DIN 53483 Badanie materiałów izolacyjnych – Oznaczanie właściwości dielektrycznych

Norma „DIN 53483 Badanie materiałów izolacyjnych – Oznaczanie właściwości dielektrycznych”, wydana przez Niemiecki Instytut Normalizacyjny (DIN), składa się z następujących podnorm opublikowanych pod tym samym tytułem:

• Norma „DIN 53483-1 Część 1: Definicje, informacje ogólne” jest normą branżową opracowaną do badania materiałów izolacji elektrycznej. Norma ta definiuje terminologię, podstawowe zasady i ogólne procedury pomiaru właściwości dielektrycznych materiałów izolacyjnych stosowanych w zastosowaniach elektrycznych i elektronicznych. Chociaż została później zastąpiona, odegrała znaczącą rolę historyczną w normalizacji badań izolacji elektrycznej w Niemczech i wpłynęła na późniejsze normy DIN, IEC i ISO.

Materiały izolacyjne muszą zapobiegać niepożądanemu przepływowi prądu, zachowując jednocześnie stabilne parametry elektryczne w zmiennych warunkach środowiskowych. Celem normy DIN 53483-1 jest zapewnienie:

• Standaryzowana terminologia badań dielektrycznych.
• Ogólne wytyczne dotyczące pomiaru właściwości dielektrycznych.
• Standaryzowane procedury przygotowywania próbek.
• Spójne raportowanie właściwości izolacji elektrycznej.

Norma ta ustanawia wspólne zasady testowania, umożliwiające producentom i laboratoriom porównywanie materiałów izolacyjnych przy zastosowaniu powtarzalnych metod.

Norma DIN 53483-1 ma zastosowanie do materiałów izolacyjnych narażonych na działanie sinusoidalnych pól elektrycznych prądu przemiennego. Zamiast definiować konkretne badanie laboratoryjne, norma ta dostarcza podstawowych informacji niezbędnych do pomiaru właściwości dielektrycznych. Norma ta wspiera określanie:

• Względna przenikalność elektryczna (stała dielektryczna)
• Współczynnik strat dielektrycznych
• Współczynnik dystrybucji
• Wskaźnik strat
• Ogólne właściwości dielektryczne materiałów izolacyjnych.

Właściwości te są niezbędne do oceny właściwości elektrycznych tworzyw sztucznych, polimerów, laminatów, ceramiki, izolacji papierowej i kompozytowych materiałów izolacyjnych.

Jego właściwości dielektryczne są następujące:

• Względna przenikalność elektryczna (stała dielektryczna): Względna przenikalność elektryczna mierzy, jak skutecznie materiał magazynuje energię elektryczną w porównaniu z próżnią. Wyższe stałe dielektryczne są pożądane w przypadku następujących komponentów:
  • kondensatory
  • Systemy izolacji elektrycznej
  • Płytki drukowane
  • Sprzęt wysokiego napięcia
• Współczynnik strat dielektrycznych: Współczynnik strat dielektrycznych wskazuje, ile energii elektrycznej jest przekształcane w ciepło pod wpływem zmiennego pola elektrycznego. Niska strata dielektryczna jest istotna, ponieważ redukuje:
  • Isı üretimi
  • Straty mocy
  • Degradacja materiału
  • Obniżona wydajność elektryczna
• Współczynnik strat: Współczynnik strat wyraża stosunek energii utraconej do energii zmagazynowanej podczas pracy prądu przemiennego. Niższy współczynnik strat zazwyczaj oznacza:
  • Lepsza jakość izolacji.
  • Niższe ogrzewanie wewnętrzne
  • Wyższa niezawodność elektryczna w dłuższej perspektywie.
• Wskaźnik strat: Wskaźnik strat łączy stałą dielektryczną i stratę dielektryczną w jednym parametrze, umożliwiając ocenę wydajności izolacji w warunkach zmiennego pola elektrycznego.

Norma DIN 53483-1 ma zastosowanie do wielu materiałów izolacyjnych, w tym:

• Tworzywa termoplastyczne
• Tworzywa termoutwardzalne
• Laminaty elektryczne
• Żywice epoksydowe
• Izolacja gumowa
• Izolatory ceramiczne
• Papier elektryczny
• Kompozyty z włókna szklanego
• Izolacja na bazie miki
• Folie polimerowe

Właściwości dielektryczne oceniane zgodnie z normą DIN 53483-1 mają istotne znaczenie w następujących sektorach:

• Sprzęt elektryczny:
  • Transformatory
  • Rozdzielnice
  • izolatory
  • Wyłączniki automatyczne
• Elektronika:
  • Płytki drukowane
  • kondensatory
  • Obudowy półprzewodników
  • Złącza
• Automobilowy:
  • Silniki elektryczne
  • Okablowanie wysokiego napięcia
  • Izolacja baterii
  • Komponenty pojazdów elektrycznych
• Lotnictwo i kosmos:
  • Systemy okablowania samolotów
  • Kompozyty izolacyjne elektryczne
  • Zespoły elektroniczne wymagające wysokiej niezawodności.
• Produkcja przemysłowa:
  • Silniki elektryczne
  • generatory
  • Izolacja kabla
  • oprzyrządowanie

Głównym celem normy DIN 53483-2 jest zapewnienie jednolitej i powtarzalnej metody oceny właściwości dielektrycznych materiałów izolacyjnych przy wybranych częstotliwościach standardowych. Norma ta umożliwia producentom i laboratoriom:

• Aby zapewnić spójny pomiar właściwości dielektrycznych.
• Porównanie różnych materiałów izolacyjnych w tych samych warunkach.
• Sprawdzanie zgodności ze specyfikacjami materiałowymi.
• W celu wsparcia rozwoju produktu i zapewnienia jakości.
• Aby ocenić wydajność izolacji w określonych zastosowaniach elektrycznych.

W odróżnieniu od ciągłych pomiarów częstotliwości, norma ta koncentruje się na testowaniu przy trzech reprezentatywnych częstotliwościach, obejmując szeroki zakres praktycznych zastosowań.

Norma DIN 53483-2 ma zastosowanie do stałych materiałów izolacyjnych, w tym tworzyw sztucznych, kompozytów, laminatów, ceramiki, izolacji papierowych i materiałów gumowych. Norma ta określa częstotliwość, z jaką należy przeprowadzać badania:

• 50 Hz: Dotyczy systemów przesyłu i dystrybucji energii.
• 1 kHz: Oznacza zastosowania przemysłowe o średniej częstotliwości.
• 1 MHz: Dotyczy częstotliwości radiowych i sprzętu elektronicznego.

Testy wykonywane przy tych dyskretnych częstotliwościach umożliwiają praktyczną ocenę parametrów dielektrycznych bez konieczności przeprowadzania kompletnej analizy odpowiedzi częstotliwościowej.

Celem niniejszej normy jest zdefiniowanie podstawowych charakterystyk elektrycznych:

• Względna przenikalność elektryczna (stała dielektryczna): Względna przenikalność elektryczna wskazuje na zdolność materiału do magazynowania energii elektrycznej w polu elektrycznym. Materiały o stabilnej stałej dielektrycznej są preferowane w przypadku:
  • kondensatory
  • Płytki drukowane
  • Izolacja kabla
  • Podłoża elektroniczne
• Współczynnik strat dielektrycznych: Współczynnik strat mierzy ilość energii elektrycznej przekształconej w ciepło podczas pracy prądu przemiennego. Niski współczynnik strat zazwyczaj oznacza:
  • Skuteczna izolacja
  • Niższa strata mocy
  • Zmniejszone wytwarzanie ciepła
  • Poprawiona niezawodność długoterminowa
• Strata dielektryczna: Strata dielektryczna to całkowita energia tracona w materiale izolacyjnym pod wpływem przemiennego napięcia elektrycznego. Nadmierna strata dielektryczna może prowadzić do:
  • Przegrzanie podzespołu
  • Obniżona wydajność elektryczna
  • Wczesne starzenie się w izolacji
  • Niższa niezawodność sprzętu.

Norma DIN 53483-2 znalazła szerokie zastosowanie w branżach, w których istotna jest izolacja elektryczna:

• Inżynieria elektryczna:
  • Transformatory mocy
  • Rozdzielnica
  • Wyłączniki automatyczne
  • Izolatory wysokiego napięcia
• Elektronika:
  • Płytki drukowane
  • kondensatory
  • Obudowy półprzewodników
  • Złącza
• Automobilowy:
  • Silniki elektryczne
  • Izolacja kabla
  • Systemy akumulatorów pojazdów elektrycznych
  • Jednostki sterujące elektroniczne
• Lotnictwo:
  • Okablowanie samolotu
  • Systemy izolacji o wysokiej niezawodności
  • Awionika
• Produkcja przemysłowa:
  • Produkcja kabli
  • Laminaty izolacyjne
  • Związki polimerowe
  • Kompozytowe systemy izolacyjne

Głównym celem normy DIN 53483-3 jest standaryzacja ogniw pomiarowych stosowanych w badaniach dielektrycznych płynów izolacyjnych. Zamiast definiować samą metodę pomiaru, norma ta koncentruje się na zapewnieniu, że ogniwo pomiarowe spełnia następujące wymagania:

• Zapewnia dokładne i powtarzalne pomiary dielektryczne.
• Utrzymuje stabilną geometrię elektrody.
• Kompatybilny z pomiarami do 100 MHz.
• Można go szybko i dokładnie czyścić pomiędzy testami.
• Minimalizuje błędy pomiarowe spowodowane konfiguracją testu.

Standaryzacja celi pomiarowej pozwala laboratoriom na uzyskiwanie porównywalnych wyników pomiarów stałej dielektrycznej i strat dielektrycznych niezależnie od producenta sprzętu.

Norma DIN 53483-3 dotyczy ogniw pomiarowych stosowanych do:

• Materiały izolacyjne elektryczne w stanie ciekłym
• Oleje izolacyjne
• Syntetyczne płyny dielektryczne
• Silikonowe płyny uszczelniające
• Topliwe masy izolacyjne
• Inne płyny izolacyjne oceniane w zakresie częstotliwości do 100 MHz.

Norma ta dotyczy przede wszystkim wymagań dotyczących konstrukcji, czyszczenia i oceny ogniw pomiarowych, nie dotyczy natomiast samej procedury testowania elektrycznego.

W testach dielektrycznych cela pomiarowa stanowi interfejs między urządzeniem testowym a próbką cieczy. Prawidłowo zaprojektowana cela pomiarowa zapewnia:

• Pole elektryczne jest dobrze zdefiniowane.
• Odstęp między elektrodami pozostaje stały.
• Pomiary pojemności są powtarzalne.
• Minimalizuje się pojemność upływu.
• Zmniejszono zewnętrzne zakłócenia elektromagnetyczne.

Bez stosowania standardowych ogniw pomiarowych, te same ciecze badane w różnych laboratoriach mogą dawać znacząco różne wartości dielektryczne.

Norma DIN 53483-3 wspiera pomiary różnych ważnych parametrów elektrycznych:

• Względna przenikalność elektryczna (stała dielektryczna): Względna przenikalność elektryczna wskazuje, jak skutecznie płyn izolacyjny magazynuje energię elektryczną. Jest ona ważna dla:
  • Oleje transformatorowe
  • Płyny kondensatorowe
  • Systemy izolacji wysokiego napięcia
  • Chłodziwa elektryczne
• Współczynnik strat dielektrycznych: Współczynnik strat dielektrycznych mierzy ilość energii elektrycznej przekształcanej w ciepło w płynie podczas pracy prądu przemiennego. Niska strata dielektryczna oznacza:
  • Wysoka jakość izolacji.
  • Lepsza wydajność elektryczna
  • Zmniejszone starzenie cieplne
  • Dłuższa żywotność
• Współczynnik strat: Współczynnik strat wyraża stosunek strat dielektrycznych do zmagazynowanej energii elektrycznej. Niski współczynnik strat zazwyczaj oznacza:
  • Czysty płyn izolacyjny
  • Niskie zanieczyszczenie
  • Dobre właściwości dielektryczne
  • Stabilne właściwości elektryczne

Norma DIN 53483-3 ma zastosowanie we wszystkich sektorach wykorzystujących materiały izolacyjne w stanie płynnym:

• Sektor energii elektrycznej:
  • Oleje transformatorowe
  • Rozdzielnica wysokiego napięcia
  • Transformatory wypełnione olejem
  • horoskop
• Elektronika:
  • Płyny dielektryczne kondensatorów
  • Wrażliwe płyny izolacyjne
  • Materiały referencyjne laboratoryjne
• Przemysł chemiczny:
  • Rozwój płynów dielektrycznych
  • Formuła płynu izolacyjnego
  • Testy kontroli jakości
• Laboratoria badawcze:
  • Charakterystyka materiału
  • Badania właściwości dielektrycznych
  • Badania odpowiedzi częstotliwościowej

Nasza organizacja, dysponująca kompetentną i doświadczoną kadrą, od wielu lat rozumie potrzeby swoich klientów, zapewniając im zaawansowane usługi testowe, których potrzebują, oraz wspierając ich we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym zakresie świadczymy również usługi testowe zgodne z normą DIN 53483.