6.2. Описание установки
Д
ля
определения удельного и поверхностного
сопротивлений диэлектриков на лабораторном
стенде размещены четыре электродные
системы для плоских образцов и две
электродные системы для цилиндрических
образцов диэлектриков. Сопротивления
образцов диэлектриков измеряются с
помощью мегомметра Ф–4100 (с выходным
напряжением до 2500 В) или мегомметра
Ф–4101 (с выходным напряжением до 1000 В).
Схема для определения объемного
сопротивления образца представлена на
рис. 6.1. Измеряемое сопротивление
подключается к зажимам «
»
мегомметра Ф–4101.
Рис. 6.1. Схема измерения объемного сопротивления диэлектрика: 1 – испытуемый образец; 2 – высоковольтный электрод; 3 – охранный электрод;
4 – измерительный электрод
При
измерении от мегомметра на образец 1
подается высокое напряжение через
электроды 2 и 4. Электрод 2 является
высоковольтным, а электрод 4 –
измерительным, поскольку через него
протекает измеряемый объемный ток
.
Поверхностный ток
и часть объемного тока
отводится на зажим “Э” и далее к
источнику питания мегомметра с помощью
электрода 3, который называется охранным.
Таким образом, через измерительную
часть схемы мегомметра протекает ток
,
идущий через объем диэлектрика,
ограниченный площадью электрода 4. С
помощью мегомметра измеряется полное
объемное сопротивление
.
Искомое удельное объемное сопротивление
подсчитывается по формулам:
– для плоского образца
,
(6.5)
где – диаметр измерительного электрода, м;
– толщина диэлектрика, м;
– для цилиндрического образца
,
(6.6)
где – длина измерительного электрода, м;
– внутренний
и внешний радиусы цилиндра.
Для измерения поверхностного сопротивления образца используют те же электроды, но включают их по схеме рис. 6.2. Из схемы видно, что через зажимы « » и измерительную часть схемы мегомметра проходит только поверхностный ток , который протекает по кольцеобразному участку поверхности диэлектрика в радиальном направлении от электрода 3 к электроду 4. Объемный ток с помощью электрода 2 отводится на зажим «Э» и далее к источнику питания мегомметра.
Рис. 6.2. Схема измерения поверхностного сопротивления диэлектрика:
1 – испытуемый образец; 2 – охранный электрод; 3 – высоковольтный электрод;
4 – измерительный электрод
Таким образом, по сравнению с предыдущей схемой измерения (рис. 6.1) назначение электродов 2 и 3 меняется местами – электрод 3 становится высоковольтным, а электрод 2 – охранным. Электрод 4 по-прежнему остается измерительным. В результате посредством мегомметра измеряется полное поверхностное сопротивление .
Удельное поверхностное сопротивление рассчитывается по формулам:
– для плоского образца
,
(6.7)
где – диаметр измерительного электрода, м;
– внутренний диаметр высоковольтного электрода, м;
– для цилиндрического образца
,
(6.8)
где
– внешний радиус образца диэлектрика,
м;
– расстояние между высоковольтным и измерительным электродами, м.
Для выполнения исследования влияния влажности и температуры окружающей среды на поверхностное и объемное сопротивления диэлектрика исследуемые образцы подключаются к электродной системе, помещенной в гигростат. Электродная система позволяет одновременно исследовать четыре плоских образца материала. Схема установки показана на рис. 6.3. В качестве гигростата используется бокс 6БП1–ОС, выполненный из оргстекла. В нем размещаются: электродная система, испаритель влаги, вентилятор и датчик влажности, нагреватель.
Испаритель влаги представляет собой нагреватель мощностью 20 Вт, на него длинной пипеткой извне наносятся небольшие пропорции воды, которые испаряясь и перемешиваясь вентилятором, быстро создают требуемую влажность среды, фиксируемую прибором СПР–3–04–2–УХЛ4. Шкала прибора с помощью психрометра проградуирована в относительных единицах влажности воздуха. Данное устройство позволяет получать относительную влажность воздуха в гигростате до 100 %.
Электрическое сопротивление исследуемых образцов измеряется электронным мегомметром Ф–4101. Подключение соответствующего образца диэлектрика к мегомметру осуществляется путем опускания центрального электрода с помощью изолирующей штанги 5 (см. рис. 6.3), все остальные штанги должны находиться в поднятом положении. Кроме того, подъем центрального электрода открывает поверхность исследуемого материала для увлажнения.
Р
ис.
3. Схема установки для исследования
влияния влажности на сопротивление
диэлектриков:1 – образцы диэлектриков;
2, 3, 4 – электроды; 5 – изолирующая штанга;
6 – гигростат; 7 – изолятор; 8 – вентилятор;
9 – испаритель; 10 – прибор СПР–3–04–2–УХЛ4;
11 – датчик влажности; 12 – мегомметр
Для выявления влияния состояния поверхности на увлажнение и электропроводность в установке применяются три образца гетинакса: чистый, загрязненный сухим цементом, покрытый тонким слоем солидола с цементной пылью. В качестве четвертого образца исследуется непропитанный электрокартон. Могут быть использованы и другие образцы по усмотрению преподавателя.