степенью интенсивности электромагнитных колебаний от низких звуковых частот до сверхвысоких частот, а в некоторых условиях и до частот видимой области спектра. В связи с этим для индикации ионизации могут быть использованы звуковые, электрические и оптические методы (рис. 5-5).

Оптические методы. При больших уровнях ионизации, происходящей непосредственно на поверхности образца, ее можно

Рис. 5-5. Схема классификации методов индикации ионизации частичных разрядов и мерцания

/ - методы индикации ионизации и частичных разрядов, 2 - оптические; 3 - звуковые и ультразвуковые; 4 - электрические; 5 - индикация при постоянном напряжении; 6 - индикация при переменном напряжении; 7 - индикация при импульсном напряжении; в-метод, основанный на фотографировании вспышек и свечения: 9 -наблюдение вспышек через оптические системы илн невооруженным глазом; Ю - улавливание звуковых колебаний микрофоном нли ухом; 11 - улавливание ультразвуковых колебаний; 12 - метод на основе усиления падения напряжения на элементе, находящемся в цепн испытуемого объекта; /3 -метод на основе обнаружения электромагнитного излучения; / - метод снятия кривой tg(i=f(U); /5 - метод, использующий мостовые схемы; 16 - метод на основе использования катодно-лучевой трубки; 17 - метод на основе бненнй: /в-метод на основе частотных дискриминаторов; /9 - генераторные методы; 20 - методы индикации мерцания

наблюдать в темноте по свечению отдельных точек или участков даже невооруженным глазом. Если диэлектрик, в порах которого развивается ионизационный процесс, прозрачен, то можно наблюдать ионизацию, происходящую и внутри образца. Для регистрации слабых вспышек применяется способ фотографирования свечения на пленку или фотобумагу высокой чувствительности [5-3, 5-20, 5-59].

Звуковые и ультразвуковые методы. При наличии в испытуемом объекте слабо закрепленных узлов, деталей и проводников, могущих перемещаться при протекании по ним токов 128

ионизации, а также когда начинается какое-либо разрушение образца при внутренних разрядах, процесс становится слышимым. Характерные при этом треск и шипение можно услышать ухом даже без микрофонных усилителей. Более чувствительным является метод регистрации ультразвуковых (УЗ) колебаний с помощью специальных УЗ датчиков и усилителей [5-89].

Электрические методы. Электрические методы основаны на непосредственном выделении и усилении ионизационных токов, возникающих в цепи испытуемого объекта, наблюдении импульсов ЧР на фоне кривой питающего напряжения, индикации интенсивности электромагнитного излучения от испытуемого объекта и элементов схемы, а также на измерении потерь энергии в обьекте.

Б. МЕТОД СНЯТИЯ КРИВОЙ tg 8=f(U)

Определение напряжения начала ионизации из кривой tg6=/(f/) является, по-видимому, первым из электрических методов индикации ЧР. На возможность использования данного метода указал Пиик (Реек F. W.), обнаруживший рост потерь при коронировании провода линии высокого напряжения [5-128, 5-129]. Согласно его исследованию мощность потерь при ионизации растет пропорционально частоте и квадрату разности напряжений, т. е.

(5-13)

где k - коэффициент пропорциональности; / - частота приложенного напряжения; U - величина приложенного напряжения; н.и - напряжение, при котором начинается ионизация.

Учитывая, что P=(iiCU4gb, из (5-13) можно получить

tg8 = [A!/(2uC)](l-f; . )2. (5.14)

Согласно (5-14) кривая tg6-/(f/) по Пиику должна принимать вид, показанный на рис. 5-6 (кривая /). Практически, как установлено многими исследователями [4-43, 5-101, 5-107, 5-138], кривые tg6=/(f/) показывают более резкое возрастание tg6 при возникновении ионизационного процесса. В связи с этим Даншес (Dunsheath Р.) предложил более сложную зависимость мощности потерь от напряжения [5-104]: Ра= kilP+kzHJ - Un.m)- На основе этой формулы

igb=[k,U-k{U-UJ\l{CV\ (5-15)

Рис. 5-6. Типичные кривые igb=\(U)

Кривая в соответствии с (5-15) идет более круто за точкой и=ики и имеет максимум при <7=2<7ни со значением (tgS) ,Kc = V(4-Cf/ ) + V(coC).

При значениях напряжения, превышающих 2<7н.и, значения tg б убывают (рис. 5-6). Таким образом, измерив любым из возможных способов {2-23, 2-40, 5-18а] значение tg б конденсатора или другого объекта в интересующем нас диапазоне переменных напряжений и

tgS-iO гв

гг го

16 14

12 10 8 6

обнаружив резкое возрастание угла потерь, можно определить значение напряжения ([/н.и), при котором начинаются ионизационные процессы в испытуемом объекте. Кривые tg б=/([/) получили название кривых ионизации. Реальные кривые, так же как и кривая 2 рис. 5-6, имеют падающий участок. Уменьшение tg6 при интенсивной ионизации объяснено физически в работах Н. П. Богородицкого [1-4], Ю. М. Волокобинского и др. [5-27, 5-142].

Вскоре после Пиика появилось много экспериментальных работ по исследованию образцов материалов, кабелей, конденсаторов, изоляторов и других устройств методом снятия кривой ионизации. Вначале для этого применялись ваттметрические способы измерения tg б [5-31, 5-32, 5-135, 5-136], затем были использованы высоковольтные мостовые устройства, в том числе и мосты Шеринга [2,23, 5-96, 5-101, 5-107]. Большой вклад в исследование метода внесли отечественные ученые А. А. Смуров [5-138], А. Ф. Вальтер [5-19], Б. М. Вулл [5-31], В. Т. Ренне [4-43] и др. [5-10, 5-49, 5-116а].

На рис. 5-7 приведены типичные кривые ионизации для бумажных конденсаторов заимствованные из работ В. Т. Ренне и е. Ю. Лукьянова. На кривых указано напряжение начала ионизации. Этот метод с 1925 г. применялся на заводе Сев-кабель для испытания высоковольтных кабелей.2 Данный ме-

* Ренне В. Т., Лукьянов С. Ю. ВЭ, 1932, № 11-12, 417-421. Голубцова В. А. История и перспективы развития электроизоляционных материалов. Госэнергоиздат, 1957.

О 100 200 300 иОО 500 Ш 700 800 Ug

Рас 5-7. Кривые ионизации секций бумажных конденсаторов: А - секция с четырьмя слоями бумаги; В - секция с тремя слоями бумаги; С - две секции по два слоя бумаги, соединенные последовательно; D - две секции по три слоя бумаги, соединенные последовательно