοποιηθεί αυτό το ισοδύναμο θα

Διαβάστε περισσότερα

ΣΥΜΠΙΕΣΤΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

ΣΥΜΠΙΕΣΤΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ 9. Ηλεκτρικό Σύστημα Συμπιεστών Ανάλογα με την κατασκευή τους και το είδος του εναλλασσόμενου ρεύματος που απαιτούν για τη λειτουργία τους, οι ηλεκτροκινητήρες διακρίνονται σε: Μονοφασικούς. Τριφασικούς.

Διαβάστε περισσότερα

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

Αγωγιμότητα στα μέταλλα Η κίνηση των ατόμων σε κρυσταλλικό στερεό Θερμοκρασία 0 Θερμοκρασία 0 Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων dpapageo@cc.uoi.gr http://pc164.materials.uoi.gr/dpapageo

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΠΙΩΝ ΜΟΡΦΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ. Μελέτη Ηλεκτρικού Κινητήρα

ΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΠΙΩΝ ΜΟΡΦΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ. Μελέτη Ηλεκτρικού Κινητήρα ΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΠΙΩΝ ΜΟΡΦΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Μελέτη Ηλεκτρικού Κινητήρα Τύπος Ηλεκτρικού Κινητήρα Ασύγχρονος μονοφασικός ηλεκτρικός κινητήρας βραχυκυκλωμένου δρομέα. Α. Γενική Θεωρητική

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΡΟΠΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΡΟΠΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ Αν είναι γνωστή η συμπεριφορά των μαγνητικών πεδίων στη μηχανή, είναι δυνατός ο προσεγγιστικός προσδιορισμός της χαρακτηριστικής ροπής-ταχύτητας του επαγωγικού κινητήρα Όπως είναι γνωστό η επαγόμενη ροπή

Διαβάστε περισσότερα

Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας.

Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ Ο πυκνωτής Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας. Η απλούστερη μορφή πυκνωτή είναι ο επίπεδος πυκνωτής, ο οποίος

Διαβάστε περισσότερα

ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΣ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ (ΕΠΑΓΩΓΙΚΟΣ) ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΚΚΙΝΗΣΗΣ

ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΣ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ (ΕΠΑΓΩΓΙΚΟΣ) ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΚΚΙΝΗΣΗΣ ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΣ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ (ΕΠΑΓΩΓΙΚΟΣ) ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΚΚΙΝΗΣΗΣ 24/12/2017 ΣΟΦΙΑ ΔΟΛΜΑ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΚΚΙΝΗΣΗΣ ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΥ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΥ (ΕΠΑΓΩΓΙΚΟΥ) ΚΙΝΗΤΗΡΑ Ένας επαγωγικός ή ασύγχρονος κινητήρας είναι στην ουσία

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτροκινητήρας Εναλλασσόμενου Ρεύματος τύπου κλωβού. Άσκηση 9. Ηλεκτροκινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος τύπου κλωβού

Ηλεκτροκινητήρας Εναλλασσόμενου Ρεύματος τύπου κλωβού. Άσκηση 9. Ηλεκτροκινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος τύπου κλωβού ANTIKEIMENO: Άσκηση 9 Ηλεκτροκινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος τύπου κλωβού ΣΤΟΧΟΙ ΑΥΤΟΥ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ: Κατανόηση της λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος τύπου κλωβού Υπολογισμός μηχανικών

Διαβάστε περισσότερα

[ i) 34V, 18V, 16V, -16V ii) 240W, - 96W, 144W, iii)14,4j, 96J/s ]

[ i) 34V, 18V, 16V, -16V ii) 240W, - 96W, 144W, iii)14,4j, 96J/s ] ΕΠΑΓΩΓΗ 1) Ένα τετράγωνο πλαίσιο ΑΓΔΕ βρίσκεται μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο, με το επίπεδό του κάθετο στις δυναμικές γραμμές του. Στο διάγραμμα φαίνεται η μεταβολή της ροής που διέρχεται από το πλαίσιο

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΘΕΜΑ 1 ο :Σε κάθε μια από τις παρακάτω προτάσεις να βρείτε τη μια σωστή απάντηση: 1. Η διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο σημείων μιας δυναμικής γραμμής, ομογενούς ηλεκτρικού

Διαβάστε περισσότερα

ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΚΟΠΗΣ ΜΕΤΑΛΛΩΝ «ΤΟΞΟΥ ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ»

ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΚΟΠΗΣ ΜΕΤΑΛΛΩΝ «ΤΟΞΟΥ ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ» ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΚΟΠΗΣ ΜΕΤΑΛΛΩΝ «ΤΟΞΟΥ ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ» Τα χαρακτηριστικά του τόξου Πλάσματος Το Πλάσμα ορίζεται ως «το σύνολο από φορτισμένα σωματίδια, που περιέχει περίπου ίσο αριθμό θετικών ιόντων και ηλεκτρονίων

Διαβάστε περισσότερα

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΕΜΠΤΗ 23 ΜΑΪΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΕΜΠΤΗ 23 ΜΑΪΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ 1ο ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΕΜΠΤΗ 23 ΜΑΪΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ Στις ερωτήσεις 1-5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα

Διαβάστε περισσότερα

( ) Στοιχεία που αποθηκεύουν ενέργεια Ψ = N Φ. διαφορικές εξισώσεις. Πηνίο. μαγνητικό πεδίο. του πηνίου (κάθε. ένα πηνίο Ν σπειρών:

( ) Στοιχεία που αποθηκεύουν ενέργεια Ψ = N Φ. διαφορικές εξισώσεις. Πηνίο. μαγνητικό πεδίο. του πηνίου (κάθε. ένα πηνίο Ν σπειρών: Στοιχεία που αποθηκεύουν ενέργεια Λέγονται επίσης και δυναμικά στοιχεία Οι v- χαρακτηριστικές τους δεν είναι αλγεβρικές, αλλά ολοκληρο- διαφορικές εξισώσεις. Πηνίο: Ουσιαστικά πρόκειται για έναν περιεστραμμένο

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ 1. Είναι δυνατό να χρησιμοποιείται ΑΜ/Σ για τη συνεχή ρύθμιση της τάσης γραμμής. Αυτή είναι η πιο δαπανηρή μέθοδος ελέγχου της ταχύτητας με ρύθμιση της τάσης και χρησιμοποιείται μόνο όταν απαιτείται πολύ

Διαβάστε περισσότερα

Μαγνητικό Πεδίο. μαγνητικό πεδίο. πηνίο (αγωγός. περιστραμμένος σε σπείρες), επάγει τάση στα άκρα του πηνίου (Μετασχηματιστής) (Κινητήρας)

Μαγνητικό Πεδίο. μαγνητικό πεδίο. πηνίο (αγωγός. περιστραμμένος σε σπείρες), επάγει τάση στα άκρα του πηνίου (Μετασχηματιστής) (Κινητήρας) Ένας ρευματοφόρος αγωγός παράγει γύρω του μαγνητικό πεδίο Ένα χρονικά μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, του οποίου οι δυναμικές γραμμές διέρχονται μέσα από ένα πηνίο (αγωγός περιστραμμένος σε σπείρες), επάγει

Διαβάστε περισσότερα

Απαντήσεις Θεμάτων Τελικής Αξιολόγησης (Εξετάσεις Ιουνίου) στο Μάθημα «Ηλεκτροτεχνία Ηλεκτρικές Μηχανές» ΕΕ 2013/2014, Ημερομηνία: 24/06/2014

Απαντήσεις Θεμάτων Τελικής Αξιολόγησης (Εξετάσεις Ιουνίου) στο Μάθημα «Ηλεκτροτεχνία Ηλεκτρικές Μηχανές» ΕΕ 2013/2014, Ημερομηνία: 24/06/2014 Θέμα ο Απαντήσεις Θεμάτων Τελικής Αξιολόγησης (Εξετάσεις Ιουνίου) στο Μάθημα «Ηλεκτροτεχνία Ηλεκτρικές Μηχανές» ΕΕ 03/04, Ημερομηνία: 4/06/04 Σε μονοφασικό Μ/Σ ονομαστικής ισχύος 60kA, 300/30, 50Hz, ελήφθησαν

Διαβάστε περισσότερα

μετασχηματιστή. ΤΜΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΘΕΜΑ: Περιγράψτε τον τρόπο λειτουργίας ενός μονοφασικού

μετασχηματιστή. ΤΜΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΘΕΜΑ: Περιγράψτε τον τρόπο λειτουργίας ενός μονοφασικού ΤΜΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΘΕΜΑ: Περιγράψτε τον τρόπο λειτουργίας ενός μονοφασικού μετασχηματιστή. ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: κ. Δημήτριος Καλπακτσόγλου ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΗΣ: Αικατερίνης-Χρυσοβαλάντης Γιουσμά Α.Ε.Μ:

Διαβάστε περισσότερα

Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών

Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών Το εκπαιδευτικό υλικό που ακολουθεί αναπτύχθηκε στα πλαίσια του έργου «Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών», του Μέτρου «Εισαγωγή

Διαβάστε περισσότερα

25.2. Εισαγωγή Θεωρητικές Επεξηγήσεις Λειτουργίας

25.2. Εισαγωγή Θεωρητικές Επεξηγήσεις Λειτουργίας φαρμογή 5 Τριφασικός παγωγικός Κινητήρας : Με Τυλιγμένο Δρομέα ( ο μέρος) 5.. Σκοποί της φαρμογής Μαθησιακοί Στόχοι Να μπορείτε να εξετάζετε την κατασκευή ενός τριφασικού επαγωγικού κινητήρα με τυλιγμένο

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 7 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΥΝΘΕΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

ΑΣΚΗΣΗ 7 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΥΝΘΕΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 7 η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΥΝΘΕΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Σκοπός της Άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι α) η κατανόηση της λειτουργίας της γεννήτριας συνεχούς

Διαβάστε περισσότερα

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΕΜΠΤΗ 23 ΜΑΪΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6)

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΕΜΠΤΗ 23 ΜΑΪΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6) ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΘΕΜΑ 1ο ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Σ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΕΜΠΤΗ 23 ΜΑΪΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6) Στις ερωτήσεις 1-5 να γράψετε στο τετράδιό σας

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΛΛΟ ΑΠΑΝΤΗΣΕΩΝ. Όνομα και Επώνυμο: Όνομα Πατέρα:.. Όνομα Μητέρας:.. Σχολείο:.. Τάξη / Τμήμα:... Εξεταστικό Κέντρο:..

ΦΥΛΛΟ ΑΠΑΝΤΗΣΕΩΝ. Όνομα και Επώνυμο: Όνομα Πατέρα:.. Όνομα Μητέρας:.. Σχολείο:.. Τάξη / Τμήμα:... Εξεταστικό Κέντρο:.. ΦΥΛΛΟ ΑΠΑΝΤΗΣΕΩΝ Όνομα και Επώνυμο: Όνομα Πατέρα:.. Όνομα Μητέρας:.. Σχολείο:.. Τάξη / Τμήμα:... Εξεταστικό Κέντρο:.. ΘΕΜΑ 1 Ο ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ A.1. Παράλληλα συνδεδεμένες είναι οι αντιστάσεις στα κυκλώματα:

Διαβάστε περισσότερα

Ανεμογεννήτρια Polaris P15 50 kw

Ανεμογεννήτρια Polaris P15 50 kw Ανεμογεννήτρια Polaris P15 50 kw Τεχνική περιγραφή Μια ανεμογεννήτρια (Α/Γ) 50kW παράγει ενέργεια για να τροφοδοτηθούν αρκετές κατοικίες. Επίσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να τροφοδοτηθούν με ρεύμα απομονωμένα

Διαβάστε περισσότερα

7 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ

7 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 7 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΑΚΤΙΝΙΚΟ Ε ΡΑΝΟ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ 7.1 Εδρανα Τα έδρανα αποτελούν φορείς στήριξης και οδήγσης κινούµενων µηχανολογικών µερών, όπως είναι οι άξονες, -οι οποίοι καταπονούνται µόνο σε κάµψη

Διαβάστε περισσότερα

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

Αγωγιμότητα στα μέταλλα Η κίνηση των ατόμων σε κρυσταλλικό στερεό Θερμοκρασία 0 Θερμοκρασία 0 Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων dpapageo@cc.uoi.gr http://pc164.materials.uoi.gr/dpapageo

Διαβάστε περισσότερα

ηλεκτρικό ρεύµα ampere

ηλεκτρικό ρεύµα ampere Ηλεκτρικό ρεύµα Το ηλεκτρικό ρεύµα είναι ο ρυθµός µε τον οποίο διέρχεται ηλεκτρικό φορτίο από µια περιοχή του χώρου. Η µονάδα µέτρησης του ηλεκτρικού ρεύµατος στο σύστηµα SI είναι το ampere (A). 1 A =

Διαβάστε περισσότερα

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd Email : stvrentzou@gmail.com

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd Email : stvrentzou@gmail.com 1 2.4 Παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η αντίσταση ενός αγωγού Λέξεις κλειδιά: ειδική αντίσταση, μικροσκοπική ερμηνεία, μεταβλητός αντισ ροοστάτης, ποτενσιόμετρο 2.4 Παράγοντες που επηρεάζουν την

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρικοί Κινητήρες Γεννήτριες (εισαγωγικές σημειώσεις)

Ηλεκτρικοί Κινητήρες Γεννήτριες (εισαγωγικές σημειώσεις) 5279: Ηλεκτρομηχανολογικός Εξοπλισμός Διεργασιών 7 ο εξάμηνο Ηλεκτρικοί Κινητήρες Γεννήτριες (εισαγωγικές σημειώσεις) Θ. Παπαθανασίου, Επικ. Καθηγητής ΕΜΠ https://courses.chemeng.ntua.gr/sme/ Ηλεκτρικοί

Διαβάστε περισσότερα

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΚΑΙ ΑΕΡΟΝΑΥΠΗΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΑΥΤΗΣ

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΚΑΙ ΑΕΡΟΝΑΥΠΗΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΑΥΤΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΚΑΙ ΑΕΡΟΝΑΥΠΗΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΑΥΤΗΣ Διευθυντής: Διονύσιος-Ελευθ. Π. Μάργαρης, Αναπλ. Καθηγητής ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΘΕΜΑ 1ο ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Στις ερωτήσεις 1-5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. Η αντίσταση ενός µεταλλικού αγωγού που

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 11 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΥΝΘΕΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

ΑΣΚΗΣΗ 11 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΥΝΘΕΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 11 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΥΝΘΕΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Σκοπός της Άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι α) η κατανόηση των τρόπων ελέγχου της ταχύτητας

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρικές Μηχανές. μηχανική, και αντίστροφα. και κινητήρες. Ηλεκτρική Ενέργεια. Μηχανική Ενέργεια. Ηλεκτρική Μηχανή. Φυσικά φαινόμενα: βαλλόμενη τάση

Ηλεκτρικές Μηχανές. μηχανική, και αντίστροφα. και κινητήρες. Ηλεκτρική Ενέργεια. Μηχανική Ενέργεια. Ηλεκτρική Μηχανή. Φυσικά φαινόμενα: βαλλόμενη τάση Ηλεκτρικές Μηχανές Οι ηλεκτρικές μηχανές είναι μετατροπείς ενέργειας Μπορούν να μετατρέψουν ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική, και αντίστροφα Ανάλογα με τη λειτουργία τους χωρίζονται σε γεννήτριες και κινητήρες

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ Εργαστήριο

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ Εργαστήριο ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ Εργαστήριο Ενότητα 1: Προσδιορισμός των Σταθερών του Ισοδύναμου Κυκλώματος Ασύγχρονης Μηχανής Ηρακλής Βυλλιώτης

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρικές Μηχανές Ι. Ενότητα 4: Εύρεση Παραμέτρων. Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Ηλεκτρικές Μηχανές Ι. Ενότητα 4: Εύρεση Παραμέτρων. Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε Ηλεκτρικές Μηχανές Ι Ενότητα 4: Εύρεση Παραμέτρων Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΔΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ

ΕΙΔΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ METAΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ Είναι ηλεκτρικές μηχανές οι οποίες μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια μιας ορισμένης τάσης AC σε ηλεκτρική ενέργεια μιας άλλης τάσης AC (μικρότερης ή μεγαλύτερης) της

Διαβάστε περισσότερα

Μέσα Προστασίας II. Τ.Ε.Ι. Κρήτης Σ.Τ.ΕΦ./ Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε. Εργαστήριο Υψηλών Τάσεων. Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις Ι

Μέσα Προστασίας II. Τ.Ε.Ι. Κρήτης Σ.Τ.ΕΦ./ Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε. Εργαστήριο Υψηλών Τάσεων. Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις Ι Τ.Ε.Ι. Κρήτης Σ.Τ.ΕΦ./ Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε. Μέσα Προστασίας II Προστασία από την ηλεκτροπληξία Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις Ι Επίκουρος Καθηγητής Τηλ:2810379231 Email: ksiderakis@staff.teicrete.gr

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου Τα στοιχεία του Πυκνωτή και του Πηνίου

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου Τα στοιχεία του Πυκνωτή και του Πηνίου Το στοιχείο του πυκνωτή (1/2) Αποτελείται από δύο αγώγιμα σώματα (οπλισμοί)ηλεκτρικά μονωμένα μεταξύ τους μέσω κατάλληλου μονωτικού υλικού (διηλεκτρικό υλικό) Η ικανότητα του πυκνωτή να αποθηκεύει ενέργεια

Διαβάστε περισσότερα

1_2. Δυνάμεις μεταξύ φορτίων Νόμος του Coulomb.

1_2. Δυνάμεις μεταξύ φορτίων Νόμος του Coulomb. 1_2. Δυνάμεις μεταξύ φορτίων Νόμος του Coulomb. Η δύναμη που ασκείται μεταξύ δυο σημειακών ηλεκτρικών φορτίων είναι ανάλογη των φορτίων και αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης τους (νόμος

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 4 Αρχή λειτουργίας Μηχανών DC

Άσκηση 4 Αρχή λειτουργίας Μηχανών DC Άσκηση 4 Αρχή λειτουργίας Μηχανών DC 4.1 Σκοπός της Άσκησης Σκοπός την Άσκησης είναι η μελέτη της αρχής λειτουργίας των μηχανών DC. Οι μηχανές DC μπορούν να λειτουργήσουν είτε ως γεννήτριες είτε ως κινητήρες.

Διαβάστε περισσότερα

Συνεχής τάση στα άκρα του περιστρεφόμενου πλαισίου

Συνεχής τάση στα άκρα του περιστρεφόμενου πλαισίου Συνεχής τάση στα άκρα του περιστρεφόμενου πλαισίου ΜΕΤΑΓΩΓΗ Διαδικασία μετατροπής της εναλλασσόμενης τάσης σε συνεχή στην έξοδο γεννήτριας ή της συνεχούς τάσης σε εναλλασσόμενη στην είσοδο κινητήρα Τομείς

Διαβάστε περισσότερα

Επαφές μετάλλου ημιαγωγού

Επαφές μετάλλου ημιαγωγού Δίοδος Schottky Επαφές μετάλλου ημιαγωγού Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Τι είναι Ημιαγωγός Κατασκευάζεται με εξάχνωση μετάλλου το οποίο μεταφέρεται στην επιφάνεια

Διαβάστε περισσότερα

Επιλογή Κινητήρων. σωμάτων και νερού IPXY. Κατηγοριοποίηση: Ηλεκτρικές Μηχανές Βιομηχανικοί Αυτοματισμοί. μέχρι μια οριακή θερμοκρασία B, F, H, C

Επιλογή Κινητήρων. σωμάτων και νερού IPXY. Κατηγοριοποίηση: Ηλεκτρικές Μηχανές Βιομηχανικοί Αυτοματισμοί. μέχρι μια οριακή θερμοκρασία B, F, H, C Επιλογή Κινητήρων Οι κινητήρες κατασκευάζονται με μονώσεις που μπορούν να αντέξουν μόνο μέχρι μια οριακή θερμοκρασία Τα συστήματα μόνωσης έχουν κατηγοριοποιηθεί σε διάφορες κλάσεις: Y, A, E, B, F, H, C

Διαβάστε περισσότερα

Γεννήτρια συνεχούς ρεύματος παράλληλης. διέγερσης

Γεννήτρια συνεχούς ρεύματος παράλληλης. διέγερσης ΑΣΚΗΣΗ 6 Γεννήτρια συνεχούς ρεύματος παράλληλης διέγερσης 1 Α. Θεωρητικές επεξηγήσεις: Στις γεννήτριες παράλληλης διέγερσης το τύλιγμα διέγερσης συνδέεται παράλληλα με το κύκλωμα του δρομέα, όπως φαίνεται

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΑΠΟ ΤΟΥΣ ΟΠΟΙΟΥΣ ΕΞΑΡΤΑΤΑΙ Η ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΕΝΟΣ ΑΝΤΙΣΤΑΤΗ ΜΕΤΡΗΣΗ ΕΙΔΙΚΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ

ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΑΠΟ ΤΟΥΣ ΟΠΟΙΟΥΣ ΕΞΑΡΤΑΤΑΙ Η ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΕΝΟΣ ΑΝΤΙΣΤΑΤΗ ΜΕΤΡΗΣΗ ΕΙΔΙΚΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΕΚΦΕ ΣΥΡΟΥ - Τοπικός διαγωνισμός για Euso 016 -Σάββατο 1/1/01 ΤΟΠΙΚΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΕΚΦΕ ΣΥΡΟΥ για το EUSO 016 ΦΥΣΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΑΘΗΤΩΝ στη ΦΥΣΙΚΗ 1... Μαθητές: Ομάδα - ΓΕΛ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΑΠΟ ΤΟΥΣ ΟΠΟΙΟΥΣ ΕΞΑΡΤΑΤΑΙ

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Β ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2002

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Β ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2002 ΘΕΜΑ 1ο ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Β ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 00 Στις ερωτήσεις 1-5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. Η αντίσταση ενός µεταλλικού

Διαβάστε περισσότερα

Ερωτήσεις Επαγωγής µε δικαιολόγηση

Ερωτήσεις Επαγωγής µε δικαιολόγηση Ερωτήσεις ς µε δικαιολόγηση 1) Πτώση μαγνήτη και. ύο όµοιοι µαγνήτες αφήνονται να πέσουν από το ίδιο ύψος από το έδαφος. Ο Α κατά την κίνησή του περνά µέσα από πηνίο και ο διακόπτης είναι κλειστός, ενώ

Διαβάστε περισσότερα

ΤΡΙΦΑΣΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΡΙΦΑΣΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΤΡΙΦΑΣΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΡΙΦΑΣΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Φορτίο 3. Σημείο έγχυσης ισχύος Φορτίο 1. 600 kva cosφ=0.8 επαγωγικό 10+j35 Ω/φάση Φορτίο 2. 1100 kva cosφ=0.9 χωρητικό P = 600 kw cosφ=0.85 επαγωγικό Φορτίο 4 P=750 kw Q=150 kvar Μονογραμμικό κύκλωμα

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 10 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΣΕΙΡΑΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

ΑΣΚΗΣΗ 10 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΣΕΙΡΑΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 10 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΣΕΙΡΑΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Σκοπός της Άσκησης: Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι α) η κατανόηση των τρόπων ελέγχου της ταχύτητας ενός

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: 2 η

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: 2 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: 2 η Τίτλος Άσκησης: ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΞΕΝΗΣ και ΠΑΡΑΛΛΗΛΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ «Λειτουργία Γεννήτριας Συνεχούς Ρεύματος Ξένης διέγερσης και σχεδίαση της χαρακτηριστικής φορτίου» «Λειτουργία

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 5 ΣΤΡΟΒΙΛΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 5 ΣΤΡΟΒΙΛΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΘΕΡΜΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΚΑΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΣΤΡΟΒΙΛΟΜΗΧΑΝΩΝ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΧΗ: ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΤΡΟΒΙΛΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ Υπεύθυνος: Επικ. Καθηγητής Δρ. Α. ΦΑΤΣΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Β ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2002

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Β ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2002 ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Β ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 00 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ 1ο Στις ερωτήσεις 1-5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. Η αντίσταση

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΣΗΕ I ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ

Διαβάστε περισσότερα

Συλλογή μεταφορά και έλεγχος Δεδομένων ΘΟΡΥΒΟΣ - ΓΕΙΩΣΕΙΣ

Συλλογή μεταφορά και έλεγχος Δεδομένων ΘΟΡΥΒΟΣ - ΓΕΙΩΣΕΙΣ Συλλογή μεταφορά και έλεγχος Δεδομένων ΘΟΡΥΒΟΣ - ΓΕΙΩΣΕΙΣ ΘΟΡΥΒΟΣ - ΓΕΙΩΣΕΙΣ Σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα δημιουργούνται ανεπιθύμητα ηλεκτρικά σήματα, που οφείλεται σε διάφορους παράγοντες, καθώς επίσης και

Διαβάστε περισσότερα

3η Εργαστηριακή Άσκηση: Εύρεση χαρακτηριστικής και συντελεστή απόδοσης κινητήρα συνεχούς ρεύµατος

3η Εργαστηριακή Άσκηση: Εύρεση χαρακτηριστικής και συντελεστή απόδοσης κινητήρα συνεχούς ρεύµατος Ονοµατεπώνυµο: Αριθµός Μητρώου: Εξάµηνο: Υπογραφή Εργαστήριο Ηλεκτροµηχανικών Συστηµάτων Μετατροπής Ενέργειας 3η Εργαστηριακή Άσκηση: Εύρεση χαρακτηριστικής και συντελεστή απόδοσης κινητήρα συνεχούς ρεύµατος

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ 1. Οι δυναμικές γραμμές ηλεκτροστατικού πεδίου α Είναι κλειστές β Είναι δυνατόν να τέμνονται γ Είναι πυκνότερες σε περιοχές όπου η ένταση του πεδίου είναι μεγαλύτερη δ Ξεκινούν

Διαβάστε περισσότερα

Μαγνητικά Πεδία σε Σύγχρονες Μηχανές. 3.1 Μαγνητικά πεδία σε μηχανές με ομοιόμορφο διάκενο.

Μαγνητικά Πεδία σε Σύγχρονες Μηχανές. 3.1 Μαγνητικά πεδία σε μηχανές με ομοιόμορφο διάκενο. Χ. Δημουλιά, Σύγχρονες Ηλεκτρικές Μηχανές Κεφάλαιο 3 1 Κεφάλαιο 3 Μαγνητικά Πεδία σε Σύγχρονες Μηχανές 3.1 Μαγνητικά πεδία σε μηχανές με ομοιόμορφο διάκενο. Θα εξετάσουμε εδώ το μαγνητικό πεδίο στο διάκενο

Διαβάστε περισσότερα

B' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ÅÐÉËÏÃÇ

B' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ÅÐÉËÏÃÇ 1 B' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ 1 ο ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό κάθε µιας από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη

Διαβάστε περισσότερα

3η Εργαστηριακή Άσκηση: Εύρεση χαρακτηριστικής και συντελεστή απόδοσης κινητήρα συνεχούς ρεύµατος

3η Εργαστηριακή Άσκηση: Εύρεση χαρακτηριστικής και συντελεστή απόδοσης κινητήρα συνεχούς ρεύµατος Ονοµατεπώνυµο: Αριθµός Μητρώου: Εξάµηνο: Υπογραφή Εργαστήριο Ηλεκτροµηχανικών Συστηµάτων Μετατροπής Ενέργειας 3η Εργαστηριακή Άσκηση: Εύρεση χαρακτηριστικής και συντελεστή απόδοσης κινητήρα συνεχούς ρεύµατος

Διαβάστε περισσότερα