2.2 Подготовка к работе
2.2.1 Ознакомиться с назначением, принципом действия и конструктивным исполнением ГИН-1000 в соответствии с литературой и настоящим описанием.
2.2.2 Ознакомиться с основными элементами установки ГИН-1000, определить их месторасположение в лаборатории и место в электрической схеме, проследить с помощью электрической схемы основные цепи электрических соединений.
2.2.3 Изучить расположение и назначение кнопок управления, регистрирующих приборов и дополнительных устройств на пульте управления.
2.2.4 Изучить последовательность операций при включений и отключении ГИН-1000.
2.3 Выполнение работы
2.3.1 Поднять зарядное напряжение на ГИН-1000 по заданию преподавателя. Произвести включение установки ГИН-1000.
2.3.2 Измерить параметры импульса напряжения различными способами с помощью:
а) шарового измерительного разрядника;
б) делителя напряжения электронного осциллографа и прибора МУТ-7.
2.3.3 Произвести отключение установки ГИН-1000.
2.3.4 Оценить 50% разрядное напряжение типового воздушного промежутка или изоляционной конструкции (по заданию преподавателя). Для этого:
- открыть дверь на исполнительном поле и наложить заземляющую штангу на верхнюю ступень ГИНа;
- произвести сборку схемы испытаний;
- снять заземляющие штанги и закрыть дверь на испытательное поле;
- включить установку.
2.3.5 Снять кривую
зависимости разрядного напряжения
между шарами от расстояния между ними
,
произвести статистическую обработку
результатов.
В случае использования добавочных устройств к ГИН-1000 их подключение осуществляется преподавателем.
Выводы
Выводы должны содержать краткий анализ произведенной работы и полученных результатов на практике, в производственных условиях и исследовательской работе.
2.4 Контрольные вопросы
2.4.1 Назначение ГИН.
2.4.2 Конструкция ГИН-1000.
2.4.3 Принцип работы ГИН.
2.4.4 Как осуществляется включение и отключение ГИН-1000?
2.4.5 Как производятся испытания импульсным напряжением?
2.4.6 Что такое стандартный импульс?
2.4.7 Назначение Rзащ, Rзар и др. элементов ГИН.
2.4.8 Составьте схему замещения разрядной цепи ГИН.
2.4.9 Назначение и расположение источника зарядного напряжения, емкостей, защитного, зарядных и демпфирующих сопротивлений, щарового разрядника, делителя напряжения.
2.4.10 Что такое 50% разрядное напряжение?
2.4.11 Какие методы измерения импульсного напряжения Вы знаете?
2.4.12 Как учитываются атмосферные условия при измерении шаровым разрядником?
3 Лабораторная работа №3. Электрические разряды в воздухе
Цель работы: исследование электрической прочности воздушных промежутков, создаваемых электродами различной формы при постоянном напряжении и переменном напряжении промышленной частоты.
3.1 Теоретические сведения
Электрическая прочность – основная характеристика воздуха как изоляционной среды, поэтому ее изучению в технике высоких напряжений уделяется особое внимание. Под электрической прочностью воздушного промежутка понимают минимальное значение напряженности электрического поля, при котором происходит пробой воздушного промежутка, т.е. потери им изоляционных свойств. Причиной пробоя является электрический разряд.
Основной причиной возникновения электрического разряда в газе является ударная ионизация, которая возникает под действием электронов, ускоряемых электрическим полем. В электроположительных газах, в которых невозможно образование отрицательных ионов, интенсивность этого процесса характеризуется коэффициентом ударной ионизации , который определяет число актов ионизации, совершаемых электроном на пути в 1 см вдоль силовых линий электрического поля. В электроотрицательных газах помимо увеличения числа электронов при ударной ионизации происходит также потеря электронов за счет «прилипания» к нейтральным частицам с образованием отрицательных ионов. Этот процесс характеризуется коэффициентом прилипания , поэтому в электроотрицательных газах интенсивность процесса увеличения числа электронов определяется эффективным коэффициентом ударной ионизации эф= - .
Коэффициент эф (или )зависит от напряженности электрического поля Е, давления р и абсолютной температуры Т. Для воздуха при давлении и температуре, близких к нормальным, эта зависимость может быть представлена в виде:
(3.1)
При не учете процессов вторичной ионизации – фотоионизации в объеме газа, фотоэффекта с катода, выбивания электронов с катода положительными ионами, условие самостоятельности разряда в газе может быть представлено в виде эф .
Полагая для
однородного поля
получим математическое выражение закона
Пашена
(3.2)
Закон Пашена гласит: при неизменной температуре пробивное напряжение газа в однородном поле является функцией произведения давления на расстояние между электродами.
При условиях, близких к нормальным, пробивное напряжение воздуха в однородном поле составит:
где S – расстояние между электродами, см;
=0,3655p/T – поправка на относительную плотность воздуха.
В неоднородном поле выполнение условия самостоятельности разряда не обязательно означает полный пробой промежутка, в отличие от однородного или слабо неоднородного поля. Если степень неоднородности очень велика, то ионизационные процессы концентрируются вблизи электрода с наименьшим радиусом, в результате чего и может образоваться особый вид самостоятельного разряда, в данном случае означает появление коронного разряда, и соответствующее напряжение должно быть существенно повышенно.
Для слабо неоднородных полей начальное напряжение может определяться по формуле
(3.4)
где r0 – радиус кривизны электрода с большей кривизной;
Кн – коэффициент неоднородности электрического поля;
С – коэффициент, зависящий от рода газа и формы электрического поля.
В промежутках с резко неоднородными полями полярность сильно влияет не только на начальные, но и на пробивные напряжения. Это объясняется тем, что при положительной полярности электрода с меньшим радиусом новые электроны могут образовываться только в объеме газа за счет фотоионизации. При отрицательной полярности того же электрона новые электроны могут возникать в объеме газа и освобождаться с поверхности электрода за счет фотоэффекта и при бомбардировке положительными ионами. Кроме того, наличие объемных зарядов, появляющихся после прохождения первичной лавины, приводит к резкому снижению зоны ионизации у отрицательного электрода с наименьшим радиусом, а при положительном заряде того же электрода – к прорастанию зоны высокой напряженности в межэлектродное пространство.