По полупроводящей резине вопрос, для
КГЭШ.

Помогите советом, кто в курсе по резине.

Требования: по полупроводящему экрану кабеля типа КГЭШ - сопротивление 1500 Ом/км, экран накладывается поверх изоляции на токопроводящую жилу. При удельном электрическом сопротивлении электропроводящей резины типа РЭ-2, по ТУ 16.К73.018, в пределах 0,01-100 Ом*м (10000-100000000 Ом*мм2/м), эту норму в 1500 Ом/км невозможно осуществить, по моим подсчетам.

Объясняю почему:
Например, берем токопроводящую жилу сечением 120 мм2. Тогда сечение, приблизительное, полупроводящего экрана - 30 мм2.
Удельное электрическое сопротивление для расчета берем минимальное - 0,01 Ом*м или 10000 Ом*мм2/м.
Тогда сопротивление полупроводящего экрана R=p*L/S=10000*1000/30=333333 Ом/км, но никак это не 1,5 кОм/км.

Обратный расчет:
р=1500*30/1000=45 Ом мм2/м =45/1000000 Ом*м=45Е-06 Ом*м.
Это слишком маленькая величина удельного объемного сопротивления, что бы ее можно получить на полупроводящей резине.

---

Непонятная какая то картина с резиновыми кабелями и с резиновыми технологиями. Сколько людей переспросил одни не знают, именно этот вопрос, другие говорят, что мы так всю жизнь делаем, а что да как они не знают, третьи молчат и долго думают.
При этом часто говорят, что Вам это никто не скажет, типа это же резина. Обращайтесь в Томск.
Что действительно мало кто знает, а кто знает не скажет, или все запущено с резиной, настолько специфические знания или как, пролейте свет на истину кто нибудь.
Я уже около года пытаюсь узнать.

---

на СПЭ кабелях, если не ошибаюсь это компенсируется применением металлического экрана в дополнении к экструдированному...
на резине - х.з.

---

а можно вопрос.... Вам зачем это знать?

---

Когда то у нас была резиновая линия, решили вспомнить как это было.
Для СПЭ эта величина оговаривается 100 Ом*см.
Это как я понимаю нормально для пластмассы, но для случая с нормой 1500 Ом/км это слишком много, нужно меньше, а меньше удельное сопротивление производитель материала говорит что это нереально.

---

Вопрос:
а Вы наличие центрального заземляющего проводника в кабеле учитывали? Он все-таки электрически связан с экранами фаз...

---

У заземляющей жилы, которая может быть от 2,5 до 16 мм2, сопротивление соответственно от 7,41 до 1,15 Ом/км. Не похоже, маловато будет.
Мысль конечно верная. Ток к/з должен иметь контур с низким сопротивлением. Так оно и есть, но тут есть нюансы. Вероятно меры предприняты, по усилению требований безопасности от поражения током, если произойдет механическое повреждение изоляции то к/з не миновать. Без полупроводящего слоя по изоляции, может к/з и не произойти, будет зависеть от расположения места повреждения изоляции и заземляющей жилы при работе кабеля.
Даже интересно как то становится, нездоровый интерес появляется. Где же собака порылась.
Причем, говорят что реальное сопротивление 900 Ом/км, даже можно 300 получить, при удельном где то около 0,8 Ом*м.
Но как это получается, у меня не выходит, и ошибку никто не может указать с кем я говорил.
Еще интересно, на мелком сечении, типа 4 мм2, там же сечение экрана еще меньше, так как толщина экрана та же, что и на 120 мм2, а норма то по сопротивлению одна для всех случаев.

---

Наличие металлического экрана обусловлено следующими обстоятельствами:
1. Создание нулевого потенциала на поверхности электропроводящего полимерного слоя. Для этого металлический экран заземляют с одного или с двух концов кабеля.
2. Необходимость отвода в землю емкостных токов (зарядных токов). Экструдированный электропроводящий экран не может обеспечить отвод емкостного тока, так как не допускает продольных токов.
3. В режимах коротких замыканий по металлическому экрану протекает ток короткого замыкания.

---

Норма по ТУ - не более 150, толщина экрана должна быть расчитана таким образом, чтобы эту норму выдержать.

---

Нет, неправильно написала. Толщина ни при чем. Дело не в том, что резина, а в том, что материал полупрорводящий и наверно так напрямую считать не совсем корректно. Надо подумать.

---

Попробуйте расчитать как сопротивление изоляции:
R=ρ/2π *Ln(r2/r1)*10степень-11, где r2 - радиус по изоляции, r1-радиус по экрану. Расчетная величина получится в МОм/км.
Но при этом как Вы понимаете сама величина проводимости, которая в расчет закладывается имеет разброс пять порядков Имеете полное право взять среднее значение.

---

опечатка: где r1 - радиус по изоляции, r2-радиус по экрану.

---

Электрическое сопротивление экрана 1,5 кОм, п 1.4.3, только не расписано на какую длину, нужно смотреть ГОСТ 17492, вероятнее всего там стандартно на 1 км.

---

Немного не согласен с Вами уважаемая Zadira, а так хотелось верить, что Ваша идея поможет.
Я сделал, как Вы советовали, таки прикинул что получится, интересно кстати.
Вы все верно сказали, только пропустили в формуле длину, которая находится в знаменателе, т. е. с ростом длины сопротивление падает.
Формула определения электрического сопротивления изоляции, все таки выглядит так Rиз=ρ/2πL *Ln(r2/r1).
Формула для электрического сопротивления проводников Rтпж=p*L/S. Где длина находится в числителе, т. е. с ростом длины сопротивление растет.
Я так думаю, что электрическое сопротивление полупроводника, должно расти, с ростом длины и последняя формула более оправдана, для использования в данном случае.
Хотя случай действительно непонятный, с одной стороны изоляция с другой стороны проводник.
Вот что получается по Вашему варианту расчета:
Rиз=0,01/2π1000 *Ln(11,47/10,78)=0,1Е-06 Ом/км=0,0001 Ом/м.
Слишком мало, что Вы думаете.

---

Задача достаточно серьезная, мы имеем называемую гетерогенную среду. Это такая серьезная тема, что тут порылись (ваша терминология) и Виннер и Максвел и Ландау и много великих.
Само резина и есть гетерогенная среда, так это по сути механическая смесь и что самое сложное в этом материале химическая смесь разных компонентов. Поэтому и значение удельного электрического сопротивления резины имеет такой разброс, однако внизу удельное сопротивление близко к металлу, а вверху к диэлектирику. Поэтому у Вас есть теоретическое право посчитать на некой заданной длине значение сопротивление как среднее между этими двумя. Если бы я писала диссертацию, то так бы и сделала, пусть кто-либо опроверг бы.

---

Задача поддалась. На ровном месте, как говорится, такие проблемы.
Все дело в формулировках ТУ, как много значит правильно писать документы, без возможности двояко толковать требования и с корректной формулировкой.
Задача оказалась простая по исполнению.
Нужно было достать ГОСТ на методы испытаний и понять его. Хотя он тоже криво написан.
Как выйти на погонное сопротивление так и не понятно из текста.
Суть проблемы.
В тексте ТУ ясно написано: электрическое сопротивление экранов основных жил кабелей при температуре 20 должно быть не более 1,5 кОм.
Упоминания про жилу, заземления нет и близко. Как оказывается сопротивление нулевой жилы учитывается, так как при испытаниях к ней нужно подключатся с одной стороны. Только догадаться об этом можно из схемы испытаний.
Я по простоте душевной первое время думал, что нулевая жила не причем, и не мог понять, почему отличия на порядки в сопротивлении.

Как оказалось Вадим правильно советовал, учесть сопротивление по меди заземляющей жилы, получается какая то последовательно – параллельная схема замещения, которая усредняет большое сопротивление полупроводящей резины, и маленькое сопротивление по меди.

Мне не понятно молчание большого числа коллег кабельщиков, в этом вопросе. Это же не на гипотезу Пуанкаре искать ответ, вопрос времени и обстоятельств.

Или многие думают, что они не скажут и никто не узнает.

Zadire и Вадиму мое почтение и уважение.

---

Lyhokind,объясни мне, тупому, про какое 1500 Ом/км сопротивление идёт речь ?
Это - минимум или максимум ?
Оно поперечное ( то есть между жилой и экраном) или продольное ( если убрать жилы, броню и экран )?

добавлено 22.03.2010 в 12:12

Мне почему-то представялется более естественным, что 1500 Ом/км - это минимальное сопротивление утечки жила-экран.
Разумеется, если изоляция жилы - не сплошь (полу)проводящая, а только верхним слоем , прилегающем к экрану. Скажем 0,5-1 ии.
А между ним и жилой - обычная резина ( миллиметров 2-10 мм в зависимости от рабочего напряжения).
Тогда все загадки как-то исчезают .

---

- сопротивление полупроводящего резинового слоя, наложенного поверх изоляции скрученных жил
- это максимальное сопротивление которое должно быть,
- как я понимаю оно продольно-поперечное.
Брони и других экранов в конструкции нет.

---

По-моему, это какая-то непонятица.
Хотя бы по той причпне, что нельзя предложить однозначный метод его измерения.

Поперечное понятно: погрузил кабель в рассол и измерил сопротивление жила-вода.

Продольное тоже : отрезал , скажем, десяток см кабеля, вытянул жилу и измерил его продольное сопротивление ( скажем, с помомщью 4-х зондов).

А вот как ты собираешься измерить( да и просто определить) продольно-поперечное ?
Что это такое ?

Тем паче, что у рассматриваемых тобой структур оно наверняка анизотропное.
К тому же тензор проводимости (сопротивления) , скорее всего, имеет только два главных значения: именно продольное и поперечное (точнее, три, но два из них - поперечных оси кабеля - совпадают) .

---

Один электрод, по схеме, вводится с одной стороны кабеля в полупроводящий слой, второй электрод подключается к заземляющей жиле с другой стороны кабеля.
Получается измерение двух сопротивлений включенных как то параллельно, или последовательно-параллельно. То есть заряд сначала стекает с полупроводящего слоя поперечно на заземляющую жилу, продольная величина протекающего заряда по полупроводящему слою незначительна, в силу большого сопротивления полупроводящего слоя, затем заряд течет по заземляющей жиле продольно, величина протекающего заряда значительная в силу небольшого сопротивления нулевой жилы. Вот и выходит поперечно – продольно.
Имеем набор сопротивлений, как то соединенных, сначала последовательно, потом параллельно, одно большое порядка тысячи Ом, второе десятки Ом, эквивалентная схема замещения из этих сопротивлений и должна давать величину не более 1,5 кОм/км.
Я так думаю.

---

Судя по такому описанию, получается, видимо, просто поперечное сопротивление изоляции, так как продольной его составляющей можно пренебречь. Сапакойна.
Как при этом оценить сопротивление полупроводящего компонента изоляции - пока не понятно.
Во всяком случае, нужно ещё одно независимое измерение.

Например, как показано на рисунке.
Тут надо задать ток J ( скажем,10 ма) и измерить пару напряжений U1 и U2 . При этом U2, скажем, на расстоянии 1 м от U1.

Тогда можно будет расшифровать тензор сопротивления изоляции : R продольное и R поперечное.

---

---

Еще необходимо учитывать переходное сопротивление контакта между медью нулевой жилы и резиновым полупроводящим слоем.

---

Для четырех-контактного метода этого не нужно ( это сопротивление роли неиграет).

добавлено 23.03.2010 в 18:47

Если, конечо, использовать достаточно высокоомный вольметр для измерения U1 и U2 ( думаю, любой цифровой годится)..

---

Что такое тензор сопротивления, это как я понимаю что то вроде трехмерного сопротивления, где взять определение и соответствующее выражение для него.

---

Можно и так сказать: тензор характеризует некоторое объёмное анизотропное сопротивление. То есть такое, величина котрого зависит от направления.
( сиречь, не скаляр и даже не вектор , как ,к примеру, у диода).
Поэтому у каждого тензора есть по меньшей мере 3 главных компонента ( которые, кстати, с осями координат могут и не совпадать!) .

Рассматриваемый случай - один из самых простых. Тут у тензора всего два компонента: продольный и поперечный ( точнее, два поперечных, но они совпадают).
С помощью метода, который я изобразил на картинке, оба эти компонента можно определить.
Если интересно, могу расписать расчётные формулы.

---

Интересно, распишите формулы, если можно.

---

По-моему, так не стоит усложнять, когда наоборот необходимо упростить по возможности. А именно, для измерения сначала погонного сопротивления экрана отдельной изолированной жилы, ее вмести с экраном необходимо отделить от остального кабеля и, прежде всего, от оголенной заземляющей жилы (на схеме - центральной) и от соседних экранированных жил и групп жил. Взяв для измерения длину образца не менее, например, 10м (или более) можно достаточно точно измерить погонное сопротивление экрана жилы (чем больше длина, тем меньше влияние неоднозначности контактного сопротивления в зонах соединения с экраном. Для пересчета в объемное сопротивление потребуется измерение геометрических параметров экрана. Во всяком случае, ошибок в несколько порядков так можно избежать.

Чтобы вообще абстрагироваться от этих сопротивлений и вообще контактных явлений, используют четрырёхконтакный способ:
два токовых для ввода в объект известного тока
два потенциальных, отнесённых от них на достаточное расстояние, - для измерения падения напряжения на объекте.

Для кабельных приложений это может быть существенно, так как сопротивление (токовых) контактов может быть соизмеримо с сопротивлением объекта.
Кроме того ,контакты греются, возникают (паразитные) термоэдс и другие подарочки .

В то время как сопротивлением потенциальынх контактов можно пренебречь ( особенно при работе с мостовыми измерителями или цифровыми вольтметрами, обрдуованными высоомными входами).

---