Isoladores em linhas de transmissão - at

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TRABALHO BIMESTRAL DE MATERIAIS ELÉTRICOS 3º Ano Engenharia Elétrica Eletrônica – Turma U

“ ISOLADORES “ Prof.: Antônio José do Couto Pitta

Grupo: Adriano Ketzer Pereira

Marcus Vinicius Abreu Bernardo Michel Dalla Mariga Araujo

1-Introdução
2-Desenvolvimento
2.1-Isoladores Cerâmicos

2.1.1- Isoladores de Pino

2.1.2- Isoladores de Suspensão

2.1.3- Isoladores de Pedestal

2.2-Isoladores de Vidro

2.1.4- Buchas para Transformadores

2.2.1- Fabricação dos Dielétricos

2.2.2- Controle de Rotina

2.3-Isoladores Tipo Bastão

2.2.3- Característica do Isolador montado

2.4- Revestimento para Isoladores de Alta Tensão 3- Bibliografia

1 – INTRODUÇÃO Isolantes e Dielétricos

Conceituação: Isolante

É o material de baixa condutividade, no qual o fluxo de corrente que o atravessa, resultante da diferença de potencial aplicada ou a ser isolada, é desprezível. A condutividade dos Isolantes abrange a ordem de 10-20 a 10-9 mho- cm-1 . Incluem nesta categoria materiais como as cerâmicas, plásticos, vidros, líquidos orgânicos, borrachas, madeiras especiais, etc.

Dielétrico perfeito

É o material Isolante ou isolador, entre duas superfícies metálicas, no qual toda energia requerida para estabelecer um campo elétrico retorna ao sistema gerador quando o referido campo é retirado. Um dielétrico perfeito tem condutividade nula. O perfeito vácuo é o único “dielétrico perfeito “conhecido.

Nas aplicações comuns, e em médias tensões, poder-se-á considerar o ambiente evacuado e seco como uma aproximação de dielétrico perfeito.

Dielétrico real

É o material Isolante no qual parte da energia requerida para o estabelecimento do campo através dele não retorna ao sistema, quando o campo é removido, esta energia é convertida em calor e conhecida como “perdas no dielétrico “e o seu valor caracterizará o melhor ou pior dielétrico.

Nos dielétricos, há a se considerar a corrente de condução (ic) e a corrente de deslocamento (id)., que corresponde a um transporte de cargas, através de uma superfície, resultante da mudança de orientação da polaridade dos dipolos da estrutura ( moléculas polares). Conforme estudado anteriormente, tem-se nos dielétricos ou materiais Isolantes: it = ic +id onde ic<<id.

A maioria dos dielétricos não se torna completamente polarizada no instante em que o campo elétrico é aplicado, isto é, os dipolos da estrutura necessitam de um tempo para se orientarem no sentido do campo.

CARACTERISTICAS E PROPRIEDADES ELÉTRICAS DOS DIELÉTRICOS Permissividade dielétrica

É a maior ou menor capacidade do dielétrico em permitir o adensamento do fluxo do campo elétrico.

A permissividade ε é dada pôr ( λ - λi)/E, onde:

λ - densidade superficial de cargas indutoras ( c/mm2) λi – densidade superficial de cargas induzidas E – campo elétrico aplicado no dielétrico (v/m) ou pôr : ε = εo + (P/E), onde

P é a densidade de fluxo originária dos dipolos elétricos dentro do meio E – campo elétrico εo – permissividade elétrica do espaço livre ( vácuo). A permissividade dielétrica do espaço livre εo no SI é:

Perdas no dielétrico

A energia de perdas de um dielétrico provém das perdas pôr efeito Joule, perdas pôr histerese, pôr corrente de perdas e pôr absorção dielétrica.

Perda por efeito Joule

Como em todos os meios materiais pôr onde circula corrente a perda Joule é dada pôr: W = RI2t, a potência de perda é RI2 onde, R- resistência de Isolamento do corpo dielétrico ( valor elevado, acima de megaohms). I = V/R – corrente de perda no dielétrico resultante da aplicação de potencial a ser isolado. OBS.: Cabe observar, aqui, que a corrente conhecida como corrente de fuga nos dielétricos não passa pela sua estrutura e sim pela sua superfície, em razão da atuação hidroscópica, ou equivalente, do meio sobre o dielétrico. A resistência de fuga, que existe em conseqüência, atuará em paralelo com a resistência de isolamento, diminuindo o poder de isolação.

Perda por histerese dielétrica

Essa histerese resulta de um atraso na orientação das moléculas polares do dielétrico. Essa perda é quantificada pôr: W = A.E.f.Vol.t PH = AE2.f.Vol, onde P – potência de perda em mW

A – constante do material dielétrico = 0,25 k tg ∆ ( dada a seguir ) E – campo elétrico aplicado ( KV/cm) Vol. – volume do dielétrico ( cm 2) f – frequência em kHz

Perda por absorção dielétrica

É a absorção de carga pôr um dielétrico quando submetido a um campo elétrico, pôr efeitos distintos da polarização normal.

Esta carga não se escoa instantaneamente quando um capacitor com um tal dielétrico é curto-circuitado, e só o faz com um certo tempo de decaimento, que pode atingir alguns minutos. Alguns dielétricos, apresentam absorção dielétrica irreversível, isto é, não liberam a carga absorvida.

Resistência de isolamento

É a medida da resistência à condução no dielétrico. A resistência de isolamento varia inversamente com a temperatura de trabalho e a frequência , e seu valor atinge de dezenas a dezenas e milhares de megaohms.

Corrente de perda

É a corrente que escoa entre duas extremidades do dielétrico pôr trajetórias outras que não a região superficial do mesmo.

Constante Dielétrica (k) ou Permissividade Relativa (εr) A lei de Coulomb mostra-nos o fator k que representa a atuação do meio dielétrico sobre a força de interação de cargas elétricas nele situadas.

Esta constante k, de maneira geral, define o comportamento do meio. Na prática, a constante k, constante dielétrica, é definida pela relação entre as capacidades de dois capacitores iguais, tendo um deles pôr dielétrico o material a estudar e o outro o vácuo. k1 = - C1/Co onde: Co – capacitância com dielétrico vácuo C1 - capacitância observada sendo o dielétrico o material pesquisado Pôr definição , ko = 1 ( constante dielétrica do vácuo ).

Constantes dielétricas de alguns materiais

Valores válidos a 25o C e na faixa de 60 Hz a 1 MHz ar (puro e seco) 1,0006 papel parafinado 3,5 a 2,9 poliestireno 2,56 polietileno 2,26 álcool etílico 32 a 24,5 mica 5 a 7,8 água destilada 81 porcelana 5,08 a 5,5 lucite (plex glass) 3,5 óxido de tântalo 1 silicato de Cálcio - cauchu 2,1 a 2,4 goma laca 2,7 a 3,7 papel encerado 3,1 vidro 5 a 10 borrachas 3 a 35 borracha butílica 3 óleo de transformador 2,5 glicerina 15o C 56 vaselina 2,16 estealite 5,7 óxido de Alumínio 7 fibra 6,5 ebonite 2 a 2,8 Enxofre 2,6 a 3,9 tetracloreto de Carbono 24,5 PVC 6,5 a 2,6 araldite ( resina epoxy) 3,6 EPR ( epileno propileno) 2,6 quartzo 4

A presença da matéria dielétrica entre as placas de um capacitor aumenta sua capacidade de armazenamento de cargas em relação à obtida com o meio dielétrico vácuo.

A constante dielétrica é uma propriedade resultante da polarização molecular da estrutura e portanto será maior nos Isolantes com dipolos naturais nos quais o centro das cargas positivas não coincide com o das cargas negativas.

O valor de k varia em função da frequência e temperatura, e nas freqüências elevadas, em virtude da impossibilidade dos dipolos acompanharem o campo elétrico, passa a existir somente a polarização eletrônica, como uma resultante queda no valor da constante elétrica.

Variação da constante dielétrica do PVC com a frequência

Frequência

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