Харьковская государственная академия icon

Харьковская государственная академия




НазваХарьковская государственная академия
Сторінка3/3
Дата23.06.2012
Розмір0.61 Mb.
ТипЛабораторная работа
1   2   3
^

Контрольные вопросы


1. Объясните, как производится классификация материалов по стойкости к действию дуги постоянного тока.

2. Дайте определение дугостойкости и электроизоляционных материалов.

3. Укажите параметры, характеризующие стойкость материалов к действию дуги переменного тока.

4. Перечислите требования, предъявляемые к образцам испытуемых материалов.

5. Укажите факторы, которые могут оказывать влияние на стойкость материалов к действию дуги переменного тока.

  1. Объясните назначение резистора в электрической схеме для испытания материалов к действию дуги переменного тока.


Л и т е р а т у р а : [4, с. 397-400].


Л а б о р а т о р н а я р а б о т а №7

^ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАЗРЯДЫ ПО ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ДИЭЛЕКТРИКА


  1. Цель работы

Используя экспериментальные установки, изучить физику возникновения электрического разряда на поверхности твердого диэлектрика и влияние удельной поверхностной емкости на развитие разряда.


  1. Общие положения

Многообразие изоляционных конструкций с твердым диэлектриком может быть сведено к трем характерным случаям (рис. 7.1).


Рис.7.1.Характерные расположения твердого диэлектрика в электрическом поле.

При размещении диэлектрика в однородном поле (рис. 7.1, а) поверхность раздела диэлектрика и воздуха расположена вдоль силовых линий напряженности электрического поля (Е). на рис. 7.1, б и 7.1, в показано положение диэлектрика в конструкциях с неоднородным полем. В первом случае (рис. 7.1, б) во всех точках поверхности диэлектрика, за исключением очень малых ее участков вблизи электродов, тангенциальная составляющая напряженности поля Е , в другом случае (рис. 7.1, в) - наоборот.

В зависимости от формы электрического поля на характер развития разряда и величину разрядного напряжения оказывают влияние различные факторы.

При помещении диэлектрика в однородное поле естественно было бы предположить, что, так как постоянство напряженности поля не изменяется, пробой может произойти в любом месте, а разрядное на­пряжение окажется таким же, как и для чисто воздушного промежутка. Однако в действительности разряд происходит всегда по поверхности диэлектрика и имеет вид скользящих термоионизированных светящихся каналов. Такой разряд называется скользящим.

Значительную роль в снижении разрядных напряжений играет адсорбированная влага. Материалы, обладающие большой поверхностной гигроскопичностью (стекло, бакелизированная бумага), дают большее снижение разрядных напряжений, чем малогигроскопич­ные материалы (парафин, винипласт).

Вместе с тем имеет значение длительность приложения напряжения. Большее по сравнению с импульсами снижение электрической прочности при приложении постоянного или переменного напряжения свидетельствует об относительно медленном развитии процесса.

Адсорбированная поверхностью диэлектрика влага содержит диссоциированные ионы. В электрическом поле сравнительно медленно (из-за малой проводимости увлажненного слоя) происходит перераспределение зарядов на поверхности диэлектрика. Поле вблизи электродов усиливается, а в середине промежутка ослабляется. В результате этого величина разрядного напряжения уменьшается. При импульсах электрическое поле в промежутке не успевает существенно исказится, и поэтому величина разрядного напряжения снижается в меньшей мере.

Помимо увлажнения поверхности диэлектрика большое влияние на величину разрядного напряжения могут оказывать воздушные прослойки между диэлектриком и электродами. В этих прослойках из-за разницы в диэлектрических проницаемостях воздуха и диэлектрика создается местное увеличение напряженности поля и возникает ионизационный процесс. Продукты ионизации выходят на поверхность, что приводит к значительному (иногда вдвое и более) снижению разрядного напряжения.

Таким образом, под однородным электрическим полем понимается такое поле, у которого плотность электрических силовых линий напряженности Е, пересекающих площадку, расположенную перпендикулярно линиям поля, одинакова во всех точках.

В реальных конструкциях такого поля не существует из-за указанных искажений, а также краевых эффектов, шероховатостей и т. д., поэтому более точное название однородного поля - квазиоднородное поле («квази» - почти).

Расположение диэлектрика, показанное на рис. 7.1,б, характерно для опорных изоляторов. Электрическое поле в этой конструкции неоднородно, поэтому разрядные напряжения ниже, чем в случае, показанном на рис. 7.1,а.

Гигроскопичные свойства диэлектрика в этом случае мало влияют на величину разрядных напряжений, поскольку процессы на его увлажненной поверхности могут лишь несколько увеличить и без того значительную неоднородность поля. Неплотное прилегание диэлектрикам к электродам в реальных конструкциях обязательно устраняется с помощью цементирующих замазок или прокладок.

Нижний электрод (фланец) опорного изолятора обычно бывает соединен с заземленными конструкциями, имеющими значительные размеры. Вследствие этого напряженность поля у фланца уменьшается и разряд начинается с другого электрода (шапки), находящегося под высоким потенциалом.

В конструкции, показанной на рис. 7.1,в, характерной для проходных изоляторов, у короткого электрода при относительно небольшом напряжении возникает коронный разряд в виде полоски ровного и неяркого свечения.

Коронный разряд - разряд в локальном промежутке неоднородного поля, возникающий в зоне наибольшей концентрации силовых линий напряженности электрического поля.

При увеличении напряжения область коронирования расширяется и на поверхности диэлектрика появляются многочисленные слабо светящиеся каналы (стримеры), направленные в сторону противоположного электрода. Эта форма стримерного разряда обусловливает скользящий разряд.

Чем выше величина тока в канале скользящего разряда, тем выше проводимость канала и потенциал на его конце, тем быстрее растет длина скользящего разряда и ниже оказывается разрядное напряжение.

Величина тока при переменном напряжении определяется емкостью канала разряда по отношению к противоположному электроду. При одинаковых приложенных напряжениях ток в канале будет тем значительнее, чем больше величина этой емкости. Очевидно, чем больше емкость, тем ниже должно быть разрядное напряжение при постоянстве расстояния между электродами по поверхности диэлектрика.

В качестве величины, характеризующей емкость канала, принимается удельная поверхностная емкость, т. е. емкость единицы поверхности, по которой развивается разряд, по отношению к противоположному электроду.

Для приближенного расчета напряжений поверхностного разряда могут быть использованы следующие эмпирические формулы:

а) при отсутствии нормальной составляющей напряженности электрического поля

(7.1)

где U - разрядное напряжение, кВ;

l - разрядное расстояние, см;

б) напряжение начальных скользящих разрядов при наличии нормальной составляющей напряженности электрического поля (формула Рота)

(7.2)

где С - удельная поверхностная емкость, представляющая собой емкость единицы поверхности, на которой развивается разряд, по отношению к противоположному электроду, Ф/см2.

Для плоского диэлектрика величина удельной поверхностной емкости

, (7.3)

где r - относительная диэлектрическая проницаемость

(5,5 ... 5,7 - фарфор, стекло; 5,3 ... 5,5 - бакелит):

h - толщина диэлектрика, см.

Для полного цилиндрического диэлектрика

, (7.4)

где D и d - наружный и внутренний диаметры диэлектрика, см.


  1. Приборы и оборудование

Упрощенная экспериментальная схема установки показана на рис. 7.2.


Рис. 7.2. Принципиальная электрическая схема установки


Источником напряжения промышленной частоты служит испытательный трансформатор аппарата АИИ-70 на 50 кВ (действующее значение). Напряжение его регулируется с помощью автотрансформатора и измеряется со стороны низшего напряжения вольтметром PV1. Рубильник служит для коммутации напряжения испытательной установки и создания видимого разрыва.

Для получения разрядных напряжений в однородном поле используется промежуток между двумя дисками с закругленными краями (электроды Роговского). В промежуток помещаются диэлектрические цилиндры разной высоты h, сделанные из гигроскопического и малогигроскопического материалов (рис. 7.1,а).

К материалам, обладающим большой гигроскопичностью, относятся стекло, бакелизированная бумага. К малогигроскопичным материалам относятся парафин, винипласт и др.

Разрядные напряжения по поверхности диэлектрика при помещении его в неоднородное поле с преобладающей тангенциальной преобладающей изучаются на конструкции, изображенной на рис. 7.3,а. Элек­троды представляют собой металлические кольца 1, расстояние между которыми можно изменять в широких пределах. В качестве твердого диэлектрика используются стеклянные, фарфоровые или бакелитовые трубки.

Изучение разрядных напряжений в неоднородном поле с большой нормальной составляющей проводится по конструкции, показанной на рис. 7.3,б.

Для увеличения нормальной составляющей внутрь трубки вводится заземлённый электрод 3 таким образом, чтобы внутренний конец его находился примерно посередине трубки. Перемещая кольцо 2 по поверхности трубки, можно менять расстояние l между электродами. Удельная поверхностная емкость в этом устройстве не изменяется.


Рис.7.3. Установка для проведения опытов


  1. Порядок выполнения работы

1. Перед началом работы ознакомится со схемой установки, расположением ее элементов и объектов испытания и правилами безопасной работы на установке.

2. Подключить к испытательному трансформатору в качестве испытуемого объекта установку с электродами Роговского (Рис.7.1,а).

3. Изменяя расстояние между электродами, определить значения разрядных напряжений. Измеренные значения занесите в табл. 7.1.


Т а б л и ц а 7.1

Значения разрядных напряжений промежутка

Расстояние между электродами, l, см

Воздушный промежуток

Диэлектрики






1

2

3

4

5

гигроскопичный

малогигроскопичный







1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

Разрядное напряжение Up, см


































Средний гради-

ент напряжения

Е, кВ/см


































  1. Определить разрядные напряжения промежутка с помещенным между электродами твёрдым диэлектриком, сначала выполненным из гигроскопического, а затем из малогигроскопического диэлектрика. Результаты измерений занести в табл. 7.1. построить график зависимости . Определить средние разрядные градиенты напряжения и построить графики

  2. Подключить к испытательному трансформатору в качестве испытуемого объекта установку (рис. 7.3,а), подав на один из электродов напряжение, а другой заземлив.

  3. Изменяя расстояние между электродами l, определить разрядные напряжения по поверхности диэлектрика. Величину устанавливать в пределах от 1 до 3 см. Результаты измерений занести в табл. 7.2. Построить графики зависимости и .

Т а б л и ц а 7.2

Значения разрядных напряжений по поверхности диэлектрика

Расстояние между электродами, l, см

Неоднородное поле




с преобладающей тангенциальной составляющей

с преобладающей нормальной составляющей




1

2

3

1

2

3

Разрядное напряжение , кВ



















Средний градиент напряжения ЕР, кВ/см



















7. Подключить к испытательному трансформатору в качестве испытуемого объекта установку (рис. 7.3,б), подав напряжение на электрод 2 и заземлив трубку 3.

8. Выдерживая расстояния l такими же, как в п. 6, определить значения разрядных напряжений по поверхности диэлектрика. Результаты измерений занести в табл. 7.2.

9. По результатам опытов п.п. 6, 8 построить кривые зависимости и .

10.По указанию преподавателя произвести контрольные расчеты и сопоставить результаты с измеренными значениями. Сделать выводы по работе.


Контрольные вопросы


1. Чем можно объяснить расхождение в значениях разрядного напряжения, полученных при экспериментах (табл.7.1) для различных материалов?

  1. Что такое разрядное напряжение и его физический смысл?

  2. Что такое однородное и неоднородное поля?

  3. Сопоставьте значения разрядных градиентов и объясните результаты сопоставления.

  4. Что такое корона и ее физический смысл?


Л и т е р а т у р а: [1].


^ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


1. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы. - Л.: Энергоатомиздат, 1985.

2. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов. - М.: Энергия, 1982.

3. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. - М.: Высш. шк., 1986.

  1. Справочник по электротехническим материалам: В 3т. /Под ред. Ю.В. Корицкого и др. - М.: Энергоатомиздат, 1986.



СОДЕРЖАНИЕ


Лабораторная работа1.Исследование электропроводности

твердых диэлектриков 3

Лабораторная работа 2. Определение относительной диэлек-

трической проницаемости и тангенса

угла диэлектрических потерь при

повышенных частотах 9

Лабораторная работа 3 Определение вязкости жидких

диэлектриков 16

Лабораторная работа 4 Определение основных характеристик

ферромагнитных материалов 22

Лабораторная работа 5 Исследование зависимости удельного

сопротивления проводниковых материа-

лов от температуры 29

Лабораторная работа 6 Определение дугостойкости твердых

электроизоляционных материалов 34

Лабораторная работа 7 Электрические разряды по поверхности

твердого диэлектрика 40

1   2   3

Схожі:

Харьковская государственная академия iconХарьковская государственная академия городского хозяйства
...
Харьковская государственная академия iconМинистерство образования и науки украины харьковская государственная академия городского хозяйства
Методические указания к выполнению курсовой работы «Проектирование совмещенного производства каменных и монтажных работ» (для студентов...
Харьковская государственная академия iconМетодические указания по плаванию для студентов групп отделений общей физической подготовки и спортивного совершенствования
Рецензент: доц., канд пед наук В. В. Шадрина (Харьковская государственная академия физической культуры и спорта)
Харьковская государственная академия iconМинистерство образования и науки Украины Харьковская национальная академия городского хозяйства
Харьковская национальная академия городского хозяйства по учебной дисциплине «водоотведение»
Харьковская государственная академия iconХарьковская государственная академия городского хозяйства
Индивидуальные задания и исходные данные к выполнению курсового проекта по курсу “Механика грунтов, основания и фундаменты” (для...
Харьковская государственная академия iconМинистерство образования и науки украины харьковская государственная академия городского хозяйства р. С. Ладыженская экономика туризма
Р. С. Ладыженская. Экономика туризма: Учебное пособие для студентов специальностей гостиничного хозяйства и туризма. – Харьков, 2003....
Харьковская государственная академия iconХарьковская государственная академия городского хозяйства пособие к практическим занятиям и курсовой работе по технологии очистки сточных вод и микробиологии.
Пособие к практическим занятиям и курсовой работе по “Технологии очистки сточных вод и микробиологии” (для студентов 3-4 курсов всех...
Харьковская государственная академия iconОдесская государственная академия строительства и архитектуры
Влияние масштабного фактора на формирование технологической повреждённости бетона
Харьковская государственная академия iconШеремет А. И. Донбасская государственная машиностроительная академия
Усовершенствование автоматизированной электромеханической системы для виброобработки металлических деталей
Харьковская государственная академия iconПервое информационное письмо уважаемые коллеги!
Нижегородская государственная медицинская академия мз РФ при поддержке министерства образования нижегородской области
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи