Пояснення до роботи. Іспити на електричну міцність проводяться для однакових твердих діелектриків з метою порівняння їхніх властивостей при впливі змінної і випрямленої напруг

Іспити на електричну міцність проводяться для однакових твердих діелектриків з метою порівняння їхніх властивостей при впливі змінної і випрямленої напруг. Відповідно до цього експерименти здійснюються на двох окремих лабораторних установках: змінної напруги частотою 50 Гц із максимально можливою напругою при іспитах до 60 кВ; випрямленої напруги з максимально можливою напругою при іспитах до 50 кВ.

Живлення установок здійснюється від мережі однофазної змінної напруги 220 В.

До складу схеми установки змінної напруги (див. рис. 2.1) входять наступні основні елементи: автоматичний вимикач QF, магнітний пускач КМ, автотрансформатор Т1 (регулятор напруги), високовольтний трансформатор Т2, блок максимального струмового захисту (1), кнопки SВ1 і SВ2 для включення і відключення магнітного пускача КМ, контакти КА реле максимального струмового захисту, кіловольтметри РV1 і РV2 з різними межами виміру, що переключаються контактами КV1 і КV2 реле напруги КV, сигнальні лампи HL1, HL 2, HL З, HL 4, контакти SВЗ, SВ4, SВ5 блокувального пристрою (3) дверцяти іспитової камери (2), що містить два циліндричних електроди.

До складу схеми установки випрямленої напруги (див. рис. 2.2.) входять наступні основні елементи: автоматичний вимикач QF, магнітний пускач КМ, автотрансформатор Т1 (регулятор напруги), катодний трансформатор Т2, високовольтний трансформатор ТЗ, кенотрон VD (випрямляч), блок максимального струмового захисту (2), кнопки SB1 і SB2 для включення і відключення магнітного пускача КМ, контакти реле максимального струмового захисту КА, кіловольтметри PV1 і PV2 з різними межами виміру, що переключаються контактами тумблера SA, елементи що обмежують: резистор RR, ємність С, розрядники FV1 і FV2; два циліндричних електроди, розміщені в іспитовій камері (3) із блокувальним пристроєм (4) дверцяти іспитової камери — контактами SB3, включеними в ланцюг керування магнітного пускача КМ. Набір елементів, позначених цифрою (1), складають кенотронну установку.

де 1- блок максимального струмового захисту;

2- камера для іспиту твердих діелектриків з набо-ром електродів;

3- блокувальний пристрій дверцяти іспитової камери

Рисунок 2.1- Принципова схема для визначення електричної міцності твердих діелектриків на змінній напрузі

де 1 - кенотронна установка;

2 - блок максимального струмового захисту;

3 - камера для іспиту твердих діелектриків з набором електродів;

4 - блокувальний пристрій дверцяти іспитової камери

Рисунок 2.2- Принципова схема для визначення електричної міцності твердих діелектриків на випрямленої напрузі

Примітка. Іспити діелектриків на електричну міцність робити в обгородженої випробовувальної камері і, незалежно від роду випробувальної yстановки, строго дотримуватись вказівок до виконання лабораторної роботи і заходів щодо ТБ, які приведені нижче, що є обов'язковими і загальними для них.

3 Указівки до виконання лабораторної роботи і заходи щодо ТБ

3.1 Перевірити відсутність напруги на установці. Автоматич-ний вимикач QF повинний бути відключений.

3.2 Перевірити наявність заземлення лабораторного стенда,

3.3 Перевірити наявність розрядної штанги і її заземлення.

3.4 Автотрансформатор Т1 установити в нульове положення поворотом рукоятки проти годинної стрілки до упора.

3.5 Перевірити наявність діелектричного килимка, а також цілісність і придатність до експлуатації діелектричних рукавичок і діелектричних ботів. Відкрити дверцята іспитової камери і розрядною штангою зняти залишковий електричний заряд на електродах, попередньо одягши діелектричні рукавички і діелектричні боти.

3.6 Установити випробувальний зразок діелектрика між електродами і закрити щільно дверцята іспитової камери.

3.7 Включити автоматичний вимикач QF. При цьому загоряється сигнальна лампа HL1.

3.8 Натиснути кнопку SB1. При цьому спрацьовує магнітний пускач КМ і повинна зайнятися сигнальна лампа HL2 (на стенді установки змінної напруги повинна зайнятися також сигнальна лампа HL4). З цього моменту напруга подається на високовольтну частину установки.

3.9 Повертаючи рукоятку автотрансформатора Т1 по годинній стрілці, поступово підвищувати напругу на електродах до пробою діелектрика зі швидкістю не більш (l 2) кВ за секунду. Напругу в момент пробою записати, орієнтуючись на показання кіловольтметрів PV1 чи PV2. При пробої діелектрика в електричному ланцюгу протікає великий струм, від якого спрацьовує блок максимального струмового захисту і напруга автоматично знімається з високовольтної частини установки контактами КМ1 і КМ2 магнітного пускача КМ.

3.10 Вивести автотрансформатор Т1 у вихідний стан поворотом рукоятки проти годинної стрілки до упора і відключити автоматичний вимикач QF.

3.11 Відкрити дверцята іспитової камери, розрядною штангою зняти залишковий електричний заряд на електродах, як і в п. 3.5 і зробити заміну діелектрика чи місця розташування електродів на випробувальному діелектрику для наступного прибою.

3.12 Набір випробувальних діелектриків видається виклада-чем (надається подвійний комплект діелектриків для іспитів на змін-ній, а потім на випрямленій напругах).

3.13 Для кожного діелектрика зробити три іспити на пробій, змінюючи місце розташування електродів на діелектрику, і за отриманими значеннями пробивної напруги (U_np) визначити її середнє значення (U_пр._ср.). Перед іспитами вимірити мікрометром товщину кожного діелектрика не менш, ніж у трьох місцях і обчислити її середнє значення. Дані вимірів і іспитів занести в табл. 3.1.

Таблиця 3.1- Визначення електричної міцності твердих діелектриків

Назва діелект-рика	Род на-пру-ги	Виміряно	Розраховано
Середня товщина діелектри-ка, h	Напруга пробою,     Uпр	Середня пробивна напруга,   Uпр.ср	Абсо-лютне відхи-лення δ	Віднос-не відхи-лення Δ	Середня пробивна напруж-ність Eпр.ср
≈;=	мм	кВ	кВ	кВ	%	кВ/мм

 

Примітка:

1) За указівкою викладача для одного з видів наявних діелек-триків може бути поставлена задача встановлення залежності величини пробивної напруги (U_np) від товщини діелектрика (h). У цьому випадку результати експериментів заносяться в таблицю 3.1 окремими рядками, а по розрахунковим значенням U_пр.ср та E_пр.ср будуються залежності U_пр.ср=f(h) та E_пр.ср=f(h) для змінної та випрямленої напруги.

2) Отримані розрахункові значення E_пр.ср порівняти між собою та зі значеннями електричної міцності (E_пр.), що приводяться у підручнику, або довідковій літературі для досліджуваних діелектриків.

4 Розрахункові формули й інші рекомендації

4.1 Середню пробивну напругу (U_np._сp.) для кожного діелектрика визначати по формулі:

, кВ,

де U_np.і, — пробивна напруга діелектрика кожного з трьох іспитів, кВ

4.2 Абсолютне відхилення (d) визначати по формулі:

, кВ

4.3 Відносне відхилення (D) визначати по формулі:

4.4 Середню пробивну напруженість () - електричну міцність діелектрика, визначати по формулі:

, ,

де h — середня товщина діелектрика, мм.

Отримані розрахункові дані використовувати у висновках для повинні порівняння електричної міцності випробуваних діелектриків.

5 Зміст звіту

5.1 Мета роботи.

5.2 Електричні принципові схеми іспитових установок.

5.3 Короткі вказівки по виконанню лабораторної роботи.

5.4 Таблиця вимірів і обчислень, розрахункові формули.

5.5 Графіки залежностей ; для змінної і випрямленої напруг (при необхідності).

5.6 Висновки за результатами іспитів (передбачити порів-няння електричної міцності тих же самих твердих діелектриків на змінній і випрямленої напругах).

6 Зразковий перелік питань для допуску до відпрацьовування лабораторної роботи

6.1 Склад і призначення основних елементів схем лабораторних установок для визначення електричної міцності твердих діелектриків. Які заходи щодо техніки безпеки необхідно виконувати при відпрацьовуванні лабораторної роботи?

6.3 Дати розшифровку понять: пробивна напруга; електрична міцність діелектрика. Які з діелектриків володіють більшою електрич-ною міцністю: газоподібний, рідкий, макроскопічно однорідний твердий діелектрик, і чому?

6.5 Пояснити умови для розвитку ударної іонізації. У яких випадках виникає фотонна іонізація? Порівняти швидкість поширення ударної і фотонної іонізації.

6.7 Чи залежить електрична міцність твердих діелектриків від їхньої товщини (дати пояснення)?

6.8 Яка існує залежність між величиною електричної міцності твердих діелектриків і часом додатка імпульсної напруги? Чи зале-жить електрична міцність твердих діелектриків від температури їхнього нагрівання?

6.10 Ввести розшифровку понять електричних полів: однорідне, неоднорідне, різко неоднорідне, і при яких умовах їх можна одержати? Чи залежить електрична міцність твердих діелектриків від ступеня неоднорідності електричного поля?

6.12 Які заходи дозволяють збільшити електричну міцність неоднорідних твердих діелектриків? Чому електрична міцність багатьох електроізоляційних матеріалів при постійній напрузі більше, ніж при змінній?

 

7 Перелік літератури

1 Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электро-технические материалы: Учебник для вузов. —7-е изд., перераб. и доп. — Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1985. - 304 с.,ил,

2 Казарновский Д.М., Тареев Б.М. Испытание электроизоля-ционных материалов. — 3-е изд. -Л.: Энергия, 1980. - 214 с.