книги / Методы испытаний и диагностики кабелей и проводов

ВВЕДЕНИЕ

Кабельные изделия по применению можно разделить на три группы: кабели для передачи и распределения электрической энергии, обмоточные провода и кабели связи. Характеристики этих групп кабелей и методы их оценки существенно различаются.

Для силовых кабелей, работающих при высоких напряже­ ниях, необходимы испытания, которые позволяют определить электрическую прочность, тангенс угла диэлектрических потерь, сопротивление изоляции. Для кабелей и проводов с пласт­ массовой и резиновой изоляцией, работающих при напряжении до 1 кВ, добавляются испытания механических и электрических характеристик в условиях воздействия повышенных (или по­ ниженных) температур, повышенной влажности, солнечной радиации и других факторов. Для всех этих изделий необ­ ходимо определять допустимый ток нагрузки.

Основной целью испытаний обмоточных проводов является определение надежности их работы в составе электротехничес­ ких устройств в определенном диапазоне температур. Определя­ ется электрическая прочность и механические характеристики их изоляции при воздействии различных факторов, характерных для данного электротехнического устройства.

Кабели связи предназначены для передачи информации при повышенных частотах. При этом кабели представляют собой линии с распределенными параметрами. Характеристики ли­ ний— затухание, волновое сопротивление и переходное затуха­ ние. Методы их измерений существенно отличаются от методов испытаний первых двух групп изделий.

Для всех групп кабельных изделий важными испытаниями являются установление показателей надежности их работы.

Все испытания можно разделить на следующие группы: контроль материалов и полуфабрикатов, поступающих для

изготовления кабелей и проводов (электроизоляционные матери­ алы, проводниковые материалы, металлы для оболочек и брони); контрольные (в том числе типовые) испытания, при которых производится проверка готовой продукции на соответствие

стандартам и техническим условиям;

5

Г Л А В А П Е Р В А Я

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ РАЗМЕРОВ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

1.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ

Многие дефекты изделий и отклонения от правильной технологии наиболее .просто могут быть обнаружены путем визуального осмотра, разборки образцов с измерением геомет­ рических размеров всех элементов конструкции изделия.

Методика проверки конструктивных размеров регла­ ментирована ГОСТ 12177—79, ГОСТ 14340.1—74, ГОСТ

типа МР по ГОСТ 4381—87; при точности допусков 0,01 мм — микрометры 1-го класса

точности по ГОСТ 6507—78; при точности допусков 0,1 мм — штангенциркули по ГОСТ

166—80, эти же штангенциркули используются для измерения размеров более 9,9 мм.

При измерении толщины оболочек используются шаровые вставки к микрометрам. Толщина резиновых и пластмассовых оболочек и экранов измеряется и с помощью малого инст­ рументального микроскопа ММИ с пределами измерений до

Для измерения длины кабельных изделий применяются метражные механические устройства с погрешностью измерения не более 1%, а также мерная лента соответствующей тех­

и инструментов с соответствующей точностью измерения. Для измерения длины окружности применяется телефонная бумага.

Средняя толщина изоляции жил некруглой формы и средняя толщина защитных покровов определяются по половине

7

разности эквивалентных диаметров по изоляции и без изоляции. Эквивалентный диаметр рассчитывается по длине периметра, который измеряется с помощью телефонной бумаги или мерной ленты.

Поперечное сечение многопроволочной жилы определяют как сумму поперечных сечений отдельных проволок, из которых скручена жила. Поперечные сечения жил некруглой формы

При измерении размера жил проводов с эмалевой и волок­ нистой изоляцией последняя удаляется способом, который не изменяет размеров жилы (обжигом, применением химических реагентов).

Для автоматизации контроля размеров изделий при изготов­ лении и при приемке разработаны различные приборы для непрерывного контроля диаметра и толщины изоляции по всей длине проводов и кабелей. Датчики этих приборов могут быть контактными и бесконтактными. Контактные датчики (например, ролики) проще, однако они могут повреждать изоляцию и их работа сопровождается вибрацией.

Наибольшее применение находят оптические датчики диа­ метра изделий. Пучок света проходит поперек провода и по­ падает на фотосопротивление. С изменением диаметра изменя­ ется размер тени от провода на фотосопротивлении, которое включено в электронную измерительную схему. Приборы, работающие по этому принципу, измеряют размеры как кабелей, так и проводов самых малых диаметров.

Для измерения диаметра металлических проводов (или сечения изолированных жил) могут быть использованы ин­ дуктивные датчики. Провод пропускают через катушку ин­ дуктивности. Значение индуктивности катушки зависит от сечения металлического провода. Переменная индуктивность катушки измеряется с помощью электронной схемы, шкала прибора может быть отградуирована в единицах сечения провода. Этот же метод может быть использован для измере­ ния сечения металлических оболочек.

Для измерения толщины изоляции используются емкостные датчики. Емкость измеряется между жилой и электродом, прикасающимся к поверхности изоляции. При изменении толщины изоляции меняется емкость датчика, которая измеря­ ется электронной схемой. Этот датчик может быть использован для контроля разностенности толщины изоляции. При этом электроды располагают с разных сторон провода. Емкостный датчик используется в приборах для контроля толщины

8

эмалевой изоляции проводов. Однако при малой толщине эмали изменение емкости, связанное с микронеровностями поверхности проводов, существенно снижает точность из­ мерений.

Возможно использование и других принципов работы датчиков размеров, которые пока еще не нашли широкого применения. Так, для измерения диаметра можно применять пневматический датчик. При этом провод пропускается через калибр, размер которого несколько больше размера провода. В калибр нагнетается воздух, который проходит в щель между

Можно также использовать следующее физическое явление: при подаче высокого напряжения на электрод, который охваты­ вает неизолированный провод, вокруг провода возникает корона и появляется ток, который зависит от диаметра провода. Сечение металлической оболочки можно контролиро­ вать по ее электрическому сопротивлению.

Для автоматических средств измерения действует отраслевой стандарт «ОЕСТПП. Кабели, провода и шнуры. Автоматичес­ кое измерение диаметра кабельных изделий и их элементов. Типовой технологический процесс».

Для автоматических измерений разработан контактный отечественный прибор ИДК-0. Существуют зарубежные при­ боры ЕД-40 (ГДР), ДГ-40 (ФРГ), EG-1 (США).

1.2. ИСПЫТАНИЕ ОБРАЗЦОВ РАСТЯЖЕНИЕМ

Испытанию растяжением подвергается изолированная и не­ изолированная металлическая проволока, образцы полимерных электроизоляционных материалов, а также отрезки кабелей в целом. Эти испытания регламентированы в следующих ГОСТ: 3241— 80, 10446—80, 12182.0—80, 15634.1—70, 25018—81.

Испытание растяжением проводятся на разрывных машинах по ГОСТ 7855— 84. Максимальное усилие машины не должно превышать пятикратного усилия растягивания испытуемого образца. Предельные усилия машин при испытании обмоточных проводов в определенных диапазонах их диаметров регламен­ тированы в стандартах.

При испытаниях регламентированы скорость растяжения образца, температура и влажность окружающей среды. Образец должен быть закреплен на разрывной машине любым спо­ собом, обеспечивающим надежность закрепления. При раз­ рушении образца вблизи места закрепления в зажимах ис­ пытание считается недействительным. Расстояние между ме­ стами закрепления, как правило, должно быть не менее 200 мм (кроме случаев, оговоренных специально).

9

и ГОСТ 269—66, относительное удлинение— измерением рас­ стояния между двумя отметками на образце в момент разрыва.

двусторонних лопаточек (рис. 1.1), вырубленных из развернутой трубочки. Расстояние /0 между рабочими отметками, пред­ назначенными для определения относительного удлинения, равно 15 или 20 мм.

разорванного образца соединяются по месту разрыва и опре­ деляется расстояние между отметками /ост, которое подстав­ ляется в (1.3) вместо /р.

Толщина полимерной изоляции или оболочки может быть неравномерной. Для определения среднего сечения образца существует четыре способа. По первому способу проводят измерение толщины образца на рабочем участке в шести точках и рассчитывают среднюю толщину. По второму определяют диаметр по изоляции и жиле, в среднем по периметру (см. §1.1), и рассчитывают площадь кольца, занимаемую изоляцией.

Третий способ состоит в том, что определяют объем рабочего участка образца после испытания методом погружения в измерительный цилиндр, наполненный жидкостью, причем

5 = V0//о.

По четвертому способу определяют объем рабочей жидкости образца по его массе и плотности материала, которая должна быть известна.

10