H s nov q.. YÜKs k g rginlikl r V elektrik izolyasiya texnikasi

10.1.1. Istilik ayrılmasının s b bl ri v  m nb l ri

Izolyasiya konstruksiyalarında istilik iki m nb d n yaranır:-

konstruksiyanı t kil ed n izolyasiya gövd si v  onun metal hiss l ri v

armaturlarında ayrılan istilikl r. Metal hiss l r v  keçiricil rd  istilik, onlardan 

keç n i çi c r yanların, artıq yükl nm   v  qısa qapanma c r yalarının

hesabına ba  verir. Qısa qapanmada avtomatik mühafiz  sisteml ri

b k ni

0.5 san-d n, artıq yükl nm d  is , onların xarakterind n asılı olaraq 5-10 san 

gec olmayaraq  b k d n açır. Elektrik izolyasiya sisteml rind  bu hallarda 

ba  ver n isinm l r

h miyy tli d r c d  olsa da, onların müdd ti v

yaranması entimalı az oldu undan v  izolyasiya konstruksiyaları böyük istilik 

tal tin  malik olduqlarından, bu c r yanlardan yaranan istilik t sirl ri bir sıra

_________________Milli Kitabxana__________________ 

285 

müh ndis hesabatlarında n z rd n atılır. I çi c r yanların t sirind n yaranan, 

istilik is  a a ıdakı ifad  il  hesablanır:

0

0

2

2

1

t

t

S

L

I

R

I

P

t

t

             (10.1.1)

burada, -I keçiricinin c r yanı, R

t

-t temperaturunda keçiricinin müqavim ti, L-

keçiricinin uzunlu u, S- keçiricinin en k siyi, 

t0

 – keçiricinin materialının t

0

temperaturunda malik oldu u müqavim ti,

 -müqavim tin temperatur 

msalıdır.

D yi n g rginlikd , keçiricinin en k siyi üzr  c r yanın qeyri b rabar

paylanmasını v  bu s b bd n,    müqavim tin s th effektind n artmasını n z r

almaq lazımdır. C r yanın keçiricinin s thind n onun    d rinliyin  nüfuz 

etm si v  bu zaman e d f  azalmasını göst r n hesabat formulası a a ıdakı

kimi yazılır:

f

k

r

          (10.1.2)

burada,  - metalın xüsusi müqavim ti;

r

- metalın nisbi maqnit  

nüfuzlulu, f – d yi n c r yanın tezliyi; k=507- sabit  msaldır.

S th effektini n z r  almaqla, ixtiyari en k siyi olan keçiricinin t 

temperaturundakı müqavim ti:

0

0

1

t

t

f

k

R

t

r

t

t

         (10.1.3)

burada – P- keçiricinin perimetridir. 

Dair vi en k siyind  olan keçiricinin d yi n g rginlikd ki

müqavim ti, s th effekti hesabına artımı n z r  alınmaqla a a ıdakı kimi ifad

edilir:

F

R

R

t

t

 

 

                              (10.1.4)

Qeyri maqnit materiallar üçün : 

f

D

407

.

1

 

 

                               (10.1.5)

burada, D-keçiricinin diametri, m; f- d yi n c r yanın tezliyi, Hz;    –

keçiricinin xüsusi müqavim ti , mk Omm.  

g r,

3 olarsa, F( ) a a ıdakı c dv l -10.1.1 üzr  t yin edilir: 

_________________Milli Kitabxana__________________ 

286 

 

 

 

 

 

         

         C dv l 10.1.1. 

 0.5 1 1.5 2.0 2.5 3 

F( )  1.00 1.01 1.03 1.08 1.18 1.30 

g r, >3 olarsa, onda F( ) a a ıdakı t qribi formuladan tapılır:

4

1

2

F

 

              

       (10.1.6)

D yi n c r yanlı, yüks k g rginlikli keçiricil rd  bütöv en k siyi olan 

materialların istifad si s rf li deyildir. Burada, qalınlı ı  nüfuz etm  d rinlin

b rab r olan, içi bo  keçiricil r i l tm k daha s rf lidir. Bu halda s th effekti 

msalı da vahid  yaxın olur.  

Bir sıra hallarda texnoloji aparatlar, zamana gör   d yi n c r yan

t sirl rind   i l dilir. Bu zaman, onların keçirici hiss l rind  yaranan istilik 

ayrılmaları da zamandan asılı olaraq d yi c kdir. Istilik ayrılmalarının d qiq

hesabatı, bu halda bütün d yi n yükl rin n z r  alınması il  h ll edilm lidir. 

Lakin, elektrik izolyasiyası böyük istilik  tal tin  malik oldu undan,  ks r

hallarda bel  usullara ehtiyac qalmır v  hesabatlar ekvivalent c r yanların

vasit si il  aparılır:

d

dt

i

I

d

ekv

0

2

1

                 

      (10.1.7)

burada, 

d

– yükün d yi m  dövrl ri  müdd ti, i- zamana gör   d yi n yük 

c r yanlarıdır. 

Xüsusi halda impuls formalı c r yanın

d

- dövrü il   d yi n riyazi 

ifad sini götürs k: 

2

1

/

/

0

e

e

I

i

,

d

»

1

v

2

  oldu unu q bul ed r k

(10.1.7) formulfasına gör  a a ıdakı ifad ni yazmaq olar:

.

2

4

1

2

1

2

1

2

2

1

0

0

/

/

2

0

2

1

d

d

ekv

I

d

e

e

I

I

d

       (10.1.8)

Zamana gör   d yi n yükl ri ekvivalent c r yanla v z eder k, istilik 

hesabatlarının aparılması o zaman do ru n tic l r verir ki, izolyasiyanın istilik 

zaman sabiti,    

d

 – d n çox b.yük olsun.  

M lumdur ki, kondensator tipli konstruksiyada keçiricil rin uzunlu u

boyu c r yanın qiym ti d   d yi ir. Kondensatorlarda  elektrod sisteminin 

izolyasiyaya gör  yerl m  v ziyy ti is , a a ıdakı üç formada olur:-müst vi, 

silindrik, disk  killi- 

k.10.1.1. 

_________________Milli Kitabxana__________________ 

287 

k.10.1.1. Müst vi (a), silindrik (b) v  disk (v)  killi kondensatorlar

Bütün hallarda elektrodlardan tutum c r yanları keçir. Tutum 

c r yanları t tbiq olundu u nöqt d n, elelktrodların sonuna q d r tutum 

keçiriciliyinin d yi m   qanunu il  azalır. Göst rilmi   h r üç kondensator 

sistemi üçün ekvivalent müqavim tl ri t yin ed k. Bu ekvivalent 

müqavim tl rd  real sistemd  olan  enerji itkil rin   b rab r itkil r ba

ver c kdir.

Müst vi kondensatorun köyn yinin uzunlu u boyu c r yanın azalması

a a ıdakı t nlikl  ifad  edilir:

dx

h

U

dI

n

1

0

                 

           (10.1.9)

Inteqralladıqdan sonra a a ıdakı ifad  alınır:

1

1

0

C

x

h

U

I

n

 

                         

(10.1.10) 

burada – U  t tbiq olunan g ginlik;

 - d yi n dair vi bucaq tezliyi; 

1

-

köyn kl r arası izolyasiya qatının qalınlı ı;

n

- materialın  nisbi dielektrik 

nüfuzlulu u;

0

- elektrik sabiti; h - kondensator köyn yinin eni; x -c r yanın

t tbiq edildiyi nöqt d n, baxılan cari nöqt y   q d r olan m saf dir. Inteqral 

sabiti C

1

- i, s rh d

rtl rind n t yin etm k olar:- x=0 olduqda, I=I

0

=C

1

 olur. 

Onda, kondensator seksiyasına t tbiq edil n c r yan:

L

x

L

I

I

0

                 

                 (10.1.11)

Kondesator köyn yind  istilik ayrılması:

_________________Milli Kitabxana__________________ 

288 

L

h

I

dx

x

L

L

h

I

h

dx

I

P

L

L

3

2

0

0

2

2

2

0

0

2

       (10.1.12)

burada,   - kondensator köyn yinin materialının xüsusi müqavim ti, 

-

köyn yin qalınlı ıdır.

Istilik ayrılması ba qa

kild  a a ıdakı kimi hesablanır:

ekv

r

I

P

2

0

              

              (10.1.13)

burada, r

ekv

-  köyn yinin ekvivalent müqavim tidir.

(10.1.12) v  (10.1.13) ifad l rinin b rab rliyind n, köyn yin ekvivalent 

müqavim tini t yin edirl r:

h

L

r

ekv

3

    

            

(10.1.14)

Silindrik elektrod sisteml ri üçün analoji hesabatlar v  çevirm l r

aparılarsa,

 daxili köyn kl r üçün:

1

3

1

D

L

r

ekvdax

 

                            

(10.1.15)

xarici köyn kl r üçün:

2

3

1

D

L

r

ekvxar

 

                 

         (10.1.16)

burada, D

1

 v  D

2

 – uy un olaraq izolyasiyanın daxili v  xarici diametrl ri;   - 

köyn kl rin qalınlı ıdır.

Aralarında izolyasiya materialı olan disk  killi elektrodlar sistemi 

üçün ekvivalent müqavim t is :

2

2

2

2

1

1

2

2

4

1

8

R

R

R

R

n

r

ekv

(10.1.17)

burada, 

-köyn kl rin qalınlı ı, R

2

-disk elektrodunun xarici radiusu, R

1

-

c r yan axan elektrodun radiusudur.  

Elektrik izolyasiya konstruksiya sisteml rinin keçirici hiss l rind   i çi

c r yanlar il  yaranan istilik prosesl ri, qon u fazların elektromaqnit induksiya 

c r yanlarının hesabına da artır. Bu artım dig r m mulatlara nisb t n,  polad 

_________________Milli Kitabxana__________________ 

289 

zirehli kabell rd  çox olur. Ona gör ,

ks r hallarda bir çox izolyasiya 

konstruksiyalarında, induksiya hesabına yaranan istilik n z rd n atılır.

10.1.2. Izolyasiya gövd sind  istilik ayrılması

Elektrik izolyasiya konstruksiyalarının sas hiss sini onların izolyasiya 

gövd si t kil edir. T rkib, forma v  ölçül rin  gör  onlar çox müxt lif 

çe idl rd  olurlar. Onlarda dielektrik itkil ri -tg   v  nüfuzluluq  msalı-

n

mümkün q d r minimal qiym tl rd  olmalıdır.

Izolyasiya konstruksiyasını t kil ed n izolyasiya gövd sind  ayrılan

istilik, dielektrik itkil ri hesabına ba  verir v  a a ıdakı formula il  hesablanır:

t

dt

tg

C

U

P

2

 

            

(10.1.18)

burada,  P

dt

- t temperaturunda dielektrik itkil ri hesabına izolyasiyada ayrılan

gücdür; U - t tbiq edil n g rginlik;  - bucaq tezliyi; C - izolyasiyanın tutumu; 

tg

t

- t temperaturunda dielektrik itki buca ının tangensidir. 

Hesabatlarda, t tbiq edil n U g rginliyinin n böyük qiym ti götürülür. 

Izolyasiyanın t sadüfi v  az bir zamanda t sir ed n, ifrat g rginlikl r hesabına

qızması n z rd n atılır. Güc  b k l rind  istifad  edil n elektrik izolyasiya 

konstruksiyalarında istilik ayrılmalarını hesabladıqda g rginliyin t siredici

qiym ti sabit q bul edilir. Elektrik izolyasiya konstruksiyalarının tutumunun 

zamandan v  temperaturdan asılılı ı da n z rd n atılır. Izolyasiyanın

temperaturu v   d yi n g rginliyin tezliyi  sas n tg

t

-ya t sir edir. Ona gör ,

(10.1.18) formulasında veril n tg

t,

  i çi c r yanın tezliyi v  izolyasiyanın

temperaturuna uy un olaraq hesablanır.  

(10.1.18) formulası sinusoidal g rginlikl r üçün do ru olur. Istismar 

zamanı is  elektrik izolyasiyası b z n, qeyri sinusoidal g rginliy  dü ür 

m s l n, düzl ndirilmi  g rginlik v  impuls ver n qur uların t sirl rin  m ruz

qalır.  Bu zaman meydana çıxan yüks k harmonikalar n tic sind  elektrik 

izolyasiyasında güc itkil ri artır. Qeyri sinusoidal g rginlikl r üçün istilik 

ayrılması a a ıdakı formuladan t yin edilir:

ti

i

n

i

i

i

d

tg

C

U

P

1

2

                

(10.1.19)

burada,  U

i

  v

i

– i harmonikanını g rginliyi v  tezliyidir; tg

ti

–verilmi

tezliy  v  temperatura uy un dielektrik itki buca ının tangensidir.  

Itkil ri hesablamaq üçün, qeyri sinusoidal funksiyanı harmonikalarına

ayırır v  sonra (10.1.19) formulası il  dielektrik itkil ri t yin edilir.

_________________Milli Kitabxana__________________ 

290 

Qeyri sinusoidal g rginlikl r xüsusi hallarda, a a ıdakı üç formada, 

texnikanın müxt lif sah l rind  geni  t tbiq edil n impulslar  kilind  olurlar - 

k.10.1.2: 

k.10.1.2. Müxt lif formalı impuls g rginlikl rin parametrl ri a) mi arvari, b) 

trapes  killi, c) üçbucaq  killi

T sir ed n impuls g rginlikl rin yaratdı ı güc itkil ri a a ıdakı

ifad l rl  hesablanır: -mi arvari impuls,

2

2

2

2

1

2

)

(

049

.

0

8

t

t

t

tg

C

U

P

t

dt

,

(10.1.20)

-Trapes  killi impuls üçün,

2

3

2

2

1

2

78

.

0

8

t

t

t

tg

C

U

P

t

dt

  ,                 

(10.1.21)

-Üçbucaq

killi impuls üçün,

2

2

1

2

2

78

.

0

8

t

t

tg

C

U

P

t

dt

. 

 

                (10.1.22)

Sonuncu ifad l rd  verilmi  tg

t

- nin qiym tl ri impulsların d yi m

iezlikl rin  –  , uy un olaraq götürülür. (10.1.20 – 10.1.22) formulaları tg

t

-

nin, m nb in

tezliyind n aslılı olmadı ı hal üçün alınmı dır. Ona gör , bu 

formulalarla aparılan hesabatlarda alınan güc itkil ri nisb t n böyük 

qiym l rd  olur. 

Qeyri sinusoidal g rginlikl r t siri il , istilik ayrılmalarının d qiq

hesabatlarını aparmaq çox mür k bdir. Ona gör , itkil rin hesabatlarını

elektrik izolyasiyasının fiziki modelind  yoxlamaq lazımdır.

_________________Milli Kitabxana__________________ 

291 

Elektrik izolyasiya konstruksiyalarında kombin  edilmi  sisteml r

geni   t tbiq edilir. Onlar paralel v  ya ardıcıl qo ulmu , müxt lif

xarakteristikalı izolyasiya qatlarından ibar t olur. Bel  konstruksiyalarda istilik 

ayrılmalarının hesabatlarında sistem  daxil olan ayrı-ayrı izolyasiya qatlarının

tutumlarını bilm k lazım g lir. Ad t n izolyasiya qatları, elektrik sah sinin 

t sir istiqam tin  gör  ardıcıl birl mi  olurlar 

k.10.1.3. 

k.10.1.3. Çox qatlı izolyasiyanın v z sxemi 

Ardıcıl birl mi

v z  sxemin  uy un olaraq, çox qatlı izolyasiya 

sisteminin tg v  tutumu üçün: - tg =R C,

n

i

i

i

C

C

1

1

1

 

                   

      (10.1.23)

burada, R- v z sxemind n d yi n c r yan axark n, real materialın dielektrik 

itkil rin  uy un enerji itki rini göst r n müqavim tdir, C-izolyasiyanın c m

tutumudur. 

Ardıcıl birl mi  sxem  gör :

n

i

i

i

R

R

1

olur. Son ifad l rd n yekun 

olaraq tg  üçün a a ıdakı ifad  yazılır:

n

i

i

i

i

t

n

i

i

i

C

tg

C

tg

1

1

1

1

 

               

      

(10.1.24)

burada  n- izolyasiya qatlarının sayı, tg

ti

  v

C

i

–i qatının dielektrik itki 

buca ının tangensi v  tutumlarıdır.  M s l n , hopdurulmu  ka ız izolyasiya 

qatı üçün (10.1.24) formulasını t tbiq ed k. Hopdurulmu  dielektrikd  ya ,

qatlar arasını dolduraraq ka ız hüceyr l ri il  ardıcıl birl mi  izolyasiya 

sistemi yaradırlar. Ka ız qatları v  hopdurucu ya  t b q sinin nisbi qalınlıqları

v  sıxlıqları arasında a a ıdakı nisb t aslılıqları vardır:

,

;

t

t

y

t

t

_________________Milli Kitabxana__________________ 

292 

burada,  ,

t

  v

y

 – uy un olaraq, ka ız, ka ız toxuması v  hopdurucu 

mayenin qalınlıqlarıdır;    v

t

 – uy un olaraq, ka ızın v  toxumalarının

sıxlı ıdır.

(10.1.24) –  formulasına

sas n, iki qatlı izolyasiya üçün tg - nın

a a ıdakı hesabat ifad si alınır:

y

t

y

t

t

t

y

y

tg

C

C

C

tg

C

C

C

tg

Hopdurucu ya ın v  ka ız toxumasının tutumları:

.

;

0

0

t

tn

t

y

yn

y

S

C

S

C

Tutumların bu qiym tl rini, tg -nın formulasında yazıb a a ıdakı

yekun ifad ni almaq olar:

t

tn

yn

y

yn

t

tn

t

tg

tg

tg

1

1

 

                   

(10.1.25)

(10.1.25) formulasını hopdurulmu  dielektrikin tg -nın

hesablanmasında istifad  etdikd , sıx qabla mı  dielektrikin 

tn

nüfuzlulu u v

tg -sı m lum olmalıdır.

10.1.3. Elektrik izolyasiyasında istilik ötürm l ri  

Izolyasiya konstruksiyasının keçirici v  dielektrik gövd sind  ayrılan

istilik enercisi  traf mühit  ötürülür. Istilik, material v  onun s rh ddini

bürüy n mühitd n trafa istilik keçirm , konveksiya v

ualanma il  verilir.  

Istilik keçirm  bir cismin müxt lif temperaturlu hiss l ri v  ya müxt lif

cisiml rin toxunan s thl ri arasında istiliyin molekulyar köçürülm sin  deyilir. 

Konvektiv istilik mübadil si   madd nin hisss cikl rinin (atom v

molekulalarının) f zada yerd yi m si il  ba  verir.  

ualanma il  istilik ötürm  elektromaqnit  uaları il  istiliyin 

verilm sin  deyilir.

Istilik ötürm   v  ya istilik mübadil si istiliyin qızmı  cisimd n soyuq 

cism  verilm sidir. 

Istiliyin b rk cisimd n maye v  ya qaz mühitin  ötürülm sin istilik 

verm  deyilir. 

_________________Milli Kitabxana__________________ 

293 

Istilik ötürm nin mür kk b mexanizml rini bel  sad  hadis l r

ayırmaq m s l nin fiziki mahiyy tini açır v  onun h llini asanla dırır. 

H qiq td  istilik h r üç mexanizml  istilik keçirm , ualanma v  konveksiya 

il  ba  verir. M s l n, elektrik izolyasiya konstruksiyalarının aralarında maye 

v  ya qaz olan, b rk izolyasiya qatından t kil olunan sisteml rind  istilik h r

üç mexanizml  yayılır.

Elektrik izolyasiya konstruksiyalarında istilik ad t n onun m rk zind n

traf mühit  ötürülür. Bu zaman istilik sah si üçün, b rk cisimd n istilik

keçir m , qazlardan konveksiya v

ualanma, mayel rd n is istilik keçirm  v

konveksiya mexanizml ri  q bul edilir. Cisimd  temperatur qradienti oldu u

halda, onun bir hiss sind n dig r qismin  istiliyin öz-özün  ötürülm si d

mümükündür. Bu halda istilik cismin temperaturu çox olan hiss sind n az olan 

t r f  da ınır. Ümumi halda cismin temperaturu, h m koordinatlara h m d

zamana gör  d yi n bir funksiyadır:- t= (x,y,z, )

F zanın bütün nöqt l rin  yayılmı  temperaturun  hat  etdiyi yerl r

(sah l r) bütövlükd  istilik sah si adlanır.  g r f rqli nöqt l rd , temperatur 

zamandan asılı olaraq d yi irs  istilik sah si q rarla mamı  - qeyri stasionar,

sabit olursa q rarla mı   v  ya stasionar sah  adlanır. Elektrik izolyasiya 

konstruksiyalarında qeyri stasionar istilik sah si

b k y  qo ulma, açılma v

qur uların i çi rejiml rinin d yi m si hallarında meydana çıxır. Bu hallarda 

istilik hesabatı xeyli mür kk bl ir. Maye v  polimerl rd n ibar t elektrik 

izolyasiya konstruksiyaları böyük istilik tutumuna malik olduqlarından,

onlarda istilik  tal ti d  çox olur. Böyük ölçü v   h cm  malik olan elektrik 

izolyasiya konstruksiyalarda istiliyin zaman sabiti 50-60 d qiq y  çatır.

g r

d yi n i  rejiminin periodu qızmanın zaman sabitind n kiçik olarsa, istilik 

tal ti hesabına izolyasiyanın temperaturu mü yy n orta bir qiym t trafında

d yi c kdir. Temperaturun bu orta qiym td n olan meyletm l ri çox böyük 

olmadı ından onları n z rd n atmaq olar. Bu halda istiliyi, stasionar proses 

kimi, ayrılan istiliyi is  ekvivalent istilik ayrılması kimi,     § 10.1.1 v  10.1.2-

d  verilmi  usullarla hesablayırlar.        

Istilik ayrılmasının d yi m  periodu qızmanın zaman sabitin  uy un

olarsa, proses qeyri stasionar hal kimi hesablanır.

g r yükün d yi m  periodu 

qızmanın zaman sabitind n çox böyük olarsa, onda h r d yi m  periodundakı

i  rejiminin  stasionar hal kimi baxmaq olar. Ad t n yükün d yi m  periodu, 

qızmanın zaman sabitind n ya çox böyük, ya da çox kiçik oldu undan istilik 

prosesl rin  stasionar hal kimi baxırlar. Elektrik sah sind  oldu u kimi, 

temperatur sah si d  bir, iki v  üç ölçülü ola bil r. Temperatur sah sinin h lli,

elektrik sah l rind  istifad  edil n usullarla h ll edilir.  

B rab r temperaturlu nöqt l rin h nd si yerin , ekvipotensial elektrik 

sah sin  uy un olaraq, izotermik istilik sah si deyilir. Temperatur sah sini 

xarakteriz  etm k  üçün, temperatur qradienti istifad  edilir:   

_________________Milli Kitabxana__________________ 

294 

t

n

n

t

t

grad

0

           (10.1.26)

burada, n - izotermik s th  perpendikulyar olan n

0

kimi, vahid vektordur.  

Temperatur qradienti izotermik s th  normal vektor olub, temperaturun 

artım istiqam tind  yön lir. Vahid zamanda izotermik s thd n keç n istiliyin 

miqdarı istilik seli adlanır v  Q il   i ar  edilir. Izotermik sah nin vahid 

s thind n keç n istilik miqdarına, istilik selinin sıxlı ı – q deyilir. Istilik selinin 

sıxlı ı - q, verilmi  nöqt d  temperaturun azalma istiqam tin   t r f yön lmi

vektordur. Dem li q istilik vektoru, onun qradientinin  ksin  yön lir. Ona 

gör , istilik keçirm  il  istilik ötürülm si halında, a a ıdakı Furye t nliyini

yazmaq olar[20] :

t

grad

q

              (10.1.27)

burada   - madd nin istilik ötürm  xass sini göst r n msaldır, 1

0

C temperatur 

qradientind , vahid izotermik s thd n ötürül n istiliyin miqdarına b rab rdir.

Istilik ötürm

msalı materialın qurulu u, sıxlı ı, n mliyi, t zyiq v

temperaturundan asılıdır. Sıxlıq, t zyiq v  temperatur artdıqca istilik ötürm

msalı -   artır. Elektrik izolyasiya materiallarının n mliyi onların istilik 

ötürm

msallarını daha çox artırır. Ona gör  m sam li materialları mayel rl

hopdurduqda, onların istilik ötürm  xass l ri gücl nir.

B rk müst vi dielektrikl r üçün istilik hesabatları apardıqda, onların

divarını izotermik s th kimi q bul ed r k, bir ölçülü istilik sah sin

keçirl r[21]. Bel  sah d   istilik selinin sıxlı ı üçün Furye t nliyi a a ıdakı

kimi yazılır:

x

d

t

d

q