رابعاً: اختبار التفريغ الجزئي للمحول الجاف

1. تحليل شكل الموجة للتفريغ الجزئي

الجهد الكهربائي عبر مقاومة الكشف Zm (أي إشارة الكشف) صغير جدًا، ويجب تضخيمه لإعطاء قراءة واضحة على الجهاز. يمكن قياس القيمة القصوى لإشارة النبضة المُضخّمة بواسطة راسم الإشارة. بالإضافة إلى ذلك، يُمكن لراسم الإشارة تحديد طور التفريغ عند تردد الطاقة، وتحديد شكل موجة النبضة وأزمنة التفريغ، ومراقبة خصائص التفريغ الجزئي بالكامل. لتحديد الموقع التقريبي وطبيعة التفريغ، يمكن مسح راسم الإشارة أفقيًا وبيضويًا. يتم المسح الأفقي بانحراف كامل للشاشة يعادل دورة واحدة، ويتزامن مع جهد الاختبار لتحديد طور النبضة. كما يُعادل المسح البيضوي دورة واحدة من جهد الاختبار لكل دورة مسح. الشكل 4-1: رسم تخطيطي لشكل الموجة على شاشة نمطي المسح.

الشكل 4-1

في اختبار التفريغ الجزئي، بالإضافة إلى إمكانية حدوث تفريغ جزئي داخلي في العازل، قد تؤثر أيضًا وصلات الأسلاك، والموصلات الكهربائية، ومصابيح الفلورسنت، وتفريغ الهالة الكهربائية الناتج عن قطب الجهد العالي، وغيرها، على شكل موجة التفريغ الجزئي. ولذلك، من الضروري التمييز بين أشكال موجات التفريغ الجزئي والتداخلات الأخرى داخل العازل. يوضح الشكل 4-2 بعض أشكال الموجات النموذجية.

الشكل 4-2

2. تحديد طيف التفريغ الجزئي

يوضح الشكل 4-3 أنواعًا مختلفة من مخططات التذبذب للتفريغ الجزئي، والتي يتم الحصول عليها بالقرب من الجهد الابتدائي. تمثل الأشكال (أ)، (ب)، (ج)، و(د) الأنماط الأساسية للتفريغ الجزئي، بينما تمثل الأشكال (هـ)، (و)، و(ز) الأنماط الأساسية لموجات التداخل.

الشكل 4-3

في الشكل (أ)، توجد فجوة هوائية واحدة فقط عمودية على اتجاه المجال الكهربائي في البنية العازلة، وتتراكب نبضة التفريغ عند الموضع بين الذروتين الموجبة والسالبة. يتساوى تقريبًا سعة النبضة وترددها على جانبي التناظر. ولكن في بعض الأحيان، يكون عدم التناظر بنسبة 3:1 طبيعيًا. العلاقة بين التفريغ وجهد الاختبار هي أنه بعد التفريغ الأولي، يزداد التفريغ إلى مستوى معين، ثم يبقى ثابتًا مع زيادة جهد الاختبار. يكون جهد الإطفاء مساويًا تقريبًا لجهد البدء أو أقل منه بقليل.

في (ب)، يحتوي هيكل العزل على فجوات هوائية بأحجام مختلفة، وهي في الغالب هياكل عزل مصبوبة. عند تراكب نبضة التفريغ على الموضع قبل الذروتين الموجبة والسالبة، يكون سعة وتردد جانبي النبضة المتناظرين متساويين تقريبًا، ولكن في بعض الأحيان يكون عدم تناظر السعة العلوية والسفلية بنسبة 3:1 أمرًا طبيعيًا. في بداية التفريغ، يمكن تمييز نبضة التفريغ، ثم يرتفع الجهد، وتتحرك بعض نبضات التفريغ باتجاه موضع الصفر لجهد الاختبار، وفي الوقت نفسه تظهر نبضة أكبر، ويتناقص تمييز النبضة تدريجيًا حتى يتعذر تمييزها. بعد التفريغ الأولي، يزداد التفريغ بثبات مع زيادة الجهد، ويكون جهد الإطفاء مساويًا أو أقل من الجهد الأولي.

في الشكل (ج)، توجد فجوة هوائية واحدة فقط في البنية العازلة. يختلف استجابة التفريغ لهذه الفجوة على سطح القطب الكهربائي عن استجابتها في المادة العازلة. تتراكب نبضة التفريغ على ذروتي الجهد الموجبة والسالبة، ولا يكون اتساعها متناظرًا، حيث يكون تردد السعة الكبيرة منخفضًا، بينما يكون تردد السعة الصغيرة مرتفعًا. عادةً ما تكون النسبة أكبر من 3:1، وأحيانًا تصل إلى 10:1. يمكن تمييز استجابة التفريغ الكلية. بمجرد بدء التفريغ، تبقى كمية التفريغ ثابتة تقريبًا ولا تتأثر بارتفاع الجهد. يكون جهد الإطفاء مساويًا لجهد البدء أو أقل منه بقليل.
 
في (د)، (1) توجد مجموعة من الفجوات الهوائية بأحجام مختلفة على سطح القطب، لكنها من النوع المغلق؛ (2) الفجوة الكهربائية بين القطب والوسط العازل ليست مغلقة. عادةً ما تكون نسبة السعة بين الجانبين 3:1، وأحيانًا 10:1، قبل أن تتراكب نبضة التفريغ على الذروة السالبة للجهد. مع ارتفاع الجهد، يتحرك جزء من النبضة نحو الصفر. بعد بدء التفريغ، تكون دقة النبضة جيدة. مع استمرار زيادة الضغط، تنخفض الدقة حتى تصبح غير قابلة للتمييز. بعد التفريغ الأولي، تزداد سعة التفريغ تدريجيًا مع ارتفاع الجهد، ويكون جهد الإطفاء مساويًا أو أقل بقليل من الجهد الأولي. إذا استمر الجهد لمدة 10 دقائق، فسيتغير استجابة التفريغ بعض الشيء.

(هـ) مصدر التداخل هو الوسط السائل بين رأس الإبرة واللوحة المسطحة أو الأرض. يحدث التفريغ الإكليلي عند جهد منخفض، وتتراكب نبضة التفريغ على موضع ذروة الجهد. على سبيل المثال، عند الذروة السالبة، يكون مصدر الطاقة عند جهد عالٍ؛ أما عند الذروة الموجبة، فيكون مصدر الطاقة عند جهد منخفض. يساعد هذا في تحديد موضع الصفر للجهد، ويظهر زوج من النبضات بشكل متناظر عند ذروات الجهد الموجبة أو السالبة، بفواصل زمنية متساوية لكل مجموعة من نبضات التفريغ. ومع ذلك، يختلف سعة وفترة النبضات بين المجموعتين، فالمجموعة الأصغر لها نفس السعة وتكون أكثر كثافة. النبضة الأكبر لها جهد ابتدائي أقل، ويزداد التفريغ مع زيادة الجهد. الجهد الابتدائي لمجموعة من النبضات الأصغر يكون أعلى، وكمية التفريغ مستقلة عن الجهد وتبقى ثابتة. مع ارتفاع الجهد، تزداد كثافة تردد النبضات، ولكنها تظل قابلة للتمييز. ومع ارتفاع الجهد، تصبح غير قابلة للتمييز.

(و) طرف إبرة على سطح مستوٍ أو وسط غازي أرضي. يحدث التفريغ الإكليلي عند جهد منخفض، وتتراكب نبضة التفريغ على موضع ذروة الجهد. ففي الذروة السالبة، يكون مصدر الطاقة عند جهد عالٍ؛ أما في الذروة الموجبة، فيكون مصدر الطاقة عند جهد منخفض. يساعد هذا في تحديد نقطة الصفر للجهد. بعد التفريغ الأولي، يزداد الجهد وتبقى كمية التفريغ ثابتة، لكن كثافة النبضة تنتشر على كلا الجانبين ويزداد تردد التفريغ، ولكنه يظل قابلاً للتمييز. ومع ازدياد الجهد، يزداد تردد نبضات التفريغ تدريجيًا حتى يصبح غير قابل للتمييز.

(ز) تفريغ جهد التعليق. تفريغ كهربائي بين جسمين معدنيين معلقين في مجال كهربائي، أو بين جسم معدني والأرض.

يوجد نوعان من أشكال الموجات:

1. الجانبان الموجب والسالب لهما نفس سعة النبضة، ونفس الفاصل الزمني والتردد؛

2 تظهر النبضات على كلا الجانبين في أزواج، بنفس المسافة بين الأزواج، وتتحرك أحيانًا ذهابًا وإيابًا عبر خط الأساس.

هناك ثلاثة أنواع من التفريغ الأولي:

(1) تبقى كمية التفريغ دون تغيير، بغض النظر عن الجهد، ويكون جهد الإطفاء مساوياً تماماً لجهد البدء.

(2) يستمر الجهد في الارتفاع، وعند جهد معين، يختفي التفريغ فجأة. وعندما يستمر الجهد في الارتفاع ثم الانخفاض، سيعود التفريغ مرة أخرى عند الجهد الذي اختفى عنده سابقًا.

(1) مع زيادة الجهد، تنخفض طاقة التفريغ تدريجياً، وتزداد نبضة التفريغ.