2.4. Контрольные вопросы

1. Что называют пробоем диэлектрика?

2. Что такое электрическая прочность?

3. Назовите механизмы пробоя твердых диэлектриков.

4. От каких факторов зависит электрическая прочность твердых диэлектриков?

5. Как зависит пробивное напряжение от толщины диэлектрика?

6. В чем заключается различие между электротепловым и электрическим пробоями диэлектриков?

7. Объясните зависимость электрической прочности от толщины диэлектрика при электротепловом пробое.

8. Объясните зависимость электрической прочности от толщины диэлектрика при ионизационном пробое.

9. В чем отличие пробоя твердых диэлектриков от пробоя жидких диэлектриков?

10. Почему в воздухе стекло не пробивается, а в трансформаторном масле пробивается?

11. Что такое поверхностный разряд?

12. Как изменяется пробивное напряжение диэлектриков при увеличении времени приложения напряжения?

13. Нарисуйте кривую жизни изоляции.

14. Чем объясняется разброс значений пробивного напряжения трансформаторного масла?

15. Объясните механизм пробоя трансформаторного масла.

16. Назовите основные факторы, влияющие на электрическую прочность трансформаторного масла.

17. Объясните зависимость электрической прочности трансформаторного масла от температуры.

Лабораторная работа м – 3 определение электрической прочности воздуха

Инструкция по технике безопасности и охране труда

При выполнении лабораторной работы необходимо соблюдать все требования общей инструкции по технике безопасности в лабораториях ТВН и ЭТМ. Кроме этого необходимо:

1. Перед включением установки проверить наличие заземления бака испытательного трансформатора, вакуумной камеры, наличие и заземление штанги;

2. Собрать схему для исследования и дать проверить преподавателю. Включение установки под напряжение допускается только с разрешения преподавателя при отсутствии людей в кабине и при снятой заземленной штанге;

3. Перед включением установки обязательно сначала вывести ЛАТР в нулевое положение;

4. При отключении установки необходимо: вывести ЛАТР в нулевое положение, отключить кнопкой «СТОП» высокое напряжение, отключить автомат низкого напряжения, перевести рубильник видимого разрыва цепи в отключенное положение и при входе в кабину для выполнения переключений необходимо наложить заземляющую штангу на высоковольтный вывод трансформатора.

Цель работы: изучить основные характеристики электрического разряда в воздухе при постоянном и переменном напряжениях.

3.1. Предварительные сведения

Воздух, находясь в электрическом поле, теряет свойства электроизоляционного материала, если напряженность поля превысит некоторое критическое значение. Это явление носит названия пробоя воздуха и нарушения его электрической прочности. Значение напряжения, при котором происходит пробой воздуха, называется пробивным напряжением, а соответствующее значение напряженности поля – электрической прочностью воздуха.

Электрическая прочность воздуха зависит от степени однородности электрического поля, от плотности и химического состава воздуха, от давления, частоты приложенного напряжения.

Зависимость пробивного напряжения воздуха от расстояния между электродами имеет различный характер при различной форме электродов и определяется полярностью электродов. Это объясняется различным характером формирования пробоя в полях с различной степенью однородности. Примером резко неоднородного поля является электрическое поле в промежутке между иглой и плоскостью. Характерной особенностью развития разряда в таком поле является наличие коронного разряда вокруг иглы, причем отрицательная корона несколько усиливает поле вокруг иглы и ослабляет его в промежутке, что затрудняет развитие пробоя промежутка. При положительной же полярности иглы положительный объемный заряд, образующийся у иглы, наоборот, усиливает поле в промежутке и способствует тем самым развитию пробоя. Степень однородности поля зависит от соотношения радиуса кривизны поверхности электрода и расстояния между электродами. Примером однородного поля может служить поле между электродами Роговского, представляющими собой плоскости с закругленными и загнутыми вверх краями. Выравнивание поля между этими электродами происходит из-за уменьшения влияния краевого эффекта за счет конструкции края электрода.

Зависимость электрической прочности воздуха от его плотности при постоянной температуре определяется законом Пашена, представляющим собой зависимость пробивного напряжения воздуха от величины произведения давления газа на расстоянии между электродами

, (3.1)

где – пробивное напряжение воздушного промежутка;

– давление воздуха, Па;

– расстояние между электродами, мм;

– некоторая функция.

В работе определяется пробивное напряжение воздуха при различной форме электродов и в зависимости от расстояния между ними. Получаемые опытные данные нужно привести к нормальным атмосферным условиям: температура 20С (293 К) и давление 101300 Па – пользуясь соотношением

, (3.2)

где – пробивное напряжение, приведенное к нормальным условиям;

– опытное значение пробивного напряжения;

– относительная плотность воздуха, которая подсчитывается по формуле (3.3).

, (3.3)

где – давление воздуха в лаборатории, Па;

– температура воздуха в лаборатории, С.

При нормальных условиях .

Среднее значение электрической прочности воздуха в однородном поле (электроды Роговского) определяются по формуле:

, (3.4)

где – расстояние между электродами.