Contact Us

Stromleitungsisolator

HOME / Anwendungen / Stromleitungsisolator

Anwendungen

WEBINAR
Electro-Thermo-Mechanical Simulation of Eddy Current Braking Systems in EMS for SOLIDWORKS
Wednesday, May 26, 2021
Time
SESSION 1
SESSION 2
CEST (GMT +2)
03:00 PM
08:00 PM
EDT (GMT -4)
09:00 AM
02:00 PM
Gebrauchte Werkzeuge:

Leistungsisolatoren


Isolatoren werden in elektrischen Geräten verwendet, um elektrische Leiter zu stützen und zu trennen, ohne dass Strom durch sie selbst fließt. Ein Isoliermaterial, das in großen Mengen zum Umwickeln von Elektrokabeln oder anderen Geräten verwendet wird, wird als Isolierung bezeichnet. Der Begriff Isolator wird auch spezifischer verwendet, um Isolierstützen zu bezeichnen, die zum Anbringen von Stromverteilungs- oder Übertragungsleitungen an Strommasten und Sendemasten verwendet werden. Sie tragen das Gewicht der aufgehängten Drähte, ohne dass der Strom durch den Turm zur Erde fließt.

Freileitung in Gloucestershire, England.

Abbildung 1 - Freileitung in Gloucestershire, England.
Keramikisolator für elektrifizierte Eisenbahnen

Abbildung 2 - Keramikisolator für elektrifizierte Eisenbahnen

Beschreibung

Für Stromversorgungsanwendungen können mit dem elektrostatischen Analysemodul von EMS 3D-Modelle von Elektrodengeräten und Stromleitungsisolatoren analysiert werden (Abbildung 3).

Das in diesem Beispiel interessierende Modell ist ein Stromleitungspol mit einem dreiphasigen Isolationsschema. Die Zentralphasenleitung (Abbildung 4) arbeitet mit einer Phase-Masse-Spannung von 80 kV effektiv (Phase-Phase-Spannung von 138,56 kVeff). Die obere und untere Leitung arbeiten mit 40 kV Effektivwert. Das Feld wird am Punkt der Wechselstromwellenformen berechnet, wenn die Mittenphasenspannung ihren Höhepunkt erreicht. Das Modell besteht aus Aluminiumleiterleitungen und Kupferklemmen (Abbildung 5). Die Klemmen verbinden die Leiter mit den Isolatoren aus Silikongummi und Glasfaser, die wiederum mit dem Turm verbunden sind. Das elektrostatische Modul bestimmt das elektrische Feld und das Verschiebungsfeld aufgrund der oben genannten Bedingungen.

Diese Felder können in vollständigen 3D-Plots und 2D-Plots angezeigt werden, die das Feld an bestimmten Positionen im Modell zeigen. Beispielsweise wird das elektrische Feld entlang eines Segments (Abbildung 6) erhalten, das durch die Luft verläuft, sowie entlang des Silikongummi-Isolators.


Stromleitung mit dreiphasigem IsolationsschemaNahaufnahme des Mittelphasenisolators

Abbildung 3 - Stromleitung mit dreiphasigem Isolationsschema Abbildung 4 - Nahaufnahme des Mittelphasenisolators


Nahaufnahme des Mittelphasenisolators.Schnittansicht des Mittelphasenisolators mit Glasfaser- und Silikongummikomponenten

Abbildung 5 - Nahaufnahme des Mittelphasenisolators. Abbildung 6 - Schnittansicht des Mittelphasenisolators
mit Glasfaser- und Silikonkautschukkomponenten



3D-Modell des Isolators

Abbildung 7 - 3D-Modell des Isolators

Studie

Das elektrostatische Modul von EMS wird verwendet, um das elektrische Feld, das Verschiebungsfeld, das Potential und die elektrostatische Kraftdichte zu berechnen. Außerdem wird von EMS ein wichtiger Parameter berechnet, der der Sicherheitsfaktor ist. Der Parameter wird verwendet, um die Durchschlagspannung von Materialien ohne Konditor zu identifizieren.
Materialien
Bei der elektrostatischen Analyse von EMS ist die erforderliche Materialeigenschaft die relative Permittivität und die Durchschlagfestigkeit, wie in Tabelle 1 gezeigt.

Komponenten/Körper Material Relative Permittivität Spannungsfestigkeit
Kontakt 1 Kupfer 1 Keiner
Bodenkontakt Kupfer 1 Keiner
Dirigent Aluminium 1 Keiner
Kontakt 2 Kupfer 1 Keiner
Isolator Silikongummi 4 25.00e + 006 V/m
Ballaststoff Fiberglas 5.5 60,00e + 006 V/m
Aufhänger Aluminium 1 Keiner
Inner_Air Luft 1 3,00e + 006 V/m
Outer_Air Luft 1 3,00e + 006 V/m
Tabelle 1 - Materialtabelle, relative Permittivität und Durchschlagfestigkeit

Ergebnisse

Die Ordner enthalten das elektrische Feld E, die elektrische Verschiebung D, die Potentialverteilung V, die Kraftdichte F und den oben genannten Sicherheitsfaktor. Die Ergebnistabelle enthält die elektrostatische Energie und die Gesamtladung in den festen Spannungskörpern. Darüber hinaus können alle Ergebnisse in verschiedenen Formaten wie Streifen-, Vektor-, Kontur-, Schnitt-, Linien- und Schnittdiagrammen dargestellt werden. Die Ergebnisse können einfach exportiert und seziert werden.
Nachdem alle Komponenten außer der Faser und dem Isolator ausgeblendet wurden, wird das folgende Diagramm des elektrischen Feldes (Abbildung 8) erhalten:

Elektrisches Feld im Isolator und in der Faser (Randdiagramm)

Abbildung 8 - Elektrisches Feld im Isolator und in der Faser (Randdiagramm)

Entwicklung des elektrischen Feldes zwischen zwei Punkten am Ende der Faser
Abbildung 9 - Entwicklung des elektrischen Feldes zwischen zwei Punkten am Ende der Faser


Potenzial im gesamten Modell

Abbildung 10 - Potenzial im gesamten Modell


Sicherheitsfaktor

Abbildung 11 - Sicherheitsfaktor

Wie in der Abbildung (Abbildung 11) oben gezeigt, beträgt der Maximalwert 0,378. In unserem Modell liegt also keine Durchbruchspannung an.

Fazit

Um zu prüfen, ob eine Durchbruchspannung vorliegt, wird der Ordner Sicherheitsfaktor in den EMS-Ergebnissen verwendet. Es gibt den Wert des Verhältnisses zwischen elektrischem Feld und Spannungsfestigkeit in einem bestimmten Punkt an. Wenn der Sicherheitsfaktor 1 erreicht, besteht an diesem Punkt die Gefahr einer Durchbruchspannung. Das elektrostatische Modul von EMS hilft, die Durchbruchspannung und den Koronaeffekt in solchen Anwendungen zu vermeiden.

Verweise

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Insulator_(electricity)