| Утвержден и введен
в действие Постановлением Госстандарта СССР от 24 мая 1971 г. N 1003 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ТВЕРДЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПРИ ЧАСТОТЕ 50 ГЦ Solid electrical
insulating materials. Methods for evaluation
of dielectric power factor and permittivity at
power (50 Hz) frequency ГОСТ 6433.4-71 Группа Е39 ОКСТУ 3491 Дата введения 1 июля 1972 года Информационные
данные 1. Разработан и внесен Министерством
электротехнической промышленности. Разработчики: И.А. Соловьева, В.П.
Вайсфельд. 2. Утвержден и введен в действие
Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от
24.05.71 N 1003. 3. Взамен ГОСТ 6433-65 в части
определения тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической
проницаемости. 4. Стандарт соответствует СТ СЭВ 3164-81
в части методов измерения тангенса угла диэлектрических потерь и
диэлектрической проницаемости при промышленной частоте 50 Гц. 5. В стандарт введен стандарт МЭК
250(1969). 6. Ссылочные нормативно-технические
документы ────────────────────────────────────────────┬───────────────────── Обозначение НТД, на который дана ссылка │ Номер пункта ────────────────────────────────────────────┼───────────────────── ГОСТ 2789-73 │2.13 ГОСТ 6433.1-71 │1.7 7. Снято ограничение срока действия
Постановлением Госстандарта РФ от 10.09.1992 N 1157. 8. Переиздание (март 1994 г.) с
Изменениями N 1, 2, утвержденными в феврале 1982 г., мае 1987 г. (ИУС 6-82,
9-87). Настоящий стандарт распространяется на
твердые электроизоляционные материалы и устанавливает для этих материалов
методы определения а) тангенса угла диэлектрических потерь ( б) диэлектрической проницаемости ( Методы, приведенные в настоящем
стандарте, применимы в диапазоне температур от минус 60 до плюс 250 °С. Стандарт не распространяется на
пенопоропласты, конденсаторную бумагу и на электроизоляционные материалы
толщиной 0,03 мм и менее. (Измененная редакция, Изм. N 1, 2). 1. ОТБОР ОБРАЗЦОВ 1.1. Образцы для испытаний не должны
иметь видимых невооруженным глазом
короблений, препятствующих плотному прилеганию электродов, а также трещин,
сколов, вмятин, заусенцев, загрязнений. Поверхности образцов, подвергавшиеся
механической обработке, должны быть гладкими, без выбоин и царапин; плоскости
образцов должны быть параллельными. 1.2. Обработка образцов не должна
изменять свойств материала. Способ обработки должен указываться в стандартах
или технических условиях на материал. 1.3. Форма, размеры, количество образцов
для испытания должны указываться в стандартах или технических условиях на
материал исходя из числа рекомендуемых табл. 1 и п. 1.5. Таблица 1 ─────────────────────────┬────────────────────┬─────────────────── Форма образцов │Размер образца (диа-│Количество образцов │метр круга, сторона │ │квадрата, длина тру-│ │бы), мм │ ─────────────────────────┼────────────────────┼─────────────────── Плоская (круг, квадрат)│ От 25 до 150 │ Не менее 3 ─────────────────────────┼────────────────────┤ Трубчатая │ От 100 до 300 │ 1.4. Образцы должны выбираться такой
толщины, чтобы емкость конденсатора с образцом была достаточной для определения
ее с точностью, указанной в п. 3.2.2. 1.5. В случае, когда толщина плоских
трубчатых и цилиндрических образцов не позволяет определить тангенс угла
диэлектрических потерь и диэлектрическую проницаемость на образцах, указанных в
табл. 1, испытания следует проводить на образцах, форма которых приведена на
черт. 1.
D - диаметр электрода; l - ширина электрода Черт. 1 Примечание. Образцы до толщины 3 мм
включительно растачивают в месте расположения электродов до подготовки образцов к испытанию. В случае необходимости образцы заливочных
составов могут быть изготовлены в металлических формах (тарелочках).
Рекомендуемые размеры формы: внутренний диаметр - не менее 100 мм; внешний диаметр - не менее 110 мм; высота бортика - не менее 4 мм. Вид и марка металла для изготовления
форм, а также размеры форм должны оговариваться в стандартах или технических
условиях на материал. 1.6. Толщину испытываемых образцов
определяют как среднее арифметическое измерение в пяти точках в предполагаемой
области расположения измерительного электрода. Погрешность измерения не должна
превышать +/- (1% + 0,002 мм). Разброс по толщине образца не должен
превышать 2% при толщинах больше или равных 0,5 мм и 5% при толщинах меньше 0,5
мм. Толщина лаковой пленки, нанесенной на
металлическую пластину, должна определяться посредством измерения общей толщины
за вычетом из полученного результата толщины металла. Если металлическая
пластина покрыта лаковой пленкой с двух сторон, то полученный результат делят
пополам. Метод измерения толщины должен указываться в стандартах или
технических условиях на материал. 1.7. Условия нормализации и
кондиционирования образцов, а также условия проведения испытания должны
указываться в стандартах или технических условиях на материал из числа
указанных в ГОСТ 6433.1-71. Если в соответствующих стандартах на материалы не
приводятся условия нормализации и кондиционирования, осуществляется только
нормализация в соответствии с ГОСТ 6433.1-71. (Измененная редакция, Изм. N 1). 1.8. Измерение до, во время и после
воздействия среды должно производиться на одних и тех же образцах с помощью
однотипных электродов. 2. ЭЛЕКТРОДЫ 2.1. Электроды должны обладать высокой
проводимостью и обеспечивать хороший электрический контакт по всей поверхности
соприкосновения с образцом и не должны оказывать влияния на его свойства.
Материал электродов и способ создания контакта с образцом должны
соответствовать указанным в табл. 2. Таблица 2 ────────────┬─────────────┬────────────┬───────────────┬────────── Материал │ Способ │Вид испыты- │Рекомендуемый │Примечание │ создания │ваемых мате-│предел темпера-│ │ контакта с │риалов │тур применения │ │ образцом │ │электродов │ ────────────┼─────────────┼────────────┼───────────────┼────────── Электроды │ а) Притира- │ Все твердые│ От минус 40 до│- из отожжен- │ние с помощью│материалы, │плюс 180 °С в │ ной алюмини-│тонкого слоя │на которые │случае приме- │ евой, оло- │вазелина, │не оказывают│нения трансфор-│ вянной, │трансформа- │влияния мас-│маторного и │ свинцовой │торного, кон-│ла и жидкос-│конденсаторного│ фольги тол- │денсаторного │ти, указан- │масла; от минус│ щиной от │или вазели- │ные в │60 до плюс 250 │ 0,005 до │нового масла,│графе 2 │°С в случае │ 0,02 мм │кремнийор- │ │применения │ │ганической │ │кремнийоргани- │ │жидкости и │ │ческих жидкос- │ │смазки или │ │тей и смазок │ │другого ана- │ │ │ │логичного │ │ │ │материала │ │ │ ├─────────────┼────────────┼───────────────┼────────── │ б) Припрес- │ Пленки и │ От минус 60 до│- │совка с │пластмассы │плюс 250 °С │ │нагревом по │ │ │ │технической │ │ │ │документации,│ │ │ │утвержденной │ │ │ │в установлен-│ │ │ │ном порядке │ │ │ ├─────────────┼────────────┼───────────────┼────────── │ в) Нажатие │ Плоские │ Допустимая │ При тем- │давлением │листовые │температура │пературе │через резину │материалы │применения │50 °С и │твердостью не│ │зависит от │выше необ- │более 4 - │ │нагревостойкос-│ходимо ис- │5 кгс/см2, │ │ти и морозо- │пользовать │определяемую │ │стойкости рези-│кремнийор- │по │ │ны │ганическую │ГОСТ 20403-75│ │ │резину │Величина дав-│ │ │ │ления должна │ │ │ │быть указана │ │ │ │в стандартах │ │ │ │или техничес-│ │ │ │ких условиях │ │ │ │на материал. │ │ │ │Если давле- │ │ │ │ние не указа-│ │ │ │но, оно долж-│ │ │ │но быть │ │ │ │100 гс/см2 │ │ │ ────────────┼─────────────┼────────────┼───────────────┼────────── Электроды │ Нажатие дав-│ Плоские │ Допустимая │- из токопро- │лением. Вели-│листовые │температура │ водящей │чина давления│материалы │применения │ резины │должна быть │ │зависит от │ │указана в │ │нагревостойкос-│ │стандартах │ │ти и морозо- │ │или техничес-│ │стойкости │ │ких условиях │ │резины с учетом│ │на материал. │ │изменения ее │ │Если давление│ │сопротивления в│ │не указано, │ │пределах │ │оно должно │ │применяемых │ │быть │ │температур │ │100 гс/см2 │ │ │ ────────────┼─────────────┼────────────┼───────────────┼────────── Электроды │ Нанесение │ Материалы, │ От минус 60 до│- из серебра, │распылением │которые при │плюс 250 °С │ золота, ме- │металла в │данном спо- │ │ ди, алюминия│вакууме │собе нанесе-│ │ │ │ния электро-│ │ │ │дов не изме-│ │ │ │няют своих │ │ │ │свойств │ │ ────────────┼─────────────┼────────────┼───────────────┼────────── Электроды │ Нанесение │ То же │ То же │- из меди, │шоопированием│ │ │ алюминия, │металла │ │ │ серебра, │ │ │ │ цинка │ │ │ │ ────────────┼─────────────┼────────────┼───────────────┼────────── Электроды │ Нанесение │ Непористые │" │- из суспензии│кистью с │материалы │ │ коллоидного │последующей │ │ │ графита в │сушкой на │ │ │ дистиллиро- │воздухе │ │ │ ванной воде │ │ │ │ ────────────┼─────────────┼────────────┼───────────────┼────────── Электроды │ а) Нанесе- │ Материалы, │" │- из токопро- │ние кистью │которые при │ │ водящих │ │данном спо- │ │ серебряных │ │собе нанесе-│ │ покрытий, │ │ния электро-│ │ изготов- │ │дов не изме-│ │ ленных из │ │няют своих │ │ различных │ │свойств │ │ видов ├─────────────┼────────────┼───────────────┼────────── серебряных │ б) Нанесение│ Материалы, │ От минус 60 до│- паст │кистью с │выдерживаю- │плюс 250 °С │ │последующим │щие темпера-│ │ │выжиганием │туру отжига,│ │ │ │например, │ │ │ │керамика, │ │ │ │стекло, │ │ │ │слюда │ │ ────────────┼─────────────┼────────────┼───────────────┼────────── Ртутные │ Заливка │ Все твердые│ От минус 60 до│ Данные электроды │ │материалы │плюс 35 °С │электроды │ │ │ │из-за ток- │ │ │ │сичности │ │ │ │могут при- │ │ │ │меняться │ │ │ │только в │ │ │ │исключи- │ │ │ │тельных │ │ │ │случаях, │ │ │ │когда не │ │ │ │могут быть │ │ │ │применены │ │ │ │никакие │ │ │ │другие │ │ │ │электроды. │ │ │ │ Ртутные │ │ │ │электроды │ │ │ │не должны │ │ │ │применять- │ │ │ │ся при │ │ │ │температу- │ │ │ │рах выше │ │ │ │35 °С. │ │ │ │ Измерение │ │ │ │при более │ │ │ │высоких │ │ │ │температу- │ │ │ │рах можно │ │ │ │произво- │ │ │ │дить, при- │ │ │ │меняя │ │ │ │сплавы с │ │ │ │низкой │ │ │ │температу- │ │ │ │рой плав- │ │ │ │ления, │ │ │ │например, │ │ │ │сплав │ │ │ │Вуда. │ │ │ │ Сплав Ву- │ │ │ │да следует │ │ │ │применять │ │ │ │при темпе- │ │ │ │ратурах │ │ │ │выше тем- │ │ │ │пературы │ │ │ │его плав- │ │ │ │ления ────────────┼─────────────┼────────────┼───────────────┼────────── Металличес-│ Нажатие дав-│ Эластичные │ От минус 60 до│- кие нажимные│лением. Ве- │(резино- │плюс 250 °С │ электроды из│личина давле-│подобные) │ │ нержавеющей │ния должна │материалы │ │ стали, цвет-│быть указана │ │ │ ных (напри- │в стандартах │ │ │ мер, медь, │или техничес-│ │ │ латунь) или │ких условиях │ │ │ благородных │на материал. │ │ │ (например, │Если давление│ │ │ серебро, │не указано, │ │ │ золото) │оно должно │ │ │ металлов │быть │ │ │ │100 гс/см2 │ │ │ Примечание. Для обеспечения контакта с
электродами из фольги, серебряной пасты, распыленного металла,
суспензированного графита рекомендуется применять металлические прижимные
электроды из стали, латуни, меди. Давление прижимных электродов на образец
должно быть указано в стандартах или технических условиях на материал, если
указания отсутствуют, давление электрода на образец должно быть 100 гс/см2. В
случае применения серебряной пасты или распыленного металла допускается
непосредственное припаивание проводов к электродам. 2.2. При определении тангенса угла
диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости применяется трехэлектродная
система, при которой для измерения применяются измерительный, высоковольтный и
охранный электроды (охранное кольцо). При измерении применяются электроды
следующих размеров: а) для плоских образцов - согласно табл.
3. Таблица 3 ──────────┬──────────┬──────────┬──────────┬──────────┬─────────── Диаметр │10 +/- 0,2│25 +/- 0,2│50 +/- 0,2│75 +/- 0,2│100 +/- 0,2 измери- │ │ │ │ │ тельного │ │ │ │ │ электрода │ │ │ │ │ ──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼─────────── Диаметр │20 │40 │75 │100 │125 соответст-│ │ │ │ │ вующего │ │ │ │ │ высоко- │ │ │ │ │ вольтного │ │ │ │ │ электрода,│ │ │ │ │ не менее │ │ │ │ │ ──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼─────────── Ширина │2 │5 │10 │10 │10 охранного │ │ │ │ │ электрода,│ │ │ │ │ не менее │ │ │ │ │ Величина зазора между измерительным и
охранным электродами должна быть (2 +/- 0,2) мм. Допускается применение
прямоугольных электродов. При применении прямоугольных электродов площадь
измерительного электрода должна быть примерно равна площади круглых электродов,
приведенных в табл. 3. б) для трубчатого и цилиндрического
образцов ширина высоковольтного электрода должна быть от 75 до 300 мм, ширина
измерительного электрода - от 50 до 250 мм, ширина охранного электрода - не
менее 10 мм. Величина зазора между измерительным и
охранным электродами должна быть (2 +/- 0,2) мм. Для испытания трубчатых и
цилиндрических образцов при взаимных поставках странам - членам СЭВ площадь
измерительного электрода должна быть приблизительно равна площади круглого
электрода из числа приведенных в табл. 3. Примечания. 1. Ширина охранного электрода
должна быть не менее двойной толщины образца. 2. Для образцов толщиной менее 0,5 мм
допускается измерение производить без охранного электрода в том случае, если
поверхностной утечкой можно пренебречь, но при этом необходимо учитывать
краевую емкость. 2.3. Расположение электродов при
измерении тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости
на нерасточенных образцах указано на черт. 2а и 3а; на расточенных образцах -
на черт. 2б и 3б. Расположение электродов на плоском образце
1 - высоковольтный электрод; 2 - измерительный
электрод; 3 - охранный электрод Черт. 2 Расположение электродов на цилиндрическом образце
1 - высоковольтный электрод; 2 - измерительный
электрод; 3 - охранный электрод Черт. 3 При измерении 2.4. Материал и размеры электродов (из
приведенных в настоящем стандарте) должны быть указаны в стандартах или
технических условиях на материал. 2.5. Фольга для электродов не должна
иметь повреждений или складок и должна быть чистой. Перед притиранием к
поверхности образца электроды, вырезанные из фольги, должны быть смазаны тонким
слоем вазелина, кремнийорганической жидкостью или другими аналогичными
составами, указанными в табл. 2. 2.6. Фольга и резина, образующие
высоковольтный, измерительный и охранный электроды, должны быть собраны, как
указано, например, на черт. 4; размеры электродов должны соответствовать
указанным в табл. 3. Измерительный или высоковольтный электрод
1 - резиновый диск; 2 - металлический держатель
электрода; 3 - диск из фольги; 4 - металлическое кольцо; D -
диаметр электрода Охранный электрод
1 - металлическое кольцо; 2 - фольга; 3 -
резиновое кольцо; 4 - металлический цилиндр; b - ширина электрода;
D' - внутренний диаметр охранного электрода D' = D + 2g, где g - зазор между измерительным и охранными электродами Черт. 4 2.7. Металл (серебро, золото, платина,
медь, алюминий) должен наноситься на образец под вакуумом в соответствии с
размерами электродов так, чтобы зазор на образце между измерительным и охранным
электродами был свободен от металла. 2.8. Графитовая суспензия в качестве
электродов применяется следующим образом. Суспензию, в соответствии с размерами
электродов, наносят на обе стороны образца и выдерживают при температуре не
менее 20 °С до затвердевания. Если нанесенный слой графита недостаточно тверд,
образцы с нанесенными электродами просушивают в течение 2 ч при температуре 50
- 70 °С. Подготовку образцов к испытанию (п. 1.7) производят после нанесения
электродов. 2.9. Серебряная паста в качестве
электрода наносится на образец в соответствии с размерами электродов. 2.10. Проводящая резина, применяемая в
качестве электродов, должна иметь сопротивление не более 100 Ом при измерении
его нажимными металлическими электродами. 2.11. Электродный слой (пп. 2.7 - 2.9)
должен быть плотным и равномерным, без просветов, видимых через лупу с
увеличением до Сопротивление электродного слоя должно
быть не более 100 Ом. Проверку сопротивления электродного слоя производят по
всей поверхности электрода, при этом расстояние между двумя точками измерения
должно быть равно 1 см. Сопротивление можно измерять любыми
приборами класса точности не более 2,5. В качестве электродов при измерении
сопротивления электродного слоя можно применять металлические цилиндрические
щупы диаметром 1,5 - 2 мм со сферическим концом. 2.12. Ртуть в качестве электрода
применяют следующим образом. Ртуть наливают в сосуд, кладут на ее поверхность
образец и на поверхности образца концентрически располагают три металлических
кольца, как указано на черт. 5, так, чтобы при заливке ртутью получить
соответствующий указанному в п. 2.2 охранный электрод, а при заливке ртутью
внутреннего кольца - соответствующий измерительный электрод.
1 - образец; 2 - охранный электрод (ртуть); 3 - измерительный электрод (ртуть); 4 - контакты; 5 - высоковольтный электрод (ртуть) У всех цилиндров угол скоса 20° Черт. 5 2.13. Рабочие поверхности стальных,
медных и латунных электродов должны быть ровными и иметь чистоту обработки не
более Ra 0,20 мкм по ГОСТ 2789-73, допускаются гальванические покрытия рабочих
поверхностей, например, никелем. 2.14. Вывод от измерительного электрода и
место соединения с испытательной установкой (прибором) должны быть
экранированы, т.е. помещены в заземленную металлическую оболочку. 3. ИЗМЕРЕНИЕ 3.1. Сущность измерения 3.1.1. Конденсатор
Черт. 6
Черт. 7 Сущностью измерения является определение
величин
где Между компонентами последовательной и
параллельной схем замещения имеют место следующие соотношения:
(Измененная редакция, Изм. N 2). 3.1.2. Диэлектрическую проницаемость
изоляционного материала
В соответствии с примененной схемой
измерения получаемые значения емкости испытываемого изоляционного материала
будут соответствовать последовательной или параллельной схемам замещения. 3.2. Требования к измерительной установке 3.2.1. Тангенс угла диэлектрических
потерь и диэлектрическую проницаемость определяют с помощью таких установок,
которые позволяют осуществлять измерение любыми методами при условии, что
величины погрешности при измерении не будут превышать указанных в п. 3.2.2. 3.2.2. Погрешность измерения тангенса
угла диэлектрических потерь, гарантируемая прибором, должна быть не более +/-
(0,05 3.2.3. При измерении на образце должна
обеспечиваться синусоидальная форма кривой напряжения частоты 50 Гц с тем,
чтобы коэффициент амплитуды испытательного напряжения был в пределах 3.2.4. Измерительное напряжение должно
быть указано в стандартах или технических условиях на материал, причем оно
должно быть ниже напряжения ионизации. Если в стандарте или технических
условиях напряжение не оговорено, оно должно быть таким, чтобы напряженность
электрического поля была не более 1 МВ х 3.2.2 - 3.2.4. (Измененная редакция, Изм.
N 1). 3.3. Расчет результатов измерения 3.3.1. Тангенс угла диэлектрических
потерь определяют по показаниям прибора или вычисляют для каждого образца с
точностью (количество значащих цифр), которая указана в стандартах или
технических условиях на материал. Погрешность считанного или вычисленного
значения тангенса угла диэлектрических потерь не должна превышать +/- 10%. 3.3.2. Диэлектрическую проницаемость
вычисляют из измеренных величин для каждого образца с точностью (количество
значащих цифр), которая указана в стандартах или технических условиях на
материал, по формулам, указанным в п. 3.1.2. Погрешность вычисленного значения
диэлектрической проницаемости не должна превышать +/- 5%. Межэлектродную емкость а) для плоского образца (круглые
электроды)
б) для трубчатого образца (цилиндрические
электроды)
где d - диаметр измерительного электрода
в см; g - зазор между измерительным и охранным
электродами в см; t - толщина образца в см; l - ширина измерительного электрода в см;
В - поправочный коэффициент.
B = 1, если где а - толщина электрода в см. Значения поправочного коэффициента
приведены на графике черт. 8.
Черт. 8 Краевую емкость
где F - площадь электродов в см2; t - толщина образца в см;
где D - диаметр электрода в см; t - толщина образца в см; а - толщина электрода в см. 3.3.3. При помощи значений, полученных
измерением, вычисляют среднее арифметическое значение, стандартное отклонение и
коэффициент вариации:
где
S - стандартное отклонение; V - коэффициент вариации; n - количество определений. 3.3.2 - 3.3.3. (Измененная редакция, Изм.
N 1). 4. ОФОРМЛЕНИЕ
ПРОТОКОЛА ИСПЫТАНИЙ 4.1. Протокол испытания должен содержать
следующие данные: а) описание материала (наименование,
сорт, цвет, завод-изготовитель, стандарт или технические условия на материал); б) форма, размеры, количество и обработка
образцов; в) тип, размеры электродов; г) условия подготовки образцов
(предварительная сушка, время выдержки в атмосфере с заданной относительной
влажностью и т.д.); д) условия испытания (температура,
относительная влажность, продолжительность испытания и т.д.); е) описание испытательной установки; ж) величина испытательного напряжения; з) метод измерения; и) время выдержки под напряжением перед
замером; к) тангенс угла диэлектрических потерь
(среднее арифметическое значение, стандартное отклонение, число измерений); л) диэлектрическая проницаемость (среднее
арифметическое значение, стандартное отклонение, число измерений). Приложение 1 Справочное ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМИНОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В СТАНДАРТЕ Относительная диэлектрическая
проницаемость Относительная диэлектрическая
проницаемость сухого воздуха при нормальных атмосферных условиях равна 1,00053.
Поэтому при практическом определении емкости Угол диэлектрических потерь Тангенс угла диэлектрических потерь - (Измененная редакция, Изм. N 1). Приложение 2
(Исключено, Изм. N 1). |
