8. WYNIKI POMIARÓW I ANALIZ
8.3. Pomiary w zależności od stopnia zestarzenia
Ostatnim analizowanym czynnikiem, mogącym wpływać na właściwości cieplne cieczy elektroizolacyjnych, był ich stopień zestarzenia. Do badań przygotowano próbki trzech rodzajów cieczy elektroizolacyjnych: oleju mineralnego, estru syntetycznego oraz estru naturalnego. Pomiary właściwości cieplnych przeprowadzono dla cieczy, których poziom zestarzenia odpowiadał cieczom nowym oraz zestarzonym, w zakresie temperatury od 25ºC do 80ºC. Próbki cieczy przygotowane zostały zgodnie z procedurą przedstawioną w podrozdziale 7.4. Na podstawie otrzymanych wyników, podobnie jak w podrozdziale 8.1 i 8.2, wyznaczone zostały współczynniki przejmowania ciepła α analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. Współczynniki te posłużyły do wyznaczenia spadku temperatury w cieczy ΔTciecz, na który składał się spadek temperatury pomiędzy izolacją papierową uzwojeń a cieczą ΔTpap.-ciecz oraz spadek temperatury pomiędzy cieczą a kadzią ΔTciecz-kadź.
W tabeli 8.17 i na rysunku 8.15 przedstawiono wyniki pomiarów współczynnika przewodności cieplnej właściwej λ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zestarzenia i temperatury. Jak wynika z tabeli i rysunku stopień zestarzenia nie miał znaczącego wpływu na przewodność cieplną λ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. W temperaturze 25ºC przewodność cieplna nowego oleju mineralnego oraz nowego estru naturalnego nie zmieniła się. Z kolei przewodność cieplna nowego estru syntetycznego wynosiła 0,158 W·m-1·K-1, a zestarzonego 0,157 W·m-1·K-1, co oznacza, że przewodność zestarzonego estru zmalała o 0,6%. W temperaturze 80ºC przewodność cieplna nowego oleju mineralnego wynosiła 0,126 W·m-1·K-1, a zestarzonego 0,127 W·m-1·K-1. Oznacza to, że przewodność zestarzonego oleju wzrosła o 0,8%. Przewodność cieplna estru syntetycznego nie uległa zmianie. Natomiast przewodność cieplna nowego estru naturalnego wynosiła 0,175 W·m-1·K-1, a zestarzonego 0,177 W·m-1·K-1. Oznacza to, że przewodność zestarzonego estru naturalnego wzrosła o 1,1%.
Tab. 8.17. Współczynnik przewodności cieplnej właściwej λ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zestarzenia i temperatury T
Rodzaj cieczy Stopień zestarzenia
Współczynnik przewodności cieplnej właściwej λ [W·m-1·K-1]
25ºC 40ºC 60ºC 80ºC
Wzrost temperatury od 25ºC do 80ºC spowodował spadek przewodności cieplnej λ badanych cieczy elektroizolacyjnych. Przewodność cieplna nowego oleju mineralnego zmalała o 5,3%, a zestarzonego o 4,5%. Z kolei przewodność cieplna nowego estru syntetycznego zmalała o 4,4%, a zestarzonego o 3,8%. Przewodność cieplna nowego estru naturalnego zmalała o 3,8%, a zestarzonego o 2,7%.
Rys. 8.15. Zależność współczynnika przewodności cieplnej właściwej λ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych od stopnia zestarzenia i temperatury T
W tabeli 8.18 i na rysunku 8.16 przedstawiono wyniki pomiarów lepkości kinematycznej υ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zestarzenia i temperatury.
Analizując przedstawione informacje można stwierdzić, że zestarzenie wpływało na lepkość badanych cieczy elektroizolacyjnych. W temperaturze 25ºC lepkość nowego oleju mineralnego wynosiła 17,08 mm2·s-1, a zestarzonego 19,09 mm2·s-1. Z kolei lepkość nowego estru syntetycznego wynosiła 55,14 mm2·s-1, a zestarzonego 54,43 mm2·s-1. Lepkość nowego estru naturalnego wynosiła 56,29 mm2·s-1, a zestarzonego 60,36 mm2·s-1. Oznacza to, że w analizowanej temperaturze lepkość zestarzonego oleju wzrosła o 11,8%, a zestarzonego estru naturalnego o 7,2% w stosunku do nowej cieczy. Natomiast lepkość zestarzonego estru syntetycznego zmalała o 1,3% w stosunku do estru nowego. W temperaturze 80ºC lepkość nowego oleju mineralnego wynosiła 3,73 mm2·s-1, a zestarzonego 3,43 mm2·s-1. Natomiast lepkość nowego estru syntetycznego wynosiła 8,11 mm2·s-1, a zestarzonego 8,04 mm2·s-1. Lepkość nowego estru naturalnego wynosiła 11,50 mm2·s-1, a zestarzonego 12,08 mm2·s-1. Zatem w rozpatrywanej temperaturze lepkość zestarzonego oleju mineralnego była większa o 8,7%, a zestarzonego estru naturalnego o 5% od lepkości cieczy nowych. Z kolei lepkość zestarzonego estru naturalnego była o 0,9% mniejsza od lepkości nowego estru.
Wzrost lepkości oleju mineralnego i estru naturalnego należy wiązać z faktem, że w wyniku starzenia cieczy elektroizolacyjnych wzrasta ich liczba kwasowa. Wzrostowi liczby kwasowej towarzyszy wzrost lepkości spowodowany wzrostem oporu tarcia wewnętrznego cieczy. Ponadto, do wzrostu lepkości mogły się również przyczynić powstałe w trackie procesu starzenia produkty utleniania cieczy (osady i szlamy). Z kolei obniżenie lepkości estru syntetycznego wynika prawdopodobnie ze wzrostu zawilgocenia cieczy spowodowanego jej zestarzeniem.
Tab. 8.18. Lepkość kinematyczna υ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zestarzenia i temperatury T
Rodzaj cieczy Stopień zestarzenia
Lepkość kinematyczna υ [mm2·s-1]
25ºC 40ºC 60ºC 80ºC
Olej mineralny nowy 17,08 9,59 5,37 3,43
zestarzony 19,09 10,66 5,86 3,73
Ester syntetyczny nowy 55,14 28,25 14,02 8,11
zestarzony 54,43 27,89 13,85 8,04
Ester naturalny nowy 56,29 32,66 18,29 11,50
zestarzony 60,36 34,64 19,22 12,08
Wraz ze wzrostem temperatury z 25ºC do 80ºC malała lepkość kinematyczna υ wszystkich badanych cieczy elektroizolacyjnych. Lepkość nowego i zestarzonego oleju mineralnego zmalała o 85%. Z kolei lepkość nowego i zestarzonego estru syntetycznego zmalała o 80%. Lepkość nowego i zestarzonego estru naturalnego zmalała o 80%.
Rys. 8.16. Zależność lepkości kinematycznej υ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych od stopnia zestarzenia i temperatury T
W tabeli 8.19 i na rysunku 8.17 przedstawiono wyniki pomiarów ciepła właściwego cp
analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zestarzenia oraz temperatury. Jak wynika z tabeli i rysunku wraz ze wzrostem zestarzenia zmianie uległo ciepło właściwe analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. W temperaturze 25ºC ciepło właściwe nowego oleju mineralnego wynosiło 1902 J·kg-1·K-1, a zestarzonego 1972 J·kg-1·K-1. Natomiast ciepło właściwe nowego estru syntetycznego wynosiło 1905 J·kg-1·K-1, a zestarzonego 2046 J·kg-1·K-1. Z kolei ciepło właściwe nowego estru naturalnego wynosiło 2028 J·kg-1·K-1, a zestarzonego 2012 J·kg-1·K-1. Jak zatem widać ciepło właściwe zestarzonego oleju mineralnego i zestarzonego estru syntetycznego wzrosło odpowiednio o 3,7% i 7,4% w stosunku do ciepła nowych cieczy. Z kolei ciepło właściwe zestarzonego estru naturalnego zmniejszyło się o 0,8% w stosunku do ciepła właściwego nowego estru naturalnego. W temperaturze 80ºC ciepło właściwe nowego oleju mineralnego wynosiło 2187 J·kg-1·K-1, a zestarzonego 2271 J·kg-1·K-1. Ciepło właściwe nowego estru syntetycznego równe było 2149 J·kg-1·K-1, a zestarzonego 2316 J·kg-1·K-1. Natomiast ciepło właściwe nowego estru naturalnego wynosiło 2259 J·kg-1·K-1, a zestarzonego 2237 J·kg-1·K-1. Oznacza
to, że w rozpatrywanej temperaturze ciepło właściwe zestarzonego oleju mineralnego i zestarzonego estru syntetycznego wzrosło odpowiednio o 3,8% i 7,8% w stosunku do ciepła właściwego nowych cieczy elektroizolacyjnych. Natomiast ciepło właściwe zestarzonego estru naturalnego zmalało o 1,0% w stosunku do ciepła właściwego nowego estru.
Wzrost ciepła właściwego oleju mineralnego i estru syntetycznego w wyniku starzenia, mimo wzrostu ich liczby kwasowej, spowodowany był prawdopodobnie wzrostem zawartości wody. Z kolei w przypadku estru naturalnego, mimo wzrostu zawilgocenia w wyniku starzenia, zmniejszenie ciepła właściwego wynikało prawdopodobnie z powstałych w trakcie procesu starzenia produktów utleniania cieczy, których ciepło właściwe jest znacznie mniejsze od ciepła właściwego czystego estru naturalnego.
Tab. 8.19. Ciepło właściwe cp analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zestarzenia i temperatury T
Rodzaj cieczy Stopień zestarzenia
Ciepło właściwe cp [J·kg-1·K-1]
25ºC 40ºC 60ºC 80ºC
Olej mineralny nowy 1902 1974 2077 2187
zestarzony 1972 2045 2153 2271
Ester syntetyczny nowy 1905 1964 2052 2149
zestarzony 2046 2111 2208 2316
Ester naturalny nowy 2028 2082 2166 2259
zestarzony 2012 2063 2145 2237
Rys. 8.17. Zależność ciepła właściwego cp analizowanych cieczy elektroizolacyjnych od stopnia zestarzenia i temperatury T
Wzrost temperatury od 25ºC do 80ºC skutkował wzrostem ciepła właściwego wszystkich badanych cieczy elektroizolacyjnych. W przypadku nowego i zestarzonego oleju mineralnego ciepło właściwe wzrosło o 15%. Z kolei w przypadku nowego i zestarzonego estru syntetycznego ciepło właściwe wzrosło o 13%. Ciepło właściwe nowego i zestarzonego estru naturalnego wzrosło o 11%.
W tabeli 8.20 i na rysunku 8.18 przedstawiono wyniki pomiarów gęstości ρ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zestarzenia i temperatury. Analizując dane zawarte w tabeli i na rysunku można stwierdzić, że zestarzenie nie wpływa na wartość
gęstości cieczy elektroizolacyjnych. W temperaturze 25ºC gęstość nowego oleju mineralnego wynosiła 867 kg·m-3, a zestarzonego 866 kg·m-3. Oznacza to, że gęstość zestarzonego oleju mineralnego zmalała o 0,1% w stosunku do gęstości nowego oleju. Gęstość estru syntetycznego i estru naturalnego nie uległa zmianie. W temperaturze 80ºC gęstość nowego oleju mineralnego wynosiła 832 kg·m-3, a zestarzonego 831 kg·m-3. Oznacz to, że gęstość zestarzonego oleju mineralnego zmalała o 0,1% w stosunku do gęstości nowego oleju.
Gęstość estru syntetycznego i estru naturalnego, podobnie jak w poprzednim przypadku, nie uległa zmianie.
Wraz ze wzrostem temperatury od 25ºC do 80ºC zauważalny był spadek gęstości wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. Niezależnie od stopnia zestarzenia, gęstość badanych cieczy elektroizolacyjnych zmalała o 4,0% w przypadku oleju mineralnego, o 3,9% w przypadku estru syntetycznego oraz o 4,0% w przypadku estru naturalnego.
Tab. 8.20. Gęstość ρ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zestarzenia i temperatury T
Rodzaj cieczy Stopień zestarzenia
Gęstość ρ [kg·m-3]
25ºC 40ºC 60ºC 80ºC
Olej mineralny nowy 867 857 845 832
zestarzony 866 856 844 831
Ester syntetyczny nowy 964 953 940 926
zestarzony 964 953 939 926
Ester naturalny nowy 917 908 892 880
zestarzony 917 908 892 880
Rys. 8.18. Zależność gęstości ρ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych od stopnia zestarzenia i temperatury T
W tabeli 8.21 oraz na rysunku 8.19 przedstawiono wyniki pomiarów współczynnika rozszerzalności cieplnej β analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zestarzenia i temperatury. Analizując dane zawarte w tabeli i na rysunku można zauważyć, że stopień zestarzenia cieczy nie spowodował zmian jej rozszerzalności cieplnej.
W temperaturze 25ºC rozszerzalność cieplna oleju mineralnego i estru syntetycznego, niezależnie od stopnia zestarzenia, nie zmieniła się. Z kolei współczynnik rozszerzalności cieplnej nowego estru naturalnego wynosił 0,00074 K-1, a zestarzonego 0,00075 K-1. Oznacza
to, że współczynnik rozszerzalności zestarzonego estru naturalnego wzrósł o 1,4%
w stosunku do współczynnika rozszerzalności estru nowego. Natomiast w temperaturze 80ºC współczynnik rozszerzalności cieplnej nowego oleju mineralnego wynosił 0,00080 K-1, a zestarzonego 0,00079 K-1. Oznacza to, że w rozpatrywanej temperaturze współczynnik rozszerzalności zestarzonego oleju mineralnego zmniejszył się o 1,3%
w stosunku do rozszerzalności nowego oleju. Rozszerzalność cieplna estru syntetycznego oraz estru naturalnego nie uległa zmianie.
Tab. 8.21. Współczynnik rozszerzalności cieplnej β analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zestarzenia i temperatury T
Rodzaj cieczy Stopień zestarzenia
Współczynnik rozszerzalności cieplnej β [K-1]
25ºC 40ºC 60ºC 80ºC
Olej mineralny nowy 0,00075 0,00076 0,00078 0,00080
zestarzony 0,00075 0,00076 0,00077 0,00079
Ester syntetyczny nowy 0,00076 0,00077 0,00078 0,00079
zestarzony 0,00076 0,00077 0,00078 0,00079
Ester naturalny nowy 0,00074 0,00076 0,00078 0,00080
zestarzony 0,00075 0,00076 0,00078 0,00080
Rys. 8.19. Zależność współczynnika rozszerzalności cieplnej β analizowanych cieczy elektroizolacyjnych od stopnia zestarzenia i temperatury T
Wzrost temperatury od 25ºC do 80ºC powodował wzrost współczynnika rozszerzalności cieplnej wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. Rozszerzalność cieplna nowego oleju mineralnego wzrosła o 6,7%, a zestarzonego o 5,3%. Z kolei rozszerzalność nowego i zestarzonego estru syntetycznego wzrosła o 3,9%. Rozszerzalność nowego estru naturalnego wzrosła o 8,1%, a zestarzonego o 6,7%.
W tabeli 8.22 i na rysunku 8.20 przedstawiono wartości współczynnika przejmowania ciepła αpap.-ciecz, z kolei w tabeli 8.23 i na rysunku 8.21 przedstawiono wartości współczynnika przejmowania ciepła αciecz-kadź. Współczynniki przejmowania ciepła obliczono na podstawie wyżej opisanych właściwości cieplnych cieczy elektroizolacyjnych. Powierzchniowe obciążenie cieplne przyjęto jak w podrozdziale 8.1.
W tabeli 8.22 oraz na rysunku 8.20 przedstawiono współczynnik αpap.-ciecz w zależności od stopnia zestarzenia cieczy elektroizolacyjnej i temperatury. Współczynnik ten obliczono
przyjmując, że powierzchniowe obciążenie cieplne izolacji papierowej uzwojeń wynosi 3000 W·m-2. Jak wynika z tabeli i rysunku zestarzenie cieczy elektroizolacyjnych wpłynęło na wartość współczynnika αpap.-ciecz wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych.
W temperaturze 25ºC współczynnik przejmowania ciepła nowego oleju mineralnego wynosił 97,93 W·m-2·K-1, a zestarzonego 96,06 W·m-2·K-1. Natomiast współczynnik przejmowania ciepła nowego estru syntetycznego wynosił 82,09 W·m-2·K-1, a zestarzonego 83,57 W·m-2·K-1. Z kolei współczynnik przejmowania ciepła nowego estru naturalnego wynosił 87,35 W·m-2·K-1, a zestarzonego 85,95 W·m-2·K-1. Oznacz to, że w rozpatrywanej temperaturze współczynnik przejmowania ciepła zestarzonego oleju mineralnego i zestarzonego estru naturalnego zmniejszył się odpowiednio o 1,9% i 1,6% w stosunku do nowych cieczy. Natomiast współczynnik przejmowania ciepła zestarzonego estru syntetycznego wzrósł o 1,8% w stosunku do nowego estru. W temperaturze 80ºC
względem cieczy nowych. Z kolei współczynnik przejmowania ciepła zestarzonego estru syntetycznego wzrósł o 2,1% w stosunku do nowego estru. Można zatem stwierdzić, że przy obciążeniu cieplnym równym 3000 W·m-2, zestarzenie cieczy elektroizolacyjnych skutkuje pewnym obniżeniem skuteczności chłodzenia urządzeń wypełnionych olejem mineralnym lub estrem naturalnym oraz wzrostem skuteczności chłodzenia urządzeń wypełnionych estrem syntetycznym.
Tab. 8.22. Współczynnik przejmowania ciepła αpap.-ciecz analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zestarzenia i temperatury T
Rodzaj cieczy Stopień zestarzenia
Współczynnik przejmowania ciepła αpap.-ciecz [W·m-2·K-1]
Zakładając, że powierzchniowe obciążenie cieplne izolacji papierowej uzwojeń wynosi 3000 W·m-2 wzrost temperatury od 25ºC do 80ºC skutkował wzrostem współczynnika αpap.-ciecz wszystkich badanych cieczy elektroizolacyjnych. W przypadku oleju mineralnego współczynnik przejmowania ciepła nowego oleju wzrósł o 51%, a zestarzonego o 53%.
Współczynnik przejmowania ciepła nowego i zestarzonego estru syntetycznego wzrósł o 63%.
Natomiast współczynnik przejmowania ciepła nowego estru naturalnego wzrósł o 51%, a zestarzonego o 52%.
Rys. 8.20. Zależność współczynnika przejmowania ciepła αpap.-ciecz analizowanych cieczy elektroizolacyjnych od stopnia zestarzenia i temperatury T
W tabeli 8.23 i na rysunku 8.21 przedstawiono współczynnik αciecz-kadź w zależności od stopnia zestarzenia cieczy elektroizolacyjnej i temperatury. Współczynnik ten obliczono przyjmując, że powierzchniowe obciążenie cieplne wewnętrznej części kadzi wynosi 150 W·m-2. Analizując dane zawarte w tabeli i na rysunku można stwierdzić, że zestarzenie miało wpływ na wartość współczynnika αciecz-kadź wszystkich badanych cieczy elektroizolacyjnych. W temperaturze 25ºC współczynnik przejmowania ciepła nowego oleju mineralnego wynosił 46,29 W·m-2·K-1, a zestarzonego 45,41 W·m-2·K-1. Natomiast współczynnik przejmowania ciepła nowego estru syntetycznego wynosił 38,82 W·m-2·K-1, a zestarzonego 39,52 W·m-2·K-1. Z kolei współczynnik przejmowania ciepła nowego estru naturalnego wynosił 41,28 W·m-2·K-1, a zestarzonego 40,63 W·m-2·K-1. Oznacza to, że współczynnik przejmowania ciepła zestarzonego oleju mineralnego i zestarzonego estru naturalnego zmniejszyły się odpowiednio o 1,9% i 1,6% względem cieczy nowych.
Natomiast współczynnik przejmowania ciepła estru syntetycznego wzrósł o 1,8% względem nowego estru. W temperaturze 80ºC współczynnik przejmowania ciepła nowego oleju mineralnego wynosił 70,08 W·m-2·K-1, a zestarzonego 69,27 W·m-2·K-1. Z kolei współczynnik przejmowania ciepła nowego estru syntetycznego wynosił 63,11 W·m-2·K-1, a zestarzonego 64,43 W·m-2·K-1. Natomiast współczynnik przejmowania ciepła nowego estru naturalnego wynosił 62,40 W·m-2·K-1, a zestarzonego 61,82 W·m-2·K-1. Jak zatem widać, współczynnik przejmowania ciepła zestarzonego oleju mineralnego i zestarzonego estru naturalnego zmniejszył się odpowiednio o 1,2% i 0,9% względem współczynnika przejmowania ciepła nowych cieczy. Natomiast współczynnik przejmowania ciepła zestarzonego estru syntetycznego wzrósł o 2,1% względem estru nowego.
Przyjmując, że powierzchniowe obciążenie cieplne q4 wynosi 150 W·m-2 wzrost temperatury od 25ºC do 80ºC skutkował wzrostem współczynnika przejmowania ciepła wszystkich badanych cieczy elektroizolacyjnych. Współczynnik przejmowania ciepła wzrósł o 51% w przypadku nowego oleju mineralnego i o 53% w przypadku oleju zestarzonego.
Z kolei współczynnik przejmowania ciepła nowego i zestarzonego estru syntetycznego wzrósł o 63%. Współczynnik przejmowania ciepła nowego estru naturalnego wzrósł o 51%, a zestarzonego o 52%.
Tab. 8.23. Współczynnik przejmowania ciepła αciecz-kadź analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zestarzenia i temperatury T
Rodzaj cieczy Stopień zestarzenia Współczynnik przejmowania ciepła αciecz-kadź
[W·m-2·K-1]
25ºC 40ºC 60ºC 80ºC
Olej mineralny nowy 46,29 53,38 62,18 70,08
zestarzony 45,41 52,64 61,40 69,27
Ester syntetyczny nowy 38,82 45,96 54,79 63,11
zestarzony 39,52 46,79 55,94 64,43
Ester naturalny nowy 41,28 47,53 55,31 62,40
zestarzony 40,63 46,89 54,49 61,82
Rys. 8.21. Zależność współczynnika przejmowania ciepła αciecz-kadź analizowanych cieczy elektroizolacyjnych od stopnia zestarzenia i temperatury T
Zestawiając ze sobą powyższe wiadomości można stwierdzić, że zestarzenie wpływało na wartość współczynnika przejmowania ciepła analizowanych cieczy elektroizolacyjnych.
W temperaturze 25ºC współczynnik przejmowania ciepła (αpap.-ciecz i αciecz-kadź) zestarzonego oleju mineralnego zmniejszyły się odpowiednio o 1,9% w stosunku do oleju nowego.
Z kolei współczynnik przejmowania ciepła zestarzonego estru syntetycznego wzrósł o 1,8% w porównaniu ze współczynnikiem przejmowania ciepła nowego estru. Natomiast współczynnik przejmowania ciepła zestarzonego estru naturalnego zmniejszył się o 1,6%
w stosunku do estru nowego. W temperaturze 80ºC, podobnie jak w poprzednim przypadku, zaobserwowano spadek wartości współczynnika przejmowania ciepła oleju mineralnego i estru naturalnego oraz wzrost współczynnika przejmowania ciepła estru syntetycznego.
Współczynnik αpap.-ciecz zestarzonego oleju mineralnego zmniejszył się o 1,1%, a współczynnik αciecz-kadź o 1,2% w stosunku do oleju nowego. Z kolei współczynnik przejmowania ciepła zestarzonego estru syntetycznego wzrósł o 2,1%, a zestarzonego estru naturalnego zmniejszył się o 0,9% w stosunku do cieczy nowych, niezależnie od przyjętego obciążenia cieplnego.
Wraz ze wzrostem temperatury od 25ºC do 80ºC zaobserwować można wzrost współczynnika przejmowania ciepła wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych.
Niezależnie od przyjętego powierzchniowego obciążenia cieplnego współczynnik przejmowania ciepła badanych cieczy wzrosły o tę samą wartość procentową. Współczynnik
przejmowania ciepła nowego oleju mineralnego wzrósł o 51%, a zestarzonego o 53%. Z kolei współczynnik przejmowania ciepła nowego i zestarzonego estru syntetycznego zwiększył się o 63%. Współczynnik przejmowania ciepła nowego estru naturalnego wzrósł o 51%, a zestarzonego o 52%.
W tabeli 8.24 przedstawiono obliczone spadki temperatury pomiędzy izolacją papierową uzwojeń a cieczą ΔTpap.-ciecz, spadek temperatury pomiędzy cieczą a wewnętrzną częścią kadzi ΔTciecz-kadź oraz całkowity spadek temperatury w cieczy elektroizolacyjnej ΔTciecz. Analizując dane zawarte w tabeli można stwierdzić, że zestarzenie skutkowało wzrostem spadku temperatury w oleju mineralnym i estrze naturalnym oraz spadkiem temperatury w estrze syntetycznym. W przypadku oleju mineralnego spadek temperatury wynosił 25,2ºC dla oleju nowego i 25,5ºC dla oleju zestarzonego. Oznacza to, że zestarzenie oleju mineralnego powodowałoby pogorszenie warunków chłodzenia urządzenia i wzrost temperatury najgorętszego miejsca w transformatorze (ang. hot spot) o 0,3ºC w stosunku do cieczy nowej.
W przypadku estru syntetycznego zestarzenie wywierało pozytywny wpływ na skuteczność chłodzenia urządzenia. Dla zestarzonego estru syntetycznego całkowity spadek temperatury w cieczy wyniósłby 28,1ºC i byłby o 0,5ºC niższy niż w przypadku estru nowego. Natomiast w przypadku zestarzonego estru naturalnego, podobnie jak w przypadku oleju mineralnego, całkowity spadek temperatury w cieczy wyniósłby 28,8ºC i byłby o 0,5ºC wyższy niż w przypadku nowego estru. Oznacza to, że zestarzenie cieczy spowodowałoby pogorszenie warunków chłodzenia transformatora wypełnionego estrem naturalnym.
Tab. 8.24. Obliczone spadki temperatury pomiędzy izolacją papierową a cieczą ΔTpap.-ciecz, pomiędzy cieczą a
Analizując przedstawione w podrozdziale wyniki pomiarów i obliczeń można stwierdzić, że zestarzenie cieczy elektroizolacyjnych wpływa na ich skuteczność chłodzenia.
W zależności od temperatury zestarzenie spowodowało zmniejszenie współczynnika przejmowania ciepła o około 1,0-2,0% w przypadku oleju mineralnego i o około 1,0-1,6% w przypadku estru naturalnego. Z kolei w przypadku estru syntetycznego zestarzenie spowodowało około 2% wzrost współczynnika przejmowania ciepła. Zmniejszenie współczynnika przejmowania ciepła oleju mineralnego i estru naturalnego wynika ze wzrostu ich lepkości kinematycznej spowodowanej zestarzeniem cieczy. Ponadto, w przypadku estru naturalnego, zmniejszeniu uległo również jego ciepło właściwe. Zestarzenie nie wpłynęło na przewodność cieplną, gęstość oraz rozszerzalność cieplną analizowanych cieczy elektroizolacyjnych.
Wzrost temperatury wpływał na wartość właściwości cieplnych wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych niezależnie od ich stopnia zestarzenia. Podobnie, jak w poprzednich przypadkach, wzrost temperatury powodował zmniejszenie przewodności cieplnej, lepkości i gęstości oraz wzrost ciepła właściwego oraz współczynnika rozszerzalności cieplnej badanych cieczy elektroizolacyjnych. Wraz ze wzrostem temperatury od 25ºC do 80ºC zaobserwowano wzrost współczynnika przejmowania ciepła wszystkich badanych cieczy elektroizolacyjnych. W przypadku cieczy zestarzonych wzrost ten wyniósł 53% dla oleju mineralnego, 63% dla estru syntetycznego oraz 52% dla estru naturalnego.