Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
Кафедра: «Муниципальный пассажирский транспорт»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
по дисциплине: Техника высоких напряжений
Разряд в воздухе при переменном напряжении
Выполнил: Шпилов А.И.
Группа: 802 ЭСЖД
Проверил: Руцкий В.М.
Самара 2013
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Разряд в воздухе при переменном напряжении
Цель работы: исследование влияния формы электродов на разрядные напряжения воздушных промежутков и оценка электрической прочности воздушных промежутков в зависимости от расстояния между электродами.
Теоретическое введение
При
определенной, т.н. пороговой напряженности
электрического поля (Ео)
в воздушном промежутке возникает условие
самостоятельности разряда. Напряжение
между электродами при этом называется
начальным (Uo).
Минимальное напряжение, при котором
происходит электрический разряд между
электродами и диэлектрик теряет свои
изоляционные свойства, называется
разрядным (Up).В
однородных и слабо неоднородных
электрических полях напряженность
всюду примерно одинакова, условие
самостоятельности разряда выполняется
по всей длине промежутка и в этих полях
Uo=Up.Теоретический
расчет разрядных напряжений с учетом
физики разряда затрудняется сложностью
процессов газового разряда, поэтому
для оценки разрядных напряжений широкое
применение получили эмпирические
формулы. Например, поле двух равных сфер
при условии Х<r,
где Х – расстояние между сферами; r
– радиус сферы на оси промежутка близко
к однородному. В этом случае разрядное
напряжение может быть рассчитано по
формуле
,
где - относительная плотность воздуха, = 0,386 Р/Т;
Р - давление воздуха, мм рт. ст.;
Т – абсолютная температура воздуха по шкале Кельвина, Т=273 К;
Х - расстояние между электродами, см;
При нормальных атмосферных условиях Р = 760 мм рт. ст., Т = 293 К и = 1.
Описание установки
Испытания проводятся на установке, которая содержит элементы, общие для всех высоковольтных испытательных установок напряжением промышленной частоты (см. рисунок 1.1), и сведения о которой изложены в разделе «Аппарат испытаний диэлектриков «АИД-70М».
Рис.1.1. Функциональная схема проведения испытаний: 1 – пульт управления установки (аппарата); 2 – блок высокого напряжения; 3 – объект исследования; Rз – защитное сопротивление
Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретическую часть работы.
2. Ознакомиться с устройством «АИД-70» и методикой измерений.
3. Подготовить отчетную документацию (титульный лист, цель работы, схемы, заготовки таблиц измерений и т.д.).
4. Ответить на контрольные вопросы.
5. Получить допуск к выполнению лабораторной работы.
6.Работу проводить, руководствуясь требованиями раздела «Основные правила безопасности при выполнении работ на установках высокого напряжения», а также основными правилами эксплуатации аппарата «АИД-70».
7.Определить зависимость разрядного напряжения от длины разрядного промежутка при электродах различной формы:
а) сфера – сфера;
б) плоскость – стержень;
в) стержень – стержень;
С этой целью электроды устанавливаются на расстояние, указываемое преподавателем. Плавно увеличивая напряжение с помощью регулятора, нужно определить Up дейст.
Определить амплитудное значение разрядного напряжения:
Вычислить электрическую прочность по формуле:
,
где x-расстояние между электродами,
Повторить измерения разрядных напряжений, увеличивая длину межэлектродного промежутка ступенями, достаточными для уверенного построения графиков Ep=f(x).
Результаты измерений
Переменный ток
Однородное электрическое поле (сфера – сфера)
x,см |
№ |
0,1 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,7 |
0,8 |
1 |
1,5 |
Uр дейст,кВ |
1 |
5 |
9 |
9 |
11 |
15 |
18 |
19 |
31 |
2 |
4 |
8 |
10 |
11,5 |
16 |
18 |
20 |
31 |
|
3 |
4 |
8 |
9 |
11,5 |
16 |
18 |
20 |
31 |
|
UрА= Uрд∙√2,кВ |
1 |
7,1 |
12,78 |
12,78 |
15,68 |
21,3 |
25,56 |
26,87 |
44,02 |
2 |
5,68 |
11,36 |
10,2 |
16,33 |
22,72 |
25,56 |
28,28 |
44,02 |
|
3 |
5,68 |
11,36 |
12,78 |
16,33 |
22,72 |
25,56 |
28,28 |
44,02 |
|
Eр= UрА/x |
1 |
71 |
42,6 |
31,95 |
31,24 |
30,4 |
31,95 |
26,87 |
29,34 |
2 |
56,8 |
37,8 |
35,5 |
32,66 |
32,4 |
31,95 |
28,28 |
29,34 |
|
3 |
56,8 |
37,8 |
31,95 |
32,66 |
32,4 |
31,95 |
28,28 |
29,34 |
x,см |
№ |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
Uр дейст,кВ |
1 |
6 |
11 |
17 |
23 |
25 |
32 |
37 |
37 |
2 |
6 |
12 |
16 |
26 |
29 |
32 |
37 |
37 |
|
3 |
6 |
11 |
18 |
24 |
29 |
33 |
38 |
38 |
|
UрА= Uрд∙√2,кВ |
1 |
8,52 |
15,62 |
24,14 |
32,66 |
35,5 |
45,44 |
52,54 |
52,54 |
2 |
8,52 |
17,04 |
22,62 |
36,92 |
41,18 |
45,44 |
52,54 |
52,54 |
|
3 |
8,52 |
15,62 |
25,56 |
34,08 |
41,18 |
46,86 |
53,96 |
53,96 |
|
Eр= UрА/x |
1 |
17,04 |
15,62 |
16,09 |
16,33 |
14,2 |
15,15 |
15,01 |
15,01 |
2 |
17,04 |
17,04 |
15,08 |
18,1 |
16,47 |
15,15 |
15,01 |
15,01 |
|
3 |
17,04 |
15,62 |
17,04 |
17,04 |
16,47 |
15,62 |
15,42 |
15,42 |
Неоднородное электрическое поле (плоскость – стержень)
x,см |
№ |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
Uр дейст,кВ |
1 |
9 |
9 |
11 |
12 |
13 |
22 |
25 |
27 |
2 |
9 |
10 |
11,5 |
12 |
14 |
22 |
25 |
27 |
|
3 |
9 |
10 |
12 |
12 |
13,5 |
22,5 |
25 |
26 |
|
UрА= Uрд∙√2,кВ |
1 |
12,78 |
12,78 |
15,62 |
17,04 |
18,46 |
31,24 |
35,5 |
38,34 |
2 |
12,78 |
14,2 |
16,33 |
17,04 |
19,88 |
31,24 |
35,5 |
38,34 |
|
3 |
12,78 |
14,2 |
17,04 |
17,04 |
19,17 |
31,95 |
35,5 |
36,92 |
|
Eр= UрА/x |
1 |
25,56 |
12,78 |
10,41 |
8,52 |
7,38 |
10,41 |
10,14 |
9,58 |
2 |
25,56 |
14,2 |
10,88 |
8,52 |
7,95 |
10,41 |
10,14 |
9,58 |
|
3 |
25,56 |
14,2 |
11,36 |
8,52 |
7,67 |
10,65 |
10,14 |
9,23 |
Неоднородное электрическое поле(стержень-стержень)
