Características elétricas básicas de fios e cabos

As principais características elétricas de fios e cabos incluem características medidas em tensão constante, a saber:

• resistência ôhmica de fios condutores de corrente,

• resistência de isolamento,

• capacidade.

Resistência ôhmica

A resistência ôhmica dos condutores condutores de fios e cabos é expressa em ohms e geralmente se refere a uma unidade de comprimento (m ou km) de um fio ou cabo. A resistência ôhmica, referindo-se a uma unidade de comprimento e seção transversal, é chamada de resistência e é expressa em ohm·cm.

Nas condições técnicas de fios e cabos, a resistência é expressa em ohms, referindo-se a um comprimento unitário de 1 m e a uma seção transversal de um fio de 1 mm2.

A resistência dos condutores de cobre de fios e cabos é calculada com base no valor da resistência do cobre nos produtos. Para fio não temperado (classe MT) com diâmetro de até 0,99 mm — 0,0182, com diâmetro superior a 1 mm — 0,018 — 0,0179, para fio aquecido (classe MM) de todos os diâmetros — 0,01754 ohms mm2/m.

A resistência ôhmica específica do fio de alumínio não deve ultrapassar 0,0295 ohm·mm2/m a 20°C de todas as marcas e diâmetros.

Resistência de isolamento

A resistência de isolamento é uma das características mais comuns de fios e cabos. No período inicial do desenvolvimento da tecnologia de cabo a resistência de isolamento é considerada uma característica definidora em termos de resistência à ruptura e confiabilidade dos produtos de cabo.

Naquela época, o material isolante era considerado um condutor muito ruim e, obviamente, desse ponto de vista, acreditava-se que quanto maior a resistência do isolamento, mais esse material difere do condutor e, portanto, melhor isolará um condutor .

Padrões para a resistência de isolamento de fios e cabos ainda são fundamentais em vários casos, por exemplo, para fios conectados a instrumentos de medição ou circuitos com baixa corrente de fuga. Obviamente, neste caso, é necessário exigir uma alta resistência de isolamento da mesma forma que para todos os fios e cabos de comunicação, etc.

Para cabos de energia que transmitem uma quantidade relativamente grande de energia elétrica, o vazamento como perda de energia é praticamente irrelevante se não reduzir a resistência elétrica e a confiabilidade do cabo; portanto, a resistência do isolamento para cabos de energia com isolamento de papel impregnado não é tão importante quanto para outros tipos de cabos e fios que transmitem uma quantidade relativamente pequena de energia elétrica.

Com base nessas considerações, para cabos de energia com isolamento de papel impregnado, normalmente é especificado apenas o limite inferior da resistência de isolamento aplicável a um comprimento de 1 km, por exemplo, não inferior a 50 megaohms para cabos para tensões de 1 e 3 kV e não mais que menos de 100 megohms para cabos de 6 a 35 kV a 20 °C.

A resistência de isolamento não é um valor constante — depende fortemente não apenas da qualidade dos materiais e da perfeição do processo tecnológico, mas também da temperatura e duração da aplicação da tensão durante o teste.

Para obter maior segurança na medição da resistência de isolamento, atenção especial deve ser dada à temperatura do objeto medido e à duração da tensão (eletrificação).

Em dielétricos não homogêneos, especialmente na presença de umidade, uma carga residual aparece sob a influência de uma tensão constante aplicada a eles.

Para evitar resultados incorretos, é necessário realizar uma longa descarga do cabo antes das medições, conectando os condutores do cabo ao solo e à bainha de chumbo.

Para levar os resultados das medições a uma temperatura constante, por exemplo 20 ° C, os valores obtidos são recalculados de acordo com as fórmulas, cujos coeficientes são determinados antecipadamente dependendo do material da camada de isolamento e do construção do cabo.

A dependência da resistência de isolamento com a duração da aplicação de tensão é determinada pela variação da corrente que passa pela camada de isolamento com uma tensão constante aplicada ao dielétrico. À medida que a duração da aplicação da tensão (eletrificação) aumenta, a corrente diminui.

O maior papel é desempenhado pela resistência de isolamento nos cabos de comunicação, pois determina a qualidade da transmissão do sinal no cabo e é uma das principais características. Para cabos básicos deste tipo, a resistência de isolamento é de 1000 a 5000 MΩ e diminui para 100 MΩ.

Capacidade

A capacitância também é uma das principais características dos cabos e fios, principalmente os utilizados para comunicação e sinalização.

O valor da capacitância é determinado pela qualidade do material da camada isolante e pelas dimensões geométricas do cabo. Em cabos de comunicação, onde se buscam valores de capacitância menores, a capacitância do cabo também é determinada pelo volume de ar no cabo (isolamento de papel de ar).

A medição de capacitância é atualmente usada para controlar a integridade da impregnação do cabo e suas dimensões geométricas. Em cabos de três fios de alta tensão, a capacitância do cabo é definida como uma combinação de capacitâncias parciais.

Para calcular a corrente de carga do cabo quando uma alta tensão CA é aplicada a ele e para calcular as correntes de curto-circuito, é necessário saber o valor da capacitância do cabo.

A medição da capacitância é realizada na maioria dos casos com tensão alternada e, apenas para simplificar e acelerar as medições, é usada a determinação da capacitância em corrente contínua.

Ao medir a capacitância CC, deve-se ter em mente que a capacitância do cabo, determinada pelo galvanômetro balístico a partir da descarga após carregar o cabo com tensão CC por algum tempo, dependerá da duração da carga no cabo.Normalmente, ao medir a capacitância de fios e cabos, a duração da alimentação de tensão é considerada de 0,5 ou 1 min.

Lista de características de fios e cabos que são medidos sob tensão alternada

Em tensão alternada, as seguintes características de fios e cabos são medidas:

• o ângulo de perdas dielétricas ou melhor, a tangente desse ângulo e o aumento do ângulo de perda na faixa de 30% da tensão nominal de trabalho do cabo para a tensão durante a medição;

• dependência do ângulo das perdas dielétricas com a tensão (curva de ionização);

• dependência do ângulo de perda dielétrica da temperatura (curso de temperatura);

• força elétrica;

• a dependência da rigidez dielétrica na duração da aplicação de tensão.

De acordo com os requisitos das especificações técnicas, algumas dessas características são medidas em todas as bobinas de cabo produzidas pela fábrica (testes atuais), outras apenas em pequenas amostras ou comprimentos retirados de um lote de bobinas de cabo de acordo com uma determinada velocidade (tipo testes).

Os testes atuais de cabos de alta tensão incluem: medição do ângulo de perda dielétrica e sua variação com a tensão (curva de ionização e aumento do ângulo de perda).

Os testes de tipo incluem o comportamento da temperatura e a dependência da resistência à ruptura do cabo na duração da aplicação da tensão. O teste de resistência ao impulso do isolamento do cabo também se tornou difundido.