1.3. Программа работы

1.3.1. Определить ρ _v и ρ _s твердых диэлектриков. Метод измерения, мате­риал диэлектрика и величину испытательного напряжения выбрать по ука­занию преподавателя.

1.3.2. Для образцов твердых электроизоляционных материалов при ком­натной температуре снять зависимость ρ_v и ρ_s от величины приложенного напряжения в интервале от 500 до 1500 В. Построить график зависимости р _v и р _s от напряжения.

1.3.3. В интервале температур от комнатной до 100°С (5-6 точек) снять зависимость ρ_v и ρ_s образца электроизоляционного материала. Метод из­мерения и величину испытательного напряжения выбрать по указанию пре­подавателя. Построить график зависимости ρ _v и ρ_s от температуры.

1.3.4. Сделать письменно выводы по проделанной работе.

1.4. Описание лабораторной установки и методика измерения ρv и ρs

Как отмечалось, сопротивление изоляции материала зависит от токов поверхностной и объемной проводимостей. Обычно стремятся измерить каждую из составляющих в отдельности, устраняя при этом влияние другой. С этой целью используют систему, состоящую из трех электродов: измери­тельного, высоковольтного и охранного.

Для определения удельного сопротивления измеряется величина проте­кающего тока I_v и I_s. Зная величину приложенного к электродам напряже­ния, определяют величины сопротивлений:

или .

Зная величины сопротивлений и измеряя геометрические размеры образ­ца диэлектрика и электродов, определяют удельные поверхностное и объем­ное сопротивления. На рис. 1.2 представлена упрощенная схема для измере­ния удельного объемного сопротивления ρ _v.

На ней изображены: нижний высоковольтный электрод - 1; измеритель­ный электрод - 2; охранное кольцо - 3; гальванометр - 4; испытуемый обра­зец - 5. Для измерения ρ_v плоских образцов охранный электрод имеет форму кольца, которое расположено на поверхности концентрически с измеритель­ным электродом. Охранное кольцо позволяет получить равномерное элект­рическое поле между электродами 1 и 2 (уменьшает влияние краевого эф­фекта). Поверхностный ток, который протекает по поверхности образца, с электрода 1 попадает на охранное кольцо и замыкается на источник, минуя гальванометр G. Таким образом, гальванометр будет измерять только объем­ный ток, проходящий через толщу диэлектрика.

Рис. 1.2. Схема для измерения удельного объемного сопротивления ρ_у

На рис. 1.3 представлена упрощенная схема для измерения удельного по­верхностного сопротивления ρ

Рис. 1.3. Схема для измерения удельного поверхностного сопротивления ρ_s

Здесь используются те же электроды. Ток от источника подводится к ох­ранному кольцу 3. Поверхностный ток I_s протекает по поверхности матери­ала, заключенной между охранным 3 и измерительным 2 электродами, и да­лее через гальванометр G замыкается на источник. Объемный ток, протекаю­щий между электродами 3-1, замыкается на источник, минуя гальванометр G.

Таким образом, гальванометр измеряет только поверхностный ток I_s. Измерение токов производится микроамперметром с высокой чувстви­тельностью или гальванометром (последний позволяет измерять токи мень­шей величины). Объемное сопротивление .

По формуле определяем удельное объемное сопротивление

,

где S - площадь измерительного электрода; , м²; h - толщина испытуемого образца, м; d - диаметр измерительного электрода, м. Поверхностное

- сопротивление

Удельное поверхностное сопротивление определяется по формуле:

или по приближенной формуле

где d₂ - диаметр (внутренний) охранного кольца.

Рис. 1.4. Схема установки для измерения ρ _v и ρ _s

Для измерения R_v методом непосредственного отклонения гальваномет­ра необходимо переключатель S1 (см. схему рис. 1.4) поставить вверх или вниз (переключатель меняет полярность приложенного напряжения), переключа­тель S2 - в положение «измерение», переключатель S3 - в положение "R_v", переключатель S4 - разомкнуть, переключатель S5 - замкнуть, переключа­тель S6 - поставить в положение, соответствующее измерению наибольшего тока, подать напряжение, включив источник постоянного тока. При этом часть объемного тока будет протекать по цепи: "+" источника, переключа­тель S1 (вверх), сопротивление R1 ,переключатель S2, переключатель S3, ниж­ний электрод, переключатель S₅, сопротивление R₅, гальванометр, а часть - через шунт гальванометра (R2, R3, R4, на " - " источника питания).

Поверхностный ток I_s при измерении R_v с нижнего электрода протекает по поверхности диэлектрика на охранное кольцо, далее через переключа­тель S3 (в положение R_v), переключатель S1 на "-" источника (I_s - не прохо­дит через гальванометр). Если отклонение гальванометра мало, необходи­мо увеличить его чувствительность, для чего переключатель S6 поставить в положение, соответствующее измерению меньшего тока.

Для измерения R_s переключатель S3 поставить в положение R_s (вниз), ос­тальные переключатели в те же положения, что и при измерении R_v.

В этом положении поверхностный ток будет протекать по цепи: ис­точника, переключатель S1, сопротивление R_p переключатель S2, переклю­чатель S3 (положение вниз), охранное кольцо, по поверхности диэлектрика на измерительный электрод и далее по той же цепи, что и при измерении R_v, на "-" источника.

Объемный ток I_v при измерении I_s будет протекать от охранного кольца через толщу диэлектрика на нижний электрод, переключатель S3 , на "-" источника (ток I_v проходит минуя гальванометр).

При малых отклонениях гальванометра переключателем S6 необходимо увеличить его чувствительность.

При измерении R_v и R_s образцов при повышенных температурах их раз­мещают в термостате. Установив регулятор на нужную температуру, произ­водят нагрев и последующую выдержку образцов при выбранной темпера­туре в течение 10-15 минут. Измерения производят при заданном напряже­нии для 5-6 значений температуры образцов. Расчеты ρ_v и ρ_s производят по описанной выше методике.