1.Cel ćwiczenia.

- Celem ćwiczenia było zapoznanie się z programem PALSCAMS, który jest bazą danych tworzyw sztucznych produkowanych na terenie Europy. Na zajęciach używano go w celu odnalezienia odpowiedniego materiału izolacyjnego, montowanego wokół żyły roboczej kabla trójfazowego o napięciu przesyłowym 20kv.

2.Przebieg ćwiczenia.

- Po naradzie grupy laboratoryjnej oraz rozmowie z prowadzącym dobrano 4 najważniejsze własności elektryczne charakteryzujące materiał izolacyjny:

a) Dopuszczalna temperatura pracy - odpowiednia klasa ciepłoodporności materiału izolacyjnego i jej temperatura dopuszczalna powinna być wyższa niż temperatura pracy aby nie stopić izolacji.

b) Wytrzymałość dielektryczna – odpowiednia wytrzymałość aby nie nastąpiło przebicie, określa największą wartość natężenia pola elektrycznego jaka może istnieć bez wywołania przebicia izolacji . Jednostka [V/m] lub [KV/mm].

c) Rezystywność skrośna – im większa rezystywność skrośna tym prąd strat w izolacji będzie mniejszy

d) Współczynnik strat dielektrycznych przy 50Hz – za pomocą tej własności określa się maksymalną wartość napięcia powyżej której materiał izolacyjny pracować nie może, ponieważ będzie się nagrzewał.

- Następnie uruchomiono program PALSCAMS w celu odnalezienia odpowiedniego tworzywa. Dane wprowadzone do programu:

a) Dopuszczalna temperatura pracy: 80 C

b) Wytrzymałość dielektryczna: min. 18 [Mv/m] , max. [22 Mv/m]

c) Współczynnik strat dielektrycznych: min. 0,0001 max. 0,0004

- Po wprowadzeniu do programu powyższych danych otrzymano 2 materiały spośród wszystkich znajdujących się w bazie danych programu:

115 - PPO

127 - XLPE

- program oprócz nazw odpowiednich materiałów spełniających konkretne wymagania podaje dodatkowo ich zalety, wady oraz zastosowanie:

117 – PPO (Polioksyfenylen)

Zalety: temperatura ciągłej pracy 80^o C, dostępna klasa gaszenia płomienia, dobra oporność na hydrolizę

Wady: słaba odporność na rozpuszczalniki, słaba oporność na zmęczenie, dość drogi materiał

Zastosowanie: min. w telewizorach i zmywarkach do naczyń

127 - Sieciowany Polietylen
Zalety: Wyższy współczynnik i wytrzymałość w podwyższonych temperaturach. Zmniejszona w stosunku do pełzania. Zmniejszoną wrażliwość na pękanie

Wady: napromieniowane sieciowanie wymaga kosztownej instalacji. Sieciowanie nadtlenku może mieć wpływ na właściwości elektryczne.

Zastosowanie: min rury do krajowego systemu ogrzewania, formowane zbiorników.

3. Dodatkowe informacje na temat wybranych przez program tworzyw sztucznych:

Polioksyfenylen -Tworzywo to, zwane również politlenkiem fenylenu (PPO), jest termoplastem o budowie liniowej, otrzymywanym w wyniku polime­ryzacji ksylenolu. Pod względem właściwości użytkowych i zakresu stosowania porównuje się go często z poliwęglanem, w stosunku do którego jest tworzywem konkurencyjnym w zastosowaniu do wytwa­rzania części maszyn i elementów izolacyjno-konstrukcyjnych dla potrzeb elektroniki. W porównaniu z poliwęglanem wykazuje jednak wyższą odporność termiczną (zwłaszcza krótkotrwałą) i lepsze właści­wości dielektryczne, a z właściwości mechanicznych gorszą ma tylko udarność, w szczególności udarność z karbem. Spośród wielu zalet PPO należy wymienić przede wszystkim: - dużą stałość wymiarów i małą podatność do pełzania pod obciążeniem, - dobre właściwości mechaniczne w niskich i wysokich temperaturach, - wysoką odporność termiczną (maksymalna temperatura użytkowania wynosi 150°C), małą chłonność wody (0,06% po 24 h), niski współczynnik rozszerzalności cieplnej (niewiele ponad dwukrotnie większy niż metali kolorowych), niepalność i nietoksyczność, małą zmienność właściwości dielektrycznych w szerokim zakresie temperatury i częstości prądowych, - niską gęstość (1,06 g/cm'). Stosuje się do produkcji elementów urządzeń elektronicznych (obwody i podzespoły drukowane, podstaw­ki lamp, części przekaźników i przełączników, wtyki wielordzeniowe, korpusy cewek, w tym cewek skupiających dla telewizji kolorowej), części maszyn (korpusy i wirniki pomp, rury, zawory i inne części armatury stosowane w przemyśle chemicznym i spożywczym), części sprzętu medycznego i sanitarnego, elementy wyposażenia pojazdów samochodowych, części urządzeń wodociągowych i kanalizacyjnych (rury, zawory, łączniki), części sprzętu gospodarstwa domowego. Polioksyfenylen można przetwarzać metodą wytrysku i wytłacza­nia. Krajowy polioksyfenylen jest wytwarzany w niewielkich iloś­ciach przez Zakłady Chemiczne w Oświęcimiu pod nazwą handlową Biapen.

Polietylen sieciowany (XLPE) to tworzywo, którego łańcuchy polimerów połączone są dodatkowymi wiązaniami poprzecznymi, powstającymi w procesie sieciowania (wulkanizacji). Polietylen sieciowany charakteryzuje się bardzo dobrymi własnościami elektrycznymi - ma niewielką stałą dielektryczną, praktycznie niezmienną wraz z częstotliwością, niewielką stratność i wysoką rezystywność ma lepsze własności mechaniczne od polietylenu naturalnego. Izolacja z polietylenu usieciowanego może być stosowana w szerszym zakresie temperatur. Stosowane są często min. jako izolacje w kablach elektroenergetycznych wysokich napięć.

4. Wybór najlepszego tworzywa:

- Analizując powyższe właściwości obu tworzyw wybranych przez program, lepiej zadanie materiału izolacyjnego do żyły roboczej kabla trójfazowego o napięciu przesyłowym 20kv będzie spełniał polietylen sieciowany (XLPE). Ponieważ ze względu na swoją budowę i właściwości elektryczne z nim związane jest bardzo często stosowany do tego rodzaju zadań. Dowodem na to jest również ogromna, rozwijająca się firma ABB produkująca kable w izolacji polimerowej od wczesnych lat siedemdziesiątych i obecnie jest jednym z czołowych dostawców systemów kablowych, charakteryzujących się wysoką jakością i sprawnością na wszystkich poziomach napięć. Do tej pory ABB dostarczyło ponad 6800 km kabli ziemnych w izolacji z polietylenu sieciowanego XLPE.

Zalety systemów kablowych w izolacji XLPE, według firmy ABB:

• Bezobsługowość

• Niskie straty elektryczne

• Brak szkodliwego wpływu na środowisko naturalne

• Brak wizualnego wpływu na krajobraz - kable układane pod ziemią są niewidoczne

• Niewrażliwość na wpływy atmosferyczne

• Dobre rozwiązanie dla gęsto zaludnionych obszarów.

4.Wnioski:

-Cel ćwiczenia został osiągnięty ponieważ zapoznano się z obsługą programu PALSCAMS oraz odnaleziono tworzywo sztuczne odpowiednie do wykonania materiału izolacyjnego żyły trójfazowej przewodzącej prąd o napięciu 20 KV.

5. Źródła:

http://www.tonus.org.pl/?polioksyfenylen,646

http://www.abb.pl/product/db0003db002618/c1257399005c5f4fc12571080035a6a4.aspx

http://www.technokabel.com.pl/informatortechniczny.php?op=sk&pid=280