1.5. Контрольные вопросы

1. Как классифицируются электротехнические материалы в зависимости от величины удельного сопротивления?

2. Почему измерения сопротивления диэлектриков производят на постоянном напряжении?

3. Какие токи протекают через диэлектрик при включении его на постоянное напряжение?

4. Почему ток через диэлектрик надо замерять спустя 1 мин. после включения его под напряжение?

5. Что называется удельным объемным сопротивлением диэлектрика? От чего оно зависит?

6. Что называется удельным поверхностным сопротивлением диэлектрика? От чего оно зависит?

7. Что представляют собой материалы, электропроводность которых Вы определяли в работе? Где они применяются?

8. Каковы особенности техники безопасности при выполнении работы?

9. Как влияет температура на электропроводность диэлектриков, проводников и полупроводников?

10. Объясните природу электропроводности в полупроводниках?

11. Объясните зависимости электропроводности полупроводников от освещенности, напряженности электрического поля?

12. Укажите практическое использование зависимости электропроводности полупроводников от напряженности электрического поля.

13. Что такое коэффициент нелинейности? Как его определяют?

14. Почему вилит нельзя применять в ОПН?

15. Из каких материалов изготовляются рабочие сопротивления вентильных разрядников?

Лабораторная работа М – 2

ПРОБОЙ ТВЕРДЫХ И ЖИДКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Инструкция по технике безопасности и охране труда

1. Испытания проводятся на высоком напряжении с использованием аппаратов УПУ–1М и АИМ–80. При работе на этих аппаратах необходимо руководствоваться правилами включения, отключения этих аппаратов и выполнять все меры безопасности, описанные в инструкциях по пользованию аппаратами УПУ–1М и АИМ–80.

2. При пробое твердых диэлектриков образцы помещаются между электродами, смонтированными на столе под колпаком из органического стекла. Напряжение к электродам подводится высоковольтным кабелем от УПУ–1М.

3. Перед началом работы при отключенном УПУ–1М необходимо убедиться в работе блокировки, установленной на защитном колпаке и предназначенной для отключения питания УПУ–1М при открывании колпака.

4. Порядок проведения испытания твердых диэлектриков следующий:

– установить образец между электродами;

– закрыть защитный колпак;

– включить штепсельную вилку УПУ–1М в розетку;

– включить переключателем УПУ–1М;

– включить тумблер высокого напряжения на УПУ–1М;

– убедившись по сигнальной лампе, что высокое напряжение подано, плавно повышать напряжение до пробоя;

5. Для смены образца порядок операций – обратный изложенному в п.4.

Целью работы является практическое ознакомление с методами определения электрической прочности твердых и жидких диэлектриков.

2.1. Предварительные сведения

Пробоем диэлектрика называют образование проводящего канала под действием электрического поля. Пробой может быть полным, если проводящий канал проходит от одного электрода к другому и замыкает их; неполным, если проводящий канал не достигает хотя бы одного из электродов, и частичным, если пробивается лишь газовое или жидкое включение твердого диэлектрика. У твердых диэлектриков кроме пробоя по объему возможен разряд по поверхности (в газе или жидкости), называемый поверхностным разрядом.

Минимальное приложенное к образцу диэлектрика напряжение, приводящее к его пробою, называют пробивным напряжением. Если пробой происходит в жидком или газообразном диэлектрике, то в силу подвижности молекул пробитый участок после снятия напряжения восстанавливает свои первоначальные свойства и величину . После пробоя твердого диэлектрика в нем остается след в виде пробитого (откуда и название «пробой»), прожженного или проплавленного отверстия, чаще всего неправильной формы. Если вновь подать напряжение, то пробой, как правило, происходит по пробитому ранее месту при значительно пониженном напряжении.

Чтобы электрическая изоляция надежно работала, рабочее напряжение должно быть меньше пробивного напряжения. Величину, равную отношению пробивного напряжения номинальному рабочему напряжению, называют коэффициентом запаса электрической прочности.

Значение диэлектрика непосредственно связано со временем приложения напряжения. Продолжительное воздействие электрического поля высокой напряженности приводит к необратимым процессам в диэлектрике, в результате которых его пробивное напряжение снижается.

Способность диэлектриков противостоять разрушению в электрическом поле характеризуется электрической прочностью, которая является одним из важнейших параметров диэлектрических материалов. Электрической прочностью называют напряженность однородного электрического поля, приводящую к пробою.

Величину электрической прочности определяют:

– при постоянном напряжении – кратковременное, ступенчатое одноминутное и длительное;

– при переменном напряжении промышленной или высокой частоты – кратковременное, ступенчатое одноминутное и длительное;

– при импульсном напряжении.

Наиболее распространенным и практически важным является испытание при переменном напряжении промышленной частоты. Это испытание проводится на установке, принципиальная схема которой приведена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Принципиальная схема определения пробивного напряжения

твердого диэлектрика

В цепь высокого напряжения включено защитное сопротивление , к части которого подключена неоновая лампа, загорающаяся при пробое диэлектрика.

При кратковременном испытании напряжение на образце увеличивается от нуля до пробивного напряжения с постоянной скоростью порядка 1 кВ/с.

При ступенчатом одноминутном испытании на образец подают напряжение, равное 40 % от величины пробивного напряжения при кратковременном испытании, а затем повышают напряжение через каждую минуту соответствующими ступенями до пробоя. Величина ступени может быть определена из табл. 2.1.

Таблица 2.1

Пробивное напряжение при кратковременном испытании, кВ	Ступень повышения напряжения, кВ
До 2	0,1
2 – 5	0,2
5 – 10	0,5

Электрическую прочность определяют по формуле

,

где – пробивное напряжение, кВ;

– толщина диэлектрика, мм.

Пробой обнаруживается по снижению напряжения на вольтметре или по зажиганию неоновой лампы.

Определение пробивного напряжения трансформаторного масла производится на аппарате для испытания масла АИМ–80.

Перед началом испытания после того, как между электродами установлено нужное расстояние, сосуд промывается чистым и сухим маслом. После этого нельзя касаться руками ни электрода, ни внутренней поверхности сосуда.

Определение пробивного напряжения трансформаторного масла производится в стандартном разряднике при следующих условиях: электроды имеют грибовидную форму, расстояние между электродами –2,5 мм, уровень залитого в сосуд масла – на 1520 мм выше верхнего края электродов, после каждого пробоя масло отстаивается в течение 5 мин, причем слегка перемешивается чистой и сухой стеклянной палочкой или щупом (для удаления из пространства между электродами пузырькового воздуха, нагара и копоти, оставшихся от предыдущего пробоя). Всего производится 6 пробоев. Напряжение при первом пробое в расчет не принимается, значение пробивного напряжения определяется как среднее арифметическое из последних 5 пробоев.