28) Что называют диэлектрическими потерями?

Диэлектрическими потерями называют электрическую мощность, затрачиваемую на нагрев диэлектрика, находящегося в электрическом поле.

Потери энергии в диэлектриках наблюдаются как при переменном, так и при постоянном напряжениях, поскольку в технических материалах обнаруживается сквозной ток утечки, обусловленный электропроводностью. При постоянном напряжении, когда нет периодической поляризации, качество материала характеризуется значениями удельных объёмного и поверхностного сопротивлений.

При воздействии переменного напряжения на диэлектрик в нём, кроме сквозной электропроводности, могут проявляться другие механизмы превращения электрической энергии в тепловую. Поэтому качество материала недостаточно характеризовать только сопротивлением изоляции.

В инженерной практике чаще всего для характеристики способности диэлектрика рассеивать энергию в электрическом поле используют угол диэлектрических потерь, а также тангенс этого угла.

Углом диэлектрических потерь δ называется угол, дополняющий до 90° угол сдвига фаз φ между током и напряжением в ёмкостной цепи.

В случае идеального диэлектрика вектор тока в такой цепи опережает вектор напряжения на угол 90°, при этом угол δ равен нулю. Чем больше рассеивается в диэлектрике мощность, тем меньше угол сдвига фаз φ и тем больше угол диэлектрических потерь δ и его функция tgδ.

Тангенс угла диэлектрических потерь tgδ непосредственно входит в формулу для рассеиваемой в диэлектрике мощности, поэтому практически наиболее часто пользуются этой характеристикой.

Активная мощность, рассеиваемая диэлектриком, определяется выражением

P_a = U² ω C  tgδ,                                         

где U – напряжение, ω – частота, С – ёмкость конденсатора с диэлектриком.

Диэлектрические потери, отнесённые к единице объёма диэлектрика, называются удельными потерями

Р_уд = Р_а/V = ωεε₀tgδE²,                                 

где V – объём диэлектрика между плоскими электродами; Е – напряжённость электрического поля. Произведение εtgδ – коэффициент диэлектрических потерь.

Из выражений (3.19) и (3.20) следует, что диэлектрические потери имеют важное значение для материалов, используемых в установках высокого напряжения, в высокочастотной аппаратуре и особенно в высоковольтных, высокочастотных устройствах, поскольку значение диэлектрических потерь пропорционально квадрату, приложенного к диэлектрику напряжения и частоте. Большие диэлектрические потери в электроизоляционном материале вызывают сильный нагрев изготовленного из него изделия и могут привести к его тепловому разрушению.

44) Какие магнитные материалы применяются для магнитной дефектоскопии колесных пар?

Дефектоскоп позволяет контролировать различные по форме детали, сварные швы, внутренние поверхности отверстий путем намагничивания отдельных контролируемых участков или изделия в целом циркулярным или продольным полем, создаваемым с помощью набора намагничивающих устройств, питаемых импульсным или постоянным током, или с помощью постоянных магнитов. Принцип действия основан на создании поля рассеяния над дефектами контролируемой детали с последующим выявлением их магнитной суспензией. Наибольшая плотность магнитных силовых линий поля рассеяния наблюдается непосредственно над трещиной (или над другой несплошностью) и уменьшается с удалением от нее. Для обнаружения несплошности на поверхность детали наносят магнитный порошок, взвешенный в воздухе (сухим способом) или в жидкости (мокрым способом). На частицу в поле рассеяния будут действовать силы: магнитного поля, направленная в область наибольшей плотности магнитных силовых линий, то есть к месту расположения трещины; тяжести; выталкивающего действия жидкости; трения; силы электростатического и магнитного взаимодействия, возникающие между частицами.

В магнитном поле частицы намагничиваются и соединяются в цепочки. Под действием результирующей силы частицы притягиваются к трещине и накапливаются над ней, образуя скопление порошка. Ширина полоски (валика) из осевшего порошка значительно больше ширины раскрытия трещины. По этому осаждению — индикаторному рисунку определяют наличие дефектов.

Для магнито-порошковой дефектоскопии используют дефектоскопы переменного тока нескольких типов, намагничивающим устройством каждого из которых является соленоид. Испытание производят способом нанесения сухого магнитного (железного) порошка марки ПЖ6ВМ или жидкой магнитной суспензии этого порошка. Порошок размешивают обычно в трансформаторном масле из расчета 200 г/л.

При низких температурах добавляют керосин. Неразъемный дефектоскоп типа ДКМ-1Б применяют для проверки шеек и предподступичных частей осей сформированных колесных пар. Зона действия дефектоскопа 230—240 мм с каждой стороны.

Дефектоскоп соединяют с сетью и навешивают на шейку оси около ее торца, включают тумблер (или кнопку) дефектоскопа, свободную поверхность шейки и предподступичную часть поливают магнитной суспензией и осматривают. После поворота колесной пары на 180° операцию повторяют. Затем дефектоскоп перемещают к ступице колеса и таким же образом проверяют переднюю часть шейки.

Для размагничивания дефектоскоп снимают с шейки и выключают после удаления от нее на 500—600 мм. Для обеспечения кругового осмотра колесную пару устанавливают на приводные ролики испытательного стенда, расположенные в разрезе рельсовой колеи. Разъемный дефектоскоп типа ОД-1-1 применяют при контроле средней части оси колесной пары. Для возможности охвата оси трехвитковый соленоид этого дефектоскопа из шинной меди «разрезан» по диаметру, и витки соединены с одной стороны шарнирами, а с другой в рабочем положении смыкаются друг с другом.

Зона действия дефектоскопа 250 мм. Дефектоскоп находится на передвижной тележке и применяется в комплекте с испытательным стендом, обеспечивающим вращение колесной пары и передвижение дефектоскопа вдоль оси. В процессе испытания тележку с включенным дефектоскопом перемещают от ступицы к средине оси, последовательно нанося сухой магнитный порошок. Таким образом контролируют первую половину оси. Затем дефектоскоп выключают и продвигают ко второй ступице и таким же порядком проверяют вторую половину оси.

Колесную пару поворачивают 4—5 раз, последовательно проверяя всю ось.