Was ist ein Verlustfaktor?

Was ist ein Verlustfaktor?

Der Verlustfaktor ist ein elektrischer Test, der den Gesamtzustand eines Isoliermaterials definiert.

Ein di-elektrisches Material ist ein Material, das Elektrizität schlecht leitet, aber ein elektrostatisches Feld effizient unterstützt. Wenn ein elektrisch isolierendes Material einem elektrostatischen Feld ausgesetzt wird, bilden die entgegengesetzten elektrischen Ladungen im di-elektrischen Material Di-Pole.

Ein Kondensator ist ein elektrisches Gerät, das eine elektrische Ladung speichert, indem es ein dielektrisches Material zwischen zwei leitende Platten legt. Das Ground Wall Insulation (GWI)-System zwischen den Motorwicklungen und dem Motorrahmen bildet einen natürlichen Kondensator. Die herkömmliche Methode zur Prüfung des GWI besteht darin, den Wert des Widerstands gegen Erde zu messen.

Dies ist eine sehr wertvolle Messung zur Ermittlung von Schwachstellen in der Isolierung, gibt aber keinen Aufschluss über den Gesamtzustand des gesamten GWI-Systems.

Der Dissipationsfaktor liefert zusätzliche Informationen über den Gesamtzustand des GWI.

In der einfachsten Form, wenn ein dielektrisches Material einem Gleichstromfeld ausgesetzt wird, werden die Dipole im Dielektrikum verschoben und so ausgerichtet, dass das negative Ende des Dipols zur positiven Platte und das positive Ende des Dipols zur negativen Platte hingezogen wird.

Ein Teil des Stroms, der von der Quelle zu den leitenden Platten fließt, richtet die Dipole aus und erzeugt Verluste in Form von Wärme, und ein Teil des Stroms entweicht durch das Dielektrikum. Diese Ströme sind ohmsche Ströme und verbrauchen Energie, das ist der IR-Widerstandsstrom. Der Rest der
Strom wird auf den Platten gespeichert und entladen zurück in das System, dieser Strom ist kapazitiver Strom IC.

Bei einem Wechselstromfeld verschieben sich diese Dipole periodisch, wenn sich die Polarität des elektrostatischen Feldes von positiv zu negativ ändert. Diese Verschiebung der Dipole erzeugt Wärme und verbraucht Energie.

Vereinfacht gesagt ist der Strom, der die Dipole verschiebt und über das Dielektrikum entweicht, resistives IR, der Strom, der gespeichert wird, um die Dipole in Ausrichtung zu halten, kapazitives IC.

Der Verlustfaktor ist das Verhältnis des ohmschen Stroms IR zum kapazitiven Strom IC. Diese Prüfung wird häufig bei elektrischen Geräten wie Elektromotoren, Transformatoren, Leistungsschaltern, Generatoren und Kabeln eingesetzt, um die kapazitiven Eigenschaften des Isoliermaterials der Wicklungen und Leiter zu bestimmen. Wenn sich die GWI mit der Zeit verschlechtert, wird sie widerstandsfähiger, was zu einem Anstieg der IR-Menge führt. Durch die Verschmutzung der Isolierung ändert sich die Dielektrizitätskonstante des GWI, was wiederum dazu führt, dass der Wechselstrom ohmscher und weniger kapazitiv wird, wodurch sich auch der Verlustfaktor erhöht. Der Verlustfaktor einer neuen, sauberen Isolierung liegt in der Regel bei 3 bis 5 %, ein DF von mehr als 6 % deutet auf eine Veränderung des Zustands der Geräteisolierung hin.

Wenn Feuchtigkeit oder Verunreinigungen im GWI oder sogar in der die Wicklungen umgebenden Isolierung vorhanden sind, führt dies zu einer Veränderung der chemischen Zusammensetzung des dielektrischen Materials, das für die Isolierung des Geräts verwendet wird. Diese Änderungen führen zu einer Veränderung des DF und der Kapazität gegen Erde.

Ein Anstieg des Verlustfaktors deutet auf eine Veränderung des Gesamtzustands der Isolierung hin. Der Vergleich von DF und Kapazität gegen Erde hilft, den Zustand von Isoliersystemen im Laufe der Zeit zu bestimmen. Die Messung des Verlustfaktors bei einer zu hohen oder zu niedrigen Temperatur kann zu unausgewogenen Ergebnissen führen und Berechnungsfehler verursachen.

Der IEEE-Standard 286-2000 empfiehlt die Prüfung bei einer Umgebungstemperatur von 25 Grad Celsius oder 77 Grad Fahrenheit.