> Техника, страница 48 > Изоляторы электрические

Изоляторы электрические

Изоляторы электрические, конструкции, служащие для электрическ. изоляции и механич. связи частей электрического устройства, находящихся под различными потенциалами.

Классификация И. э. чрезвычайно разнообразна в зависимости от характера электрич. поля, в к-ром они находятся, внешних и внутренних условий их службы, конструкции и формы и, наконец, применяемого материала. По характеру электрич. поля И. э. обычно делятся на две группы: изоляторы высокого напряжения и изоляторы низкого напряжения, или слаботочные (телеграфные, телефонные, установочные и т. д.); однако выдвинувшаяся за последнее время техника высоких частот при полях значительных градиентов требует разработки специального типа изоляторов как в отношении их формы, так и, в особенности, материала; точно так же в изоляторном деле намечается вопрос об изоляторах в отношении ударных полей. По внешним условиям службы И. э. делятся на предназначенные к службе; а) в закрытых помещениях, б) под открытым небом, в) под водой, г) в осе бых условиях ί° и д) в средах, обладающих большой химич. активностью. В зависимости от внутренних условий службы приходится учитывать гл. обр. род и степень механич. усилий, которым подвергаются И. э., выполняя свою службу механич. связей; кроме статич. усилий (работа на сжатие, на растяжение, на изгиб, на кручение) И. э. могут подвергаться также усилиям динамическим специального характера—толчкам и ударам, вибрациям, неравномерным термин, расширениям, ведущим к самым разнообразным напряжениям статич. и динамич. характера.

По конструкции И. э. делятся на простые и сложные. Имея назначением электрически разделять иек-рые системы проводников (гл. обр. металлов) при механич. их соединении, И. э. содержат в своей конструкции, наряду с одним или несколькими изоляционными материалами, также проводящие части (обыкновенно металлические) числом не менее двух, находящиеся под различными потенциалами и называемые электродами изолятора. Потенциал по крайней мере одного из электродов равен потенциалу той части провода, к-рую несет данный изолятор, и потенциал по крайней мере одного из электродов—нулевой. Если проводящих частей под другими потенциалами в изоляторе не имеется, то он называется простым (например большинство штыревых изоляторов), в противном случае — сложным (например гирлянда — цепь из отдельных подвесных изоляторов). В простом изоляторе все падение напряжения приходится на один слой диэлектрика, тогда как в сложном оно распределяется на несколько отдельных слоев. В табл. 1 сопоставлены функциональные и конструктивные типы наиболее широко применяемых И. э.

Таблица 1 .—К лассификация изоляторов.

Тип изолятора	Конструкция
Штыревой	Колокольчиковый Юбочный Грибковый
Подвесной	Тарельчатый Шарнирный С круглой головкой Двухшапочный Цепочечный
Моторный	Зонтичный Ребристый Многокамерный
Проходной	Гильзовый Обыкновенный проходной Наливной К онденсатор ный Конденсаторно-наливной
Опорный	Массивный Пустотелый Наливной

По форме И. э. неопределенно разнообразны, так что тут возможна не столько классификация, сколько перечень более распространенных форм; эти последние осложняются у изоляторов, находящихся под открытым небом, побочными (не чисто электрическими) функциями, например, защищать часть поверхности изолятора от косого дождя, не давать поверхности изолятора покрываться сплошным слоем пыли, копоти и соли, не содержать углублений, удобных как прибежища для насекомых, не требовать от производства слишком массивного изолирующего тела, не давать изолятору тонких выдающихся частей, бьющихся при перевозке, экономить материал и т. д. Из характерных форм могут быть в особенности отмечены И. э.: юбочный, грибковый, колокольчиковый, зонтичный, тарельчатый и втулковый. Наиболее типичные формы И. э. представлены в таблице 2. Наконец, по применяемому изолирующему материалу И. э., вообще говоря, м. б. столь же разнообразны, как разнообразны изолирующие материалы. Наиболее широко применяются до настоящего времени Й. э. из не-органич. веществ: фарфора (мягкого и, в особенности, специального твердого, получившего совершенно исключительное значение в изоляторном деле), стекла (обычно зеленого, масса которого варится из 100 килограмм песка, 16 килограмм сульфата натрия, 48 килограмм известняка, 60 килограмм фонолита и 14 килограмма базальта; при ответственной службе на линиях высокого напряжения наиболее пригодным оказалось борнокремневое стекло), стеатитовых масс са о к и

Ε

Κ

3 х

У

4 го сО О.

О)

X

О

Й

К

Сц

К

со

<υ

о к о о

2

X

сО

X

ю о с. о

Е“

к ч о со к и о

5*

К

Р.

Е-

X

О

Ч

со

3

р.

О

Я

К

А

а

Ч

vo

сО

Н

£ О

р га а

Л м U О о. И

а н 5 «·“ я

А м

СО £ н-

Θ л ^

«з и S ^

r S s

й де

А *3 _

<и и »

з g I

§» 1

Р _Л СО

§ § s « в а

Л Ч Л

Рок ю со а хок

О <· *-Р* £· сО СН S н .4- *6* К 1о“п. к 2

; « s 5

з ³ s «

* я g g

Я Р о о

W ϊ 0) η

о о

11*

о *= 2 о 2 К 2 в 2

» о. О

g 2 £ —

о о b

и t- й о“ И Ю

£ ^s S

в«ё

►a ϊ

. К о и £ сО «

• E- ° Л о R о й сО о Р Н О Л

к к х

0 Н К СО о сс

i? я

is s

P Й Η К П О

go 2* л й-

Κ Ο

«"© g

_ си о s ί a ^ ^е 3 РЗ й: i—] £г О Э Я о,

1 н Й

^н a ч Я л

Н · К « *° « Ч · о 8 > Рн К -х

3

СО Н

S Ή с,

= s

А сО >р,

I^я.

в -· a" « ft s °o в О g E

^s » к к“ о С. к

^ ® о g ³ - s

о R С в

« S „ в ? Р- S ^в 2 метров 2

5 « ° 2

a & & s

§ в ё к и § g 1

_ » Я “

^ S я В

н ε с ζ

Й 3 3 £

К Д *н Е-

» * 58

Й о о Й

«о g „ о о о S

§ 3 I Ξ

« и в a

2 И 3 в

I^s § *

Я % о I

- ю *& к и g 2· о

ft п! О о 3 >θ· н <N Ь jh 05 В ^ S

Н И ^ Д

я! h 3 О

^ ч к со

Я

сО

Й- £ 5 ^q-s5

св®Я О Н · о Н Ш ⁰⁵ Ь ^ о. о о 2* Ξ н >" о ts К и к о Ч о р о о - к я со

К «

««

Л fi и « « О О

3 К н s

2 я с о,

А ® Ч Ю

<и О о О Η Μ η й

!5 к Ц

в g.e s

й 11 Й

^Sg 2 &

*н δ *& ’К ri ft •3 - К сО

К я о Л

в Я

«в я 9 с

3

*

a я о з g &

ё * ₀

а δ s

О X

>е> г н

§· я 8 е § S

3 ^н к Д К- о Я о о

•-¹ f- о

Kg a s Sega £ ° « а о Д 3 о о ^ж

И Ь· о ·

О с g °

ftR ^

e и л а я -н r

сО О сО

в « ю ь р ® W Й S » ^ О О А § И в о о Я ^ е. в ^я 2 3 a ί

Е- СО ⁰⁰ «

as «"&

« 3 §

* О К

> ® a

гв и·» I &

! «О О Я

И О

§ S

% з

ft К-

то я ft ^И

2 ° N

е н и

О ТО то

Щ fi I £ 2 §, ° § *f

г g I

I о ^л & § - :=е я м а §

о 9 Ό* ТО Й ft J 5 or* fj Я =-о си · а

Рн - g

2^5·

So.® ft >> Р S Ю о е 3 н о о

«га §

о „ Я R В ТО

о 3 р-

Si Й

g§

S s ^ 3 к

В _г Т

I- то о g а о ТО а г- 3 х

О и ^а

У Ч ш

К >* 2, R К

то 2 - oj & «

О $ В 0*0.

о а ч о о -то « то

¹ > § > Я

О. t—1

в а о 2

и 3

, 5 2 К

к Ο θ

2«е

a g «

а- Я

и I

и£

В

е- о

О. то»

2 *

22В

У J>

I Ifl

⁰⁰ ей

Л> *

. я £2 к 3 В А Й

о Οι то о то а ии о и _β

= §1

и то а то •CootoR ^ 3 о. я О к

* к О о а ч о 6¹ а а о

: л, о, о а и

8 а

О 5S о 2

sec то И а - о в я a

·.- гг“ ^М.

• с то е ! β в ft

> ft _м g, то ^ е egi

i« I a

i g s *

i с о 3

Л и то ft

О о с _м

то

15

« я R в

Я Ь

о о

Я о

Я Е“

a *

s в

Я о то

« Я 2

а йз о з ft Я о я & о О о

ТО о

§ н н°

В

Я

• a, *

С §

. о

a * В R ft С

* § В

§&Я

я Я Л e tf a

ч я и

ft то В В я о he* то о • Я ^{н м} ТО ^ П Ά

* о то «

4 В

5 ^е

« g

я

ε в

>· & о Я

Я £

!&

(смотрите Жировик), плавленого базальта (смотрите Базальт), т. н. каменных масс, плавленого кварца (пока еще не получившего широкого применения по экономич. причинам, но несомненно могущего завоевать себе место, отвечающее его исключительно ценным свойствам; см. Кварц), гранита, аспида (особенно в пропитанном виде) и других пород, а также серы. Из органических материалов наиболее употребительны: твердый каучук (эбонит), синтетическ. смолы—бакелит (смотрите), карболит (смотрите) и др., разные композиции со слюдой, асбестом и другими наполнителями, бумага лакированная или бакелизован-ная, дерево после специальных обработок (смотрите Дерево. Электроизоляционный материал), в нек-рых случаях парафин и церезин. При необходимости максимально понизить утечку тока, в измерительных приборах применяют плавленый кварц и янтарь или янтарные массы—например амберит (смотрите).

Условия службы и характеристики И. э. Свои электрич. и механич. служебные свойства И. э. должны сохранять как в нормальных условиях службы, так и под воздействием всех возможных в данном случае сил. Линейные И. э. высокого напряжения несут одну из наиболее ответственных служб и вместе с тем, находясь на открытом воздухе, подвергаются особенно разнообразному воздействию внешних сил и сил от исключительных режимов работы самой установки. Таковы воздействия: электрические, механические, физические (гл. обр. влажности и темп-ры, затем ультрафиолетовых лучей), химические (соленой воды, разных паров и газов) и, наконец, одновременные или последовательные сочетания перечисленных факторов, когда опасность заключается в самой их совместности, например электрич. перенапряжения при влажности, механич. усилия при резких изменениях t°. Рациональные требования м. б. предъявлены к И. э., если установлены: 1) род и размер воздействий; 2) характеристики И. э., то есть числа, количественно выражающие сопротивляемость И. э. вышеуказанным Бездействиям, и 3) коэффициенты прочности или запаса, то есть числа,выражающие отношение действительных характеристик И. э. к наибольшим предполагаемым в условиях службы воздействиям на них.

Электрич. воздействия обусловлены разностями потенциалов на электродах И. э., причем эти разности вызываются рабочим режимом (разность может достигать 1,5—

1,0 напряжения рабочего режима, а в линиях с незаземленной нейтралью при случайном заземлении одного из проводов приблизительно в три раза превысить фазовое напряжение линии) или перенапряжением как внутреннего происхождения (возникающим от высших гармоник генератора),так и внешнего (статич. заряды, электрич. удары, обусловленные атмосферными разрядами). Напряжения, связанные с нормальным рабочим резкимом, опасны со стороны большой энергии пробоя, зазкигающего мощную дугу. Перенапряжения ненормальных резки-мов опасны как по величине своей максимальной амплитуды, так и, в особенности, по форме волны, когда она имеет крутой фронт; этого рода перенапряжения трудно поддаются учету. Наконец, перенапрязкения внешнего происхозкдения особенно опасны по крутизне фронта и частоте волны, дающим своеобразные пробои, и по полной независимости этих перенапряжений от рабочего напрязкения линии, в виду чего их нельзя учесть при конструировании И. э. Таким образом, электрич. сопротивляемость И. э. должна быть охарактеризована в отношении трех видов напрязкения: синусоидного нормальной частоты (н.), затухающего со временем синусоидного (в.) и ударного (у.). При казкдом из перечислен, видов напряжения И. э. может утратить свою электрическую сопротивляемость в разной степени. Низшая ступень этой утраты—ионизация воздуха вокруг изолятора с вытекающей отсюда проводимостью и явлением короны (к.); соответственное напрязкение называется коронным. При дальнейшем возрастании напряжения возникают отдельные искры по поверхности И. э., переходящие в сплошной разряд («сухой разряд», с.), дальнейшим развитием которого при достаточной мощности линии будет вольтова дуга.

При правильной конструкции И. э. явления не развиваются дальше, т. к. напряжение узке не м. б. повышено; напротив, при неправильной конструкции происходит далее пробой (п.), то есть разряд через диэлектрик И. э. Соответственное напрязкение называется пробивным. Наконец, особое место принадлезкит мокрому разрядному напрязке-нию, вызывающему разряд по поверхности («мокрый разряд», м.), когда И. э. находится под косым дозкдем, понизкающим его сопротивляемость разряду (нормализован дождь под углом 45° к горизонту и силой 5 миллиметров/мин). Комбинацией разных видов напрязкения с разными видами производимого ими разрушения электрич. прочности И. э. получается 12 электрических характеристик, сопоставленных в таблице 3.

Таблица 3. — Электрические характеристики изоляторов.

Напряже- ние Раз- рушение	Синусоидное нормальной частоты в эффективных kV, н.	Затухающее высокой частоты в максимальных kV, в.	Ударное в максимальных kV, у.
Коронное. (к.) Сухое разрядное (с.) Пробивное.. (п.) Мокроеразрядное (м.)	V“. п· Ус. п. Уп · п. Ум. и.	V“. «. Vc.,. Vn.«. νΜ.β.	У К. у. $«·· νΓ,:

Основания технических уел о-в и й. Степень надезкности службы И. э. численно выразкается коэфф-том его электрической прочности, то есть отношением его электрич. характеристики к наибольшему воз-мозкному в данных условиях службы воздействию соответственного рода. Согласно указанному выше, это отношение м. б. трояким: V_U—рабочее напрязкение, —наибольшее возможное перенапрязкение от внутренних причин и V,_h—наибольшее возможное перенапрязкение от внешних причин. В соответствии с табл. 3 метров б. 12 коэффициентов электрич. прочности, сопоставленных в таблице 4. Часть

Таблица 4. — Коэффициенты электрической прочности изоляторов.

Напряже- ние Раз- рушение	Синусоидное нормальной частоты в эффективных kV, н.	Затухающее высокой частоты в максимальных kY, в.	Ударное в максимальных kV, У·
Коронпое.. (к.) Сухое разрядное (с.) Пробивное. (п.) Мокрое разрядное (м.)	Кк. *. % с· п. К».*. и.	К,с. «. Кее. к„.«. * м. в·	КС2 К ίΛ

этих 12 коэффициентов ненезависимы и определяются, если даны другие; однако в настоящее время свойства диэлектриков, особенно в отношении полей быстропеременных и ударных, известны недостаточно, чтобы м. б. вычислить все 12 коэффициентов по нек-рому минимальному числу их, а, кроме того, неизвестно, каково это число. На практике нормируются гл. обр. коэфф-ты первого столбца, то есть характеристики и коэфф-ты нормального рабочего режима; кроме того, необходима какал то нормировка ударного пробоя не-

мость И. э. при различных чрезмерных напряжениях обеспечивается возможно большими значениями отношений V_n._n,

Vn.e. -Vc.e. и V_{n y%} : 7_C„, во всяком случае большими 1; однако трудно осуществить и во всяком случае недостаточно выяснено, как конструктивно осуществить условия Уп.у.Ус.у. > 1; задача нормировки — выяснить числа т, п и р, нижние пределы вышеуказанных трех отношений, достаточно обеспечивающих службу И. э., но в настоящее время м. б. указано только т, относящееся к нормальной частоте; 3) отношение мокрого и сухого разрядных напряжений Vm.h. ^:^е.м. Д* б. возмоишо ближе к 1 и во всяком случае не менее 0,6—0,7 (таково это отношение у хороших конструкций); этим обеспечивается достаточная устойчивость службы И. э. под дождем. Если указанное условие соблюдено относительно нормальной частоты, то для быстропеременных и ударных полей оно удовлетворяется само собою. Согласно действующим в СССР нормам, линейные электрические изоляторы характеризуются значениями электрич. характеристик, сопоставленных в таблице 5.

Таблица 5.--Э л е к т р и ч е с к и е характеристики линейных изоляторов.

	Сухое разрядное напряжение в kV				Мокрое разрядное напряжение в kV				Пробивное напряжение
Рабочее	Штыревой		Подвесной		Штыревой		Подвесной
ние линий	изолятор		изолятор		изолятор		изолятор		Штыревой	Подвесной
в k i	реко-	мини-	реко-	МИНИ-	реко-	мини-	реко-	мини-	изолятор	изолятор
	менд.	мальн.	менд.	мальи.	менд.	мальн.	менд.	мальн.
До 3,3	60	40	_	_	30	20	_	_	Коэфф. запаса,	Коэфф. запаса,
6—6,6	70	50	—	—	35	25	—	—	то есть отношение	то есть отношение
10—11	80	60	—	—	45	33	—	—	пробивного на	пробивного на
20—22	110	85	115	90	65	52	75	60	пряжения к су-	пряжения эле-
30—33	135	108	155	133	85	70	90	80	хому разрядно-	мента к его су-
35—40	150	125	185	160	95	80	105	95	му, для изоля-	хому разрядно-
60—66	205	185	270	230	135	115	155	145	тора должен быть во вся-	му напряжению,
105—115	—	—	400	340	—	—	250	235	ком случае не	должен быть не менее 1,5
150—165	—	—	500	420	—	—	345	320	менее 1,5
200—220	—		660	550		—	445	410

зависимо от рабочего напряжения линии. Основное требование во всех случаях выражается ф-лой: «разряд раньше пробоя», потому что только таким образом м. б. обеспечена невредимость самого И. э. Однако прохождение нормальной частоты разряда по поверхности И. э. или вне его само по себе еще не исключает пробоя ударным напряжением, в виду чего необходимы особые предупредительные меры, а именно, чтобы было ^vn.y. Vc.y. > V > Е Если сухой или мокрый разряд происходит раньше соответственных пробоев, то нормировка последних не обязательна. Затем, сравнительно малое значение имеют мокрые характеристики в отношении быстроперемеиных или ударных полей. Наоборот, коэфф. К_х._и. имеет важное значение, т. к. преждевременное появление короны ведет к значительным потерям мощности.

Конструктивные требования, предъявляемые к И. э.,в значительной мере м. б. выражены известными соотношениями вышеуказанных характеристик, а именно: 1) возможная однородность поля, а следовательно, ослабление явления тихого разряда, характеризуется возможной близостью к 1 отношений У_к._п. :Е_С._Я. и 7„._в. :7„.,.; 2) невреди-

Р. В. Пику эмпирически нашел зависимости мокрого разрядного (У и мокрого поверхностного (1₂) расстояний (в миллиметров) штыревых фарфоровых И. э. от рабочего напряжения V (вкУ), а именно: ^=3,6 V, 1₂—100 + 8 7; на фигуре 1 показаны эмпирически найденные точки _идля одобренной серии И. э. и прямые/^ соответствующие вы-⁷⁰⁰ шеприведенным ура-<ш внениям. Если рас-₅₀₀стояние s между кра-ем внутренней юбки“⁰⁰ и поперечиной—осу -зоо ществлено согласно₂оо французск. нормам,_тто условие минимума для s выражается следующим соотношением: s=10 + 27.

Неся, кроме чисто электрической, также ответственную механич. службу, И. э. должны удовлетворять известным механич. требованиям. Они выражаются некоторой величиной наибольшего тяжения, которое И. э. способен выдержать в течение 15 секунд без

ю го зо ио во 60 го «у

Фигура 1.

механич. повреждений. Хрупкость конструкции И. э. испытывается посредством свободного падения И. э. с высоты 1 метров для И. э.

Фигура 2.

весом до 4,5 килограмм и 75 сантиметров при весе, превышающем 4,5 килограмм. Кроме того, находясь под открытым небом, И. э. м. б. подвержены резким скачкам Г, например при выпадении дождя после палящих лучей солнца, и, следовательно, получать трещинки, нарушающие электрич. и механич. крепость И. э. Испытание на теплоупорность состоит, по нормам

Центрального электротехнического совета, в троекратном резком изменении ί° от 50 до 0°, после чего И. э. подвергается электрич. испытанию. Иностранные нормы в этом отношении более жестки, предписывая <°-ный скачок от 100 до 0°.

Все электрич. испытания должны производиться при строгом соблюдении нормальных условий, без чего нельзя сравнивать между собой результаты испытаний. В особенности должен быть оговорено условие мокрого испытания. На фнг. 2, 3 и 4 показана зависимость мокрого разрядного напряжения для больших (кривые а), средних (кривые б) и малых (кривые в) фарфоровых И. э. типа Дельта от силы дождя (фигура 2) о 500 №00 тонн то по Вейккеру, от угла

Фигура 4. падения дождя в от ношении вертикали (фигура 3) и, наконец, от проводимости воды, образующей дождь (фигура 4). В табл. 6 сопоставлены данные о проводимости различных видов воды. Кривые фигура 4 в сопоставлении с данными таблицы привели к необходимости при испытании пользоваться нормированной водой с сопротивлением 12-10³ 9.-СМ или же производить пересчет найденного мокрого разрядного напряжения на нормальное согласно данным табл. 7. Опыт показывает также, что мокрое разрядное напрязкение зависит от длительности

«V

120

80

но

Продвижение

Таблица 6П роводимость различных видов воды.

	Удельная
Вид вод ы	проводимость В MO-C.V1

Вода, полученная помощью исключительных приемов очистки Ф. Кольраушем и Гейдвелле-

ром

Вода, очищенная и перегнанная с большими предосторожностями

Вода дестиллированная.

Вода дождевая..

Вода ключевая..

Вода соленая..

Таблица 7Д анные для пересчета мокрого разрядного на п,р я ж е н и я нормированной проводимости воды.

Удельное сопротивление в 103 Я-см	Удельная проводимость в МО-СЛ1	Поправочный коэфф.
100	10	1,24
50	20	1.14
20	50	1.06
12	83,3	1.00
5	200	0.88
2,5	400	0,79
1	1 000	0,65

выпадения дождя; так, при дожде силой 2 миллиметров/мин в первые 2 мин. происходит снижение разрядного напряжения примерно на 20%, а условно считается установившимся разрядное напрязкение лишь по прошествии 10 (или, по другим данным, 30) мин.; на фигуре 5 показана зависимость этого рода для штыревого И. э. типа Дельта 1909 г.; как видно по ходу кривой, напряжение не подходит к асимптоте дазке по прошествии G0 минут. При всех электрич. испытаниях необходимо иметь в виду зависимость электрич. крепости воздуха от его плотности, то есть от его <° и барометрического давления; поэтому все опытно найденные разрядные напряжения F, должны приводиться к соответственным нормальным V посредством соотношения

Фигура 5.

4-10-⁸

1*10-·

1,1·10-⁵

з-ю-⁵

2,5-10-¹ 2,7-10~⁸

γ ₌ ^{37:i ь11}7

3,92 В ¹ ’

где —теми-pa испытания, а В,—барометрическое давление в см. Для И. э. различных типов имеют особенно л, ответственное значение ф не одни и те же элек- § трич. характеристики, р Так, для штыревых И. э. Ш

почти оезразличен во- р " прос об их электрическ. р~т~ емкости и второстепе-ней вопрос об электро- |-проводности, тогда как большая величина элек- ^ трич. крепости разных видов стоит на первом месте. Емкость подвесных И. э. уже имеет существенное значение ,т. к. она составляет глав-

Фигура 6.

-.а

.‘i

.*

Вид пор изоляторного фарфора под микроскопом (снимки Н. А. Церевитинова). Фирмы: 1. Гермсдорф (Hermsdorff). 2. Розенталь (Rosenthal). 3. Мелкаллсгрун (Melkallsgrun). 4. Порцеллан-Унион (Porcellan-Union). 5. Томас (Thomas). 6. Стеатит-Магнезия (Steatit-Magnesia).

Т. Э.

1*<ест ,.ΐ£ο*Αΐ-τη»·οΜ

*f,·.

·ί:„

t

ную причину того или другого распределения напряжений в гирлянде И. э. и, следовательно, определяет собою степень участия отдельных И. э. в работе всей цепи, особенно при ударных напряже- _fVfниях. Теоретич. подсчет £_г1:

(Р. Рюденберга) на основании электрической ом схемы замещения под-

Cn/ί		020
НО
0.8		0./6
0.6	ау// А/(ь	0./2
о.и	//у/А	008
0.2	Звенья гирлянды	ОМ

2 5 4 5 6 2

Фигура 7.

I 2 3 i 5 6 7 ь Фигура 8.

весной гирлянды, представленной на фигуре 6 (где С—емкость отдельного звена гирлянды, с—емкость арматуры отдельного звена относительно мачты и земли, Е—соответственные напряжения, а I и г—емкостные токи), дает ур-ие в конечных разностях:

q Е_п=Р«+1 — 2Е_п + Е_п_₁, (1)

полное решение которого будет

Е_п=Ае^п-Ве~^ап, (2)

где А и В—произвольные постоянные, а а находится по таблицам гиперболических функций из ур-ия

Ц (3)

при очень малом ”, можно принять α= £.

Если нулевое звено гирлянды заземлено, а

, а 1 Ас 2 ^— 2 У С

Фигура 9.

Фигура 10.

потенциал последнего звена, соединенного с проводом, равен Е, то ур-ие (1) получает вид

= (4)

где а и z суть конструктивные характеристики гирлянды. На фигуре 7—11 даны кривые для восьмизвеиной цепи при разных значениях параметра £ :

Кривая Значения

Кривая Значения а

6

О

V.

V»

Фигура 7 показывает изменение потенциала вдоль гирлянды, фигура 8—напряжение отдельного звена, фигура 9—напряжение последнего звена при гирляндах различной длины, фигура 10—степень действия гирлянд в за висимости от числа звеньев и фигура 11— наибольшее возмож-ное напряжение провода как кратное от наибольшего возможного напряжения для отдельного звена. При весьма длинных цепях напрялсение на конечном звене выражается соотношением Εί=Е (

Фигура и.

— е~^а) и, следова тельно, зависит только от ~, но не от С.

Иначе говоря, не для всякого напряжения Е пригоден любой тип подвесного изолятора, хотя бы звеньев было взято как угодно много. С другой стороны, увеличение числа звеньев уже при не очень длинных цепях делается бесполезным, например при

— <0,05 сверх пяти.

Пористость изоляторного фарфора. Качество изоляторного фарфора в механич. и в электрич. отношении, а также в отношении стойкости против разрушающих атмосферных факторов, существенно связано с пористостью его. Большинство специалистов изоляторного дела считают пористость фарфорового черепа главной причиной старения его, выводящей изоляторы из строя не только в условиях службы, но и при простом хранении на складах. В разных случаях степень этого вреда оказывалась различной. По свидетельству Писли, в первые 2—3 года ежегодно гибло от 10 до 40% И. э., а в среднем изоляторы давали ежегодно до 20% убыли; подобные же факты указываются другими специалистами. Но зато отмечены и меньшие числа, например только до 1 % убыли в первые 3—4 года (по Остину). В отношении пористости фарфора следует различать следующие 5 видов пустот: 1) раковины—крупные полости, в которых содержатся газы, пары или жидкости; 2) трещины; 3) сквозные поры—б. или м. тонкие волосные каналы, искривленные, иногда ветвящиеся и проходящие сквозь весь череп от одной его поверхности до противоположной; 4) слепые поры—каналы, подобные каналам сквозных пор, но не доходящие до противоположной поверхности, то есть замкнутые с одного конца; 5) закрытые поры—небольшие пустоты разной формы и величины, не имеющие сообщения с внешней средой. Первые два вида пор являются пороками самоочевидными, и отсутствие их у изоляторного фарфора подразумевается; ни электрич. ни механич. требования к И. э. не м. б. при наличии таких пороков удовлетворены хотя бы приблизительно. Сквозные и слепые поры тоже явно недопустимы, т. к. облегчают возможность пробоя, утечек и накопления влаги, которая, вдобавок, при замерзании ведет к разрушению И. э., а иногда к растворению при наличии капиллярного давления. Значение закрытых пор менее ясно. Если они объединяются группами в сложные

27

Т. Э. т. VIII.

ходы, то тем самым полезная толщина черепа, особенно в отношении пробоя, соответственно сокращается. Если же закрытые поры имеют яйцевидную форму и незначительные размеры, то ионизация газа в них затруднена, и, следовательно, возможный вред от них несравненно меньше, чем при объединении в каверны. Впрочем, если правильно указание Писли, что содержащиеся в порах газы весьма разрежены, то и закрытые поры могут причинить вред.

Т. о., термин «пористость фарфора» может иметь разные значения: истинная, или абсолютная, пористость р есть процентное отношение совокупного объёма всех пор к объёму куска; кажущаяся пористость q есть процентное отношение объёма открытых или открывшихся от разбивания куска пор (то есть совокупности пор в слое толщиной h) к объёму того же куска. Если испытуемый кусок имеет массу Р, поверхность S иуд. вес (кажущийся) δ, а уд. вес его вещества (то есть в тонком порошке) δ, то

V — —у-100, (5)

г, - P’^s Л.

Нормы всех стран предписывают испытание изоляторн. фарфора на пористость; однако, до сих пор нет единообразных способов этого испытания и нет полного согласия относительно надежности каждого из них. Одни из способов задаются только качественной характеристикой, другие ставят своей целью получение и количественных данных и основаны на изменении веса фарфора при напитывании его водой или другой жидкостью (при помощи кипячения, вакуума, давления, насыщения аммиаком), но систематич. проверка различных способов испытания фарфора на пористость в Отделе материаловедения Всесоюзного электротехыич. ин-та показала значительное расхождение количественных характеристик пористости, полученных при испытании данной фарфоровой массы разными способами, и даже расхождение чисел фарфоровой массы от одного И. э., но полученных на разных кусках черепа; мало того, повторные испытания над одним куском дают расходящиеся результаты. Т. о., данные количественных способов испытания устанавливают лишь порядок величины пористости, даже когда они взяты как средние из измерений над несколькими кусками. Причина этой неудовлетворительности всех существующих способов лежит не в них самих, а в неопределенности величины, подлежащей измерению. Действительно, если фарфоровый череп высокого качества,то он не может иметь каверн, трещин или крупных слепых пор, а если бы это случайно имело место, то соответствующий кусок не мог бы считаться характерным. Т. о., при испытании куска фарфора внешним воздействиям доступны лишь вскрытые при разбивании куска поры, бывшие закрытыми и имеющие поперечник порядка 10 μ. Ямочки и образовавшиеся слепые поры этого именно размера составляют слой (в одну пору толщиной), облекающий поверхность куска и участвующий на самом деле в испытании на пористость, тогда как вся толща фарфора остается к испытанию безразличной. Отсюда понятно, что все изменения куска фарфора при испытании, будучи отнесены к массе всего куска, оказываются совершенно ничтожными и, кроме того, как видно из рассмотрения самых способов испытания, довольно случайными. В отношении весовых способов необходимо учитывать также выщелачивание фарфора в воде, причем потеря веса тут того же порядка, что и увеличение от нагштывания водой, так что в известных случаях, если поправки на выщелачивание не делать, вычисленная пористость может оказаться отрицательной. Т. к. и выщелачивание и напитывание водой происходят по поверхности и, следовательно, приблизительно пропорциональны последней, то неоднородность чисел пористости (и выщелачивания) можно несколько понизить отнесением привеса фарфора (соответственно потери веса) не к массе и не к объёму куска, а к его поверхности. Пористость фарфора (кажущаяся) м. б. также вычислена по истинной, если известна средняя величина пористости. До известной степени о кажущейся пористости можно судить по электропроводности вымоченного фарфора в том случае, когда он не относится к сортам высшего качества, а также по рассматриванию (иногда под микроскопом) края поверхности раскола кусков, подвергшихся внедрению в них краски (эозина или, лучше, фуксина) при помощи длительного и большого давления или засасывания краски введенным в поры аммиаком. Наиболее полное и убедительное представление о текстуре фарфора (смотрите вкладку на отдельном листе) можно получить микрофотографически, снимая при увеличении в 40—70 раз поверхность свежего раскола, отпрепарированную китайской тушыо (на поверхность густо наводится тушь, затем просушивается и смывается мокрой ватой или тряпкой, так что остается лишь во вскрывшихся порах). С данных о различных способах испытания (фарфора дана в таблице 8. В виду несколько условного значения получаемых при этих испытаниях чисел во многих случаях удобно пользоваться не ими непосредственно, а полученными на основании их результатами качественных испытаний или картинами микротекстуры фарфора в оценочных б пористости (или соответственно—сплошности). Различные данные о возможных ступенях пористости сопоставлены в таблице 9. На фигуре 12 дана диаграмма баллов пористости, поставленных фар-форам различных фирм и марок (римские цифры на оси абсцисс) на основании средних данных испытаний разными способами многих образцов. Как видно из диаграммы, способ аммиачный и способ кипячения дают вполне удовлетворительное согласие между собою, причем аммиачный имеет некоторые преимущества; результаты же способа выдержки под давлением менее устойчивы.

Постарение И. э. Находясь в работе, особенно на линии, но также и на складе, И. э. подвергаются постарению, вследствие чего их механические и электрические прочности понижаются и И. э. приходят в полную негодность. Наименее подверженными постарению пока оказались И. э. из

Таблица 8. — С данных различных способов испытания фарфора

η а пористость.

Способ	Автор и год	Страна, где способ принят	Проводимые при испытании процессы
Абсолютной пористости		Всюду	Двойным взвешиванием измеряется уд. вес фарфора в куске (кажущийся) 6 и истинный уд. вес «5 того же фарфора, измельченного в ступке Абиха, растертого в агатовой ступке, тщательно высушенного и прокипяченного в воде; по полученным данным вычисляется абсолютная пористость р: ό - δ Р=- --—100 о
Пониженного давления	Грейгтон, 1916		Фарфор выдерживается в течение 8 ч. в вакууме при давлении не более 1 μ, затем сосуд запаивается и разбивается после переноса в воду, прокипяченную в вакууме; по прошествии недели образец протирается и взвешивается
Кипячения при атмосферном давлении	Америк, общество испытания материалов, 1921	С. Ш. А.	Кусок фарфора в 30—50 г, нс менее 50% поверхности которого должно представлять свежий излом, высушивается при 120° в течение 24 ч. и взвешивается; затем вымачивается при 20° в дестиллированной воде в течение 100 ч., причем после 1-го, 25-го и 73-го часа 1 вода кипятится; после 100 часов образец протирается и взвешивается
Кипячения при пониженном давлении	Перди и Лумис, 1920	—	Просушенный образец кипятится в течение 4 часов в воде под давлением ок. 600 миллиметров, затем протирается и взвешивается
Кипячения при атмосферном давлении	Изоляторная комиссия Центр, электротехнич. совета СССР, 1922	СССР	Осколок фарфора со свежим изломом и с битой глазурью, объёмом около 4 см3, по форме приближающийся к пластинке, просушивается, после взвешивания нагревается до 100° и кипятится в дестиллированной воде в течение 24 ч., затем охлаждается в воде до комнатной t°, протирается и взвешивается
В олюминометри-ческий	Америк, общество испытания материалов, 1921	С. Ш. А.	Измеряется при помощи стеклянного порозиметра Вашберна и Бентинга или металлич. Невиаса объём пор, содержащихся в данном куске; этот объём делится на полный объём куекя и помножается на 100
Аммиачный количественный	В.В. Скобельцын. 1922	_ .	Образец тщательно высушивается, затем выдерживается 12 часов в вакууме 1—1,5 см, производимом водоструйным насосом, затем выдерживается 12 ч. в атмосфере аммиака, после чего снова выдерживается 12 ч. в вакууме 1—1,5 см; после троекратного повторения этой операции образец выдерживается не менее 24 ч. в воде, протирается, взвешивается и после 24-часовой сушки в шкафу вновь взвешивается
Аммиачный качественный с прокрашиванием	П. А. Земятчеп-СКИЙ, 1924 I	СССР	Куски фарфора, взятые из толстой части изолятора, должен быть высушены при 120° не менее 24 ч. Затем они выдерживаются под вакуумом в 1—1,5 сантиметров 12 ч., после чего столько же времени выдерживаются в аммиаке при атмосферном давлении. Эта операция (вакуум, аммиак) повторяется трижды, после чего куски переносятся на 24 ч. в крепкий раствор эозина и затем разбиваются для выяснения, насколько протекла краска в толщу
Прокрашивания под давлением	Пислн, 1920; Фарр и Фильпот, 1922; Пфейффер, 1925	Германия (вариант Пфейффер а)	Изолятор выдерживается в течение 7 суток в толстостенном стальном цилиндре с крепким раствором фуксина иод давлением 130 atm; после этого он разбивается, а поверхность излома исследуется; пористость выражается в фн-ч. Пфейффер предложил особый пьезометр для испытания фарфора на прикраску 1% метиловоовым раствором фуксина под давлением 120—150 atm; трехсуточное действие этого давления дает эффект 10 000 атм-ч.
Пропитки четыреххлористым углеродом	—	Франция	Просушенный образец фарфора выдерживается в вакууме и затем заливается под вакуумом четыреххлористым углеродом

Таблица 8. —С данных различных способов испытания фарфора на пористость. (Продолжение.)

Способ	Автор и год	Страна, где способ принят	Проводимые при испытании процессы
Прозрачных шлифов	Эренберг, 1836; Глазенап, 1907; Меллор,1906—07; Крейн, 1916; Земятченский, 1924	Всюду	Прозрачные шлифы фарфора, изготовленные обычным приемом петрографии, подвергаются микроскопическому исследованию и микрофотографированию в поляризованном свете при линейном увеличении до 1 000 раз; обычно выгодно пользоваться параллельными НИКОЛЯМИ
Препарировки вазелином или м	II. А. Земятченский. 1920		Кусок фарфора отшлифовывается и полируется по какой-нибудь плоскости; затем отполированная поверхность покрывается вазелином (или м) с сажей, после чего вазелин () стирается, а поверхность рассматривается под микроскопом. Можно применять также густые чернила
Препарировки тушыо	Всесоюзный элек-тротехнич.ин-т, 1925	СССР	Неотполированная поверхность свежего излома заливается и несколько протирается китайской тушыо (удобно пользоваться тушыо, продающейся в разведенном виде); после подсыхания туши она стирается увлажненной тряпочкой, а поверхность подвергается микроскопия, исследованию и микрофотографированию в обыкновенном отраженном свете при увеличении ок. 50—60 раз
Электропроводности после вымочки	Изоляторная комиссия Центр. электротехнич. совета СССР. 1922		Измеряется электрич. сопротивление неглазуро-ванных стаканчиков из испытуемого фарфора в доставленном состоянии после вымочки в течение двух суток и после 18 ч. просушки в электрич. печи при темп-ре ок. 250°. Согласно инструкции технич. правил мпочтеля, в СССР телефонные и телеграфные изоляторы (с глазурью) испытываются измерением электропроводности после вымочки головки изолятора и гнезда для штыря водным раствором серной кислоты

плавленого кварца; однако, вследствие дороговизны производства этот исключительно ценный материал пока не нашел себе в изоляторной промышленности достаточно широкого применения. Механизм постарения И.э. чрезвычайно разнообразен и определяется

их изоляционным материалом, качеством выделки и условиями службы. Органические диэлектрики страдают гл. обр. от постепенно разрастающихся по их поверхности ветвистых проводящих следов, образующихся от действия короны в местах наибольшего градиента; таковы И. э. из синтетич. и естественных смол и материалов на каучуковом основании. Эбонитовые И. э. страдают, кроме того, от действия света, т. к. образующаяся на их поверхности серная к-та делает ее влажной и электропроводной. Каучуковые

И. э. страдают также от соприкосновения с медыо и в свою очередь способны повредить ей. Стеклянные И.э. подвергаются выветриванию поверхности, получающей матовость и, в соответствии с этим, задерживающей влагу; кроме того, вещество таких И. э. рас-стекловывается и становится механически менее прочным. Стеклянная глазурь фарфоровых И. э., при неоднородности коэффициентов расширения ее и фарфорового тела, под действием нагрева разрывается бесчисленными трещинами и, следовательно, перестает защищать фарфор от действия влаги. Гранитовыеизоляторывыветриваются. Нужно думать, небезразличны к выветриванию поверхности также базальтовые и стеатитовые И. э. (смотрите Жировик). Сера с течением времени перекристаллизовывается и весьма понижает свое электрическое сопротивление.

Особенно сложны процессы постарения в электротехническ. фарфоре. Постарение фарфоровых И. э. бывало неоднократно предметом обсуждения, но механизм этих процессов еще не выяснен или, вернее, различен в разных случаях. Одна из причин растрескивания фарфоровых и стеклянных Й. э. связана со схватыванием замазки, причем, согласно объяснению А. А. Байкова, водная известь выкристаллизовывается в мельчайших трещинках и разрывает их. На поверхность фарфоровых И. э. губительно действуют соли магния, попадающие туда в брызгах морской воды, когда линия проходит вдоль берега моря; поверхностная проводимость таких И. э. благоприятствует их

Таблица

Co

о О ft о о _м

So

SB

gS

Sg

M P

Я ей 5? Pi

ft О

P >gc

о 3 ft tO 3 О

o 3 В

Β

-3 «.Я

« ^S о

3 5 ^B _

SggS

M s Щ ϋ §S5-rt

*§2 ^S

°«*c ogj

о

3 ей u. .Kb - PC Q

_Л « 3

b tH ^

g S

at, Я

o s g

Kb «s о ft

о °

Se о

2 Н К о

Р о о

ag£o

««sa

ft ft S Я

СО ^ о

oS?§ 3

ЯоьЯ

g Is

1«§^а § S« Ξ

5 к ^а й

fili

ft Р< Я Η

coo

H S ^

и с о

|Ξ§&“"

g=3,ggtSS

SggggK

О Я Я P

E&.,_aS S

$О^м ϋ4 ί η η η ° °

q s а ч o а а а ю o a a o E o o я 3 *8S«w

;аз κδ «b

О Й 3j O R В

CKbCftft

C.-a ό 6

ЙСмй — η a В Ο A P p >» я

I o s Я

о 5 л

J Й о 0

o^BgS Bs?° с яйн е®&2

В С Я×в

§“«§«

мКйхВ

*ч 2*2 piS

О Я о с а а в а а о я о л а а В^а

- F3 R й о о а _а

ОИСн коса о«о2

0 ?ь а д ®о а *о До

j 5 в а р ° р< я а

go=-g

e^cga

By

&«ё§5

- “a

д я д a 5! ftoSal

3 EH R Λ S

rt _Гн © 4 ,2 2 «Jio я

ft СЙ .—Г m *-<

-i гд.Я ft;

P о о л a p в в

gaiSS

Sag. g ggogg

JgIS

η о g “ о она з ори _ Я

§.^B|sg

fg§gg

ft о Я ей P

а о до о а м о

ϊ?3Β§ί>

£ Э as S з a a ft д a ^ Ξ а- я 3 я а д в а да ё з з я-a

ft r Я R P

2 s л a s

p P и о

О Я ОчрК

h^a о a S._M g к pi a -S §

^И ft д ю

^ о о а °,

о ^н я=я Si ρ - 2 ° ^ а о а ^ н ° а я а о о р я

<-ч ей ей ^ ь. с а“и а ^о я 2 © >» а а R В ίχ вас“ >> о о р а а а р а а с Ьь ft 2 о с р н р с5 о со ?*> а р а

s

В >=со со о

^к а *йё=£ go §нк§ Isgg

Л Я о ft

^a°g

«gg§

gfgi

о о a a о R p g £*S ей p>. _rR, p a a ° я

BKti

^M ao c η a >· я с я а я

η и s о о ft я

Ьои a

^к о P

й°®&2

S&«|s

£· r. CJ 0Э I—I

ri c-¹ о

Я Я Н:Я я о о ° с to

a ftp о о о СО BcSROB

o«»-Bg

И P я д

2 о § g О

о^Э^йВ

в х s

а я « и о 1-Я 2 ей to Р к р, О 2 О

р я ^Н1 2 я Р о о I о а - 2 ^й а н з а я о 2 p -ft

“5 а я о

«S о Р С К Ь К О

Sggsl

|ё|йз

СО _( Я о R

ё§^нь| il=g£

ft ^1-4 - -¹ н

Η 5 С я P р aft я. н а о метров.

ss^el°

^с§§1^

esa а а о ь а о p

Я О ей

So а о. ft

„sl;

о я

Е о В Р у 3

од а а а

Чо«_мОо Й § Й о ^ ^Н

р а

w ей 9 2 ^ р я а о а я р< а а „ ь 2 Ню 2 5 £* ί ,я о а $ s

о to со м ей р

2 « ft а р а г; к“» та

Я 5 >

Q^K _S% I

S 5 о Г

со ;

ей я а

^aS"

а а о

СО р

«goS 2 сз в

2^ан

«з|

Я о о И Я

а я а о я а

>,КЙ

я с а eg а о

Я я ей. С р«а х go S S ft я »o2 p p a

^bs я

ft “ О p О a ft Pi.

^c8£.i ¹

М Я СО i ^м С д ей а 5 Я ^ft i §|ga i §я§а ggl

ей

О с So со с ей О

е5

в а.

Зё«

I я с а“

о О !

S, ‘ со а“ а я^-ей g я я ft а * с - а «S 2 а

a egp

5 С

ей О

я о - а я я о

_че5₃0

a Pi я —

С s ω S

|М|

R ей rj 5 О Я о а рр On С

я и а OBS

oS^r

> ея ^с -s aIa“S IS § S S я

КЗ *Bga

goS?«i

Si

в ^

to 5 о

•-i M

Og

SpS^ S p « a 5

ft «w о

a 3- g’ я -

‘2 о я я о

^rt5Sa

«но as

р 2 я со S

аро. а

SeggS ^м p as

OOOri

a a ft с-

а о

s^B

ft ей

2 g

со О ей Я ЙВ

3 §

Sob ft a s pag

^e2g

;Я S «

|gs

Sgs

В S P

И О ей _ Я ft 3. С

B_Qft a ^w >»

„ ей 5

gSR Ряс о а я Д Р< о ^ с с

La о о So8°

со rt ей ей Е» р£ я аа Z „ и к ^ p р а я ftS f"

о ч 3 p я 2 ο,ρ

Sa ⁴ 2 £ρ,£ я о р“°

я Я Р

Д а о Я >? о ₀ о а-

н§^!§

2 о а я p

3 ей ⁵

³ н2

J К к &£

в и S ^я ~ нйаяр о> 2 3 >, н Sj и о Р О ^ Н с О to Я о о о ёг. О а О

Sag oSb я р< а ^с р а

О R ^S 2 2« И л о а а •кв

§§ =

«ь©

а р 3

О rt

р 2 Ξ Я я g к и 3 о а а

Н ей н о я о >>>

р а о

S о я кар > о з ⁵£« я p

ft р а а р

Ά

К Н

oS о а аз ей Я

So

сй§

о К § ко® о E- а

5 2×Р< ей Й «Л Я ей Я

АЗйоЙ

°^isl

I£S,aI

aSssg,

R Й Й н ^Ц

я а “ ^s g а ρ о я ft а о ft о о а я в Я а ей и о а а

5 ft i о а я

nPi!>i

2 ^ а о

*:В а

ft о а о я к

m ^ ^

go^Rb 5«оо^н §§^£сй о ” η р Я

а - s кЕйЯ« g&«2 3

о я а я я

О». ®

нЬО^О

5 а я >» S а 3 g 3 о во g -

^Ssg^

о g и 3 т о ΕΞ

ей Я ft £

eg

Р<2

’QS § « g¹®

я я о и а о а о о в а 3 а а о а§

а«

тр о О Я ft ей ей м с >»

я -

3 я

Я Р

S’³

Яо

О V-

2 а я я о 2

Г~. W

fc sg· >S*o а ° 3 р а з

·» м

2 3 p а

“ ft

ft о а а о о ftB

rt p со Я о

S®bw

о ^м о я >> ей я а а а я р о о p

я о я а вв_Л

fto

а а а — н

^ „§°^в м _г а я,

о 22й5

Н ей ξ? ^м д о о и : а я ►

а о о Я,

ю Д 2 ί»

! a i

я 5 я а а ей я ей Я Я Я R ft ей О я о a ftH

agg^g >

ftg ^я з g

p ,β 3 к η 0,ей о Я Я Я

G£§!§§!

>· 3:

ей д ί>>

aSa

ь P

χί; 1>‘ rt ей я a” я

to х ‘P a >" a a a

POP

я ₄a g

Bg

a

p L

P rt

я =i

fta ей и О A

P ^ ft ей о д о 3(0 30

ai Зк

g,^ S§

Gg

„ в S3

a os ft a

£S

Я ft 3 P я >8<

a

a я r

2 « p

ό ей <5 o ft p Я Я g ХОК ftS₃

в я X

я о ей

Я ей a ей fto «КО

ls^s

ай s "5 _

oft

5 9

ей я к со л 3

ft P

p a 3

n Pi

a a a η Я о

О Я д

§§н хс° &2 к я Р Р

 я я я

® a

a я 2*р в

2 ° я я о в ей О Ь В Ю я ft

Я Р 2 О

Ξ я ” Я

5нм-и -я p 3 ioSa о ей ft a ftp я Я >8* в

Л г“ a ft Я д

p 2 о ^ ^R ей О ft ей §Й

a о о R · Р S

р о О

о p a

Я о О Р н

О О g

^я«£:

ей Я м

III

о &

й

^ftse

£*§

o*a

5йЭ

Я Sg

А^аю в a °

g g s

s o я a

fte<

о a

a p

§ s

-W

o

X p 3 3 я

as

ей Я

a >»

>»a

a p

я p a °

ей P ® a

£н В >» O. ° Я P ей «P Я ft ей -й

p a g*3 >о< o >— a я< a о ^ S ей P to и P о g a J^ftpg® 2в Я p о b и © S o © Я gift

о

H о P л ¹

2 p i

SSg

ss|

в ю 2

g&l

Я o ft

a·¹» g

Я со В

ORB

ей Й 2 В b

Я ft ей Я 2 Я О д P ей

a в g g я“

5 § и g e яЕоВ s в 5 £р и

Р .ей В q rt

д to >» p

я 2 ©3

ей © о 3 ° Я К о Я о 5 ей 2 о Р P R ° rt Р

И я я a

^м О о Я д

p о a о a a a a

a i rt о ft P

;2s

o o e·¹

P a p

3&

a._aa ·Ξ

O P P O p Я я в ft

a p о a

W

a«

rt r

SB P

4

о rt

a a

a

о

a

PQ

p rt

|go

rt Ο’θ¹

ρ&!

Ο >0*

a

нагреванию токами утечки. Этот нагрев, как и нагревание от других причин (солнечные лучи, горячий ветер, лучеиспускание печей, паровых труб, нагретый воздух заводских помещений), ведет к постепенному разрушению фарфора и его глазури, в частности из-за разной тепловой расширяемости самого фарфора, замазок и железа, входящего в конструкцию И. э. Отсюда вытекает ряд предупредительных мер, понижающих тепловую неоднородность и дающих железным частям возможность расширяться. Некоторые изоляционные материалы (карболит, плавленый базальт) весьма выгодны, приближаясь по тепловой расширяемости к железу, и потому в И. э. из этих материалов может непосредственно заливаться или запрессовываться железная арматура. Среди других причин старения следует отметить также стрикто- и пьезоэлектрические явления. Слой изоляции, находясь в переменном электрич. поле,с каждой полуволной претерпевает стрикто-электрическое сжатие; кроме того, кристаллич. составные части фарфора тоже пульсируют («дышат») в ритм с полем вследствие развивающихся пьезо-электрич. сил. Эти явления не могут не расшатывать фарфора в механическом и в электрическом отношениях.

Расчет И. э. В основании расчета И. э. должны лежать гл. обр. электрич. и механич. усилия, которым предстоит подвергаться И. э. в условиях службы. При конструировании и расчете И. э. необходимо, в виду значительности усилий, накладываемых на материал, исходить из свойств избранного материала. У большинства изоляционных материалов, могущих быть примененными для И. э., особенно линейных, прочность на растяжение незначительна (за исключением слоистых материалов органич. характера); поэтому конструкцию должно рассчитывать на сопротивление материала сжатию. Соответственно с этим требованием строятся даже те И. э. (подвесные), где использовать сопротивление на разрыв было бы прямым следствием функции И. э. Очевидно, к таким конструкциям можно было бы подойти лишь при введении в изоляторное дело материалов, существенно отличных от применявшихся до сих пор; так, использование обработанного (бакелизован-ного и тому подобное.) дерева вероятно позволит во многих случаях упростить конструкцию и удешевить производство. Как пример чрезвычайно остроумных и смелых по замыслу И. э. можно привести изоляторы зонтичные, где электрически изолирую-i щей механической связью

Фпг. 13. служит деревянная палка,

защищенная от дождя металлическим зонтом, а от разрядов по ее поверхности—прохождением линии кратчайшего расстояния от подвеса к краю зонта.

Расчет электрич. части И. э. должен иметь основой картину электрич. поля в пространстве между электродами конструируемого

И. э. Решение этого вопроса о поле достигается либо теоретическим подсчетом, либо прямым измерением, либо, наконец, способом моделей (смотрите Электростатическое поле). При этом необходимо иметь в виду аксиальную асимметрию поля даже и во вполне аксиально симметричных И. э., обусловленную проводом и в нек-рых случаях мачтой. Наибольшему электрич. усилию подвергается обычно головка И. э. и в частности шейка головки. Эта часть И. э. должна быть исходной при конструировании. Для расчета головка заменяется (фигура 13) конденсатором с полу-шаровым диэлектриком, в котором рассматривается распределение напряжения. По поверхности радиуса х разность потенциалов V в отношении штыря будет

i 1

V =

1

R

где V—разность потенциалов провода и штыря, г—радиус штыря, R—радиус расчетной полусферы. Градиент потенциала Е будет

V i

V _ dV __ ^Ь dx 1

1

R

достигая наибольшего значения Е₀ при х=г, то есть на поверхности штыря;

V.

гр ___R_

^Ь° ~ r (R -

г)

Величина Е₀ зависит от R и при R=2r получает наименьшее значение

Е₀.=2 - ·

“т/п г

Таково условие наивыгоднейшей толщины изоляционного материала в шейке И. э. Однако, на практике это условие не всегда

R

осуществимо. Пусть отношение —=т полу чает значения, отличные от оптимального значения 2; тогда градиент на штыре Е₀будет уклоняться от наименьшего значения E",., как показывают следующие данные:

т. 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4, 3,0 3,5 4,0

Е,:Е. 1,067 1,012 1,000 1,003 1,029 1,125 1.225 1,333

Кривая на фигуре 14 графически показывает характер этой зависимости. По электрич.усилию, которому должен подвергаться материал, можно далее решить вопрос о пригодности его при данных электродах или, наоборот, о необходимых форме и размерах электродов при данном материале. В сложных электрических изоляторах трудность найти подходящий материал облегчается более равномерным распределением поля и службой диэлектрика в более тонких слоях—условие, как известно (смотрите Диэлектрики, Изоляционные электротехнические материалы), выгодное. Многоюбочные И. э., содержа в головке между отдельными юбками сравнительно электропроводные прослойки цемента, могут считаться до извести, степени сложными И. э.,в особенности, если поверхности юбок в головках протерты графитом для лучшей проводимости; при п юбках на каж-

дый из слоев падает в головке лишь ок. -

общего напряжения. Дальнейший шаг в том же направлении, однако, примененный пока лишь в выводных И. э. Нагеля, состоит в использовании тонкослоистой изоляции обычно из баке лизованной бумаги с металлич. прослойками. Если число таких металлических прослоек тем больше, чем значительнее в нормальном к ним направлении градиент поля,-то емкостное сопротивление по этому направлению соответственно повышается и поле выравнивается. Расчет этого рода конденсаторных И. э. требует выяснения формы кривой, ограничивающей края металлич. прокладок, чтобы выравнять поле в разных точках поверхности конденсатора, и выяснения толщины последовательных слоев изоляции, чтобы выравнять поле в разных слоях самого конденсатора (смотрите Конденсатор).

Пример конденсаторного ввода на 350 kV представлен на табл. 2, 18. После расчета основной части И. э. может быть рассчитана система поверхностей. При этом должен быть принят во внимание ряд обстоятельств: 1) определенное отношение этих поверхностей к поверхностям равного потенциала; ограничивающие поверхности стараются располагать по поверхностям равного потенциала и по силовым линиям; 2) отсутствие узких зазоров между поверхностями, особенно при недостаточном соблюдении условия (1), т. к. в таких зазорах задерживается ионизированный и, следовательно, электропроводящий воздух, а также может конденсироваться влага и собираться грязь (пыль, копоть, насекомые); 3) возможно простые формы поверхности, как важное условие единообразных свойств фарфоровой массы и во избежание впадин, желобков и тому подобное., способствующих задержке в них воды и грязи; 4) возможно малая емкость И. э., штыревых изоляторов и емкость определенной величины подвесных И. э.; 5) при прочих равных условиях возможно длинный путь утечки тока по поверхности—условие, весьма важное для И. э. слабого тока, но иногда сознательно не соблюдаемое при конструировании И. э. сильного тока, т. к. более сильный ток утечки м. б. полезен как средство самоочищения И. э. от грязи и воды; 6) надлежащая защита внутренних поверхностей И. э. от смачивания косым дождем; это достигается чаще всего формой поверхностей, а в некоторых случаях — металлич. зонтом над И. э., служащим вместе с тем для отвода разряда при’У перенапряжении от поверхности И. э.; 7) такая форма края юбок, чтобы направление равнодействующей двух сил— тяжести и силы поля, отрывающих водяную каплю от этого края, имело по возможности большой угол с вертикалью и направлялось во внешнее для И. э. пространство. На фигуре 15 показана неправильная конструкция края, а на фигуре 16—правильная. Перечисленные требования составляют лишь основную часть конструктивных условий, определяемых осо

Фигура 15.

бенностями эксплуатации материала и производством И. э. В отношении И. э. высокого напряжения наиболее существенны требования, связанные с явлениями короны и пробоя, тогда как токи утечки стоят на втором плане; напротив, в отношении слаботочных И. э. пробой может учитываться лишь в виду явлений атмосферного электричества, тогда как при нормальном режиме наиболее существенно возможное уменьшение электрич. утечки; согласно техническим условиям -мпочтеля,-четыре основных типа слаботочных И. э. после погружения на 24 часа головками в подкисленную серной к-той воду и нахождения такой же воды во внутренней части И. э. должны иметь сопротивление не меньше указанного в таблице 10.

Фиг.

Таблица 10.—С опротивление телеграфных и телефонных изоляторов.

Обозначение типа	Тип	Нижний предел сопротивления при 15° в МУ
Тф-1	Большой телеграфный	1 000
Тф-2	Малый телеграфный	800
Тф-3	Телефонный (он же вводный телеграфный)	500
тф-4	Вводный телефонный	300

Вид и размеры этих И. э. представлены на фигуре 17 (размеры в миллиметров). Наибольшую ответственность представляют большие вводы. В них применяется обыкновенно разнородный материал—лакированная бумага для образования конденсаторного ввода, заливка маслом, фарфоровые, стеатитовые или каменные оболочки, служащие вместилищем всей системы и механич. опорой ее.

Наряду с изолирующим телом требуют большого внимания в И. э. также электроды, гл. образом способ их присоединения к изолирующему телу. Конструкция электродов со стороны механической должна обеспечить действие внешнего усилия по оси единичного И. э. и нераспадаемость гирлянды при любом ее положении относительно горизонта. Однако, при этом необходимо иметь в виду существенную разнородность материала соединяемых частей И. э. как в отношении механических, так и термич. свойств; и, наконец, недопустимо оставление между соединяемыми частями зазоров и отверстий, куда может проникать влага. Эти основные требования в значительной мере противоречат друг другу, и во многих случаях удается удовлетворить им лишь приблизительно. Один из путей к решению этих вопросов состоит в помещении между электродом и телом И. э. упругих прокладок, дающих запас при всякого рода статич. и динамич. натяжениях между этими, частями. Другая мера—разработка цементов или замазок (смотрите Замазки), промежуточных по коэффициенту теплового расширения между материалом тела И. э. (в особенности это относится к фарфору) и железом электродов; в частности эта задача решается изготовлением цемента с порошкообразным фарфором,

использованием хлорокисных замазок и т. д. Одна из таких замазок.под названием теле о к и т применяется германскими изоляторными заводами; различные подобного же назначения составы выпускаются под фирменными названиями: алабастрин и изолоз тф-1 тф-2

(La Porcelaine Haute Tension, Париж), базо-лит (В. Бистерфельд и К⁰, Ганновер), Гейдельберг быстрый (Heidelberger Gipsindust-rie, Гейдельберг), изолит (Д. М. Гендерсон и К"), розакит, мастика 66s и др. (Постлер, Нидерседлиц). Другой путь рационального устройства крайне ответственного места соединения тела изолятора и электрода состоит в более рациональном подборе друг к другу соединяемых частей в отношении свойств их материала. Это может достигаться либо подбором диэлектрика (например для внешних установок ценен плавленый базальт, а для внутренних—синтетич. смолы и прочие органич. диэлектрики, поскольку в подобные материалы железный электрод может иногда заделываться непосредственно в процессе отливки изолирующего тела), либо подбором металлич. сплава для электродов, так чтобы коэффициент его теплового расширения был возмояшо близок к такому же коэффициенту диэлектрика.

Лит.: Проект временных техпич. условий для изоляторов высокого напряжения с приложением материалов для обоснования проекта, «Труды Центрального электротехник. совета», П., 1919 (там же указана литература); Семенови ч-С е м е н ч у к Н. Л., Технич. правила устройства и содержания телефонных сообщений общего пользования, П., 1920; У г р и-м о в Б. И., Техника высоких напряжений, вып. 2, М., 1924; С и р о т и н с к и и Л. И., Перенапряжения и защита от перенапряжений в электрич. установках, М., 1924; Ш в а и г е р А., О материалах электрической изоляции, Берлин, 1922; Смуров А. А., Электротехника высокого напряжения и передача электрич. энергии, Л., 1925; К о м а р к о в Е. Ф., Технология электротехнических материалов,М., 1925; Электротехиич. правила и нормы, 2 изд., М., 1927; Дополнения и изменения к электротехиич. правилам и нормам, М., 1929; 3 емятченский II. А., Высоковольтные фарфоровые изоляторы, микроструктура и пористость, Л., 1924; ФлоренскийП.А., Пористость изоляторного фарфора, «Труды Госуд. эксперимент, электротехиич. ин-та»,М., 1927, вып. 19; С а в о с т ю к Μ. М., Исследование поверхностной электропроводности изоляторов слабого тона, «Труды Госуд. эксперимент, электротехиич. ин-та», Москва, 1925, вып. 10; иностр. лит. до 1919 г. см. в «Проекте временных технических условий» (смотрите выше). Для дальнейшей ориентировки можно указать «Mitteilun-gen d. Porzellanfabrik Ph. Rosenthal u. Co. A.-G.», 1—13. П. Флоренский.