3. Порядок выполнения работы

1. Установить электроды шаровой формы для исследования разряда в однородном электрическом поле (шары диаметром 2 см).

Получить зависимость пробивных напряжений U_p от длинны промежутка L при постоянном (выпрямленном) напряжении и переменном напряжении промышленной частоты (f=50 Гц).

2. Установить, по очереди, электроды (иглы) с различным радиусом кривизны в системе игла-плоскость для исследования разряда в неоднородном электрическом поле.

Получить зависимость коронного напряжения U_кор от длинны промежутка L при постоянном напряжении и различной полярности иглы для игл с различным радиусом кривизны.

Получить зависимость пробивных напряжений U_p от длинны промежутка L при постоянном напряжении и различной полярности иглы для игл с различным радиусом кривизны.

Получить зависимость коронного напряжения U_кор от длинны промежутка L при переменном напряжении промышленной частоты (f=50 Гц) для игл с различным радиусом кривизны.

Получить зависимость пробивного напряженя U_p от длинны промежутка L при переменном напряжении промышленной частоты для игл с различным радиусом кривизны.

3. Установить систему электродов игла-плоскость для исследования барьерного эффекта в воздухе.

Получить зависимость пробивного напряжения от местоположения бумажного барьера относительно острия иглы:

а) при постоянном напряжении и положительной полярности иглы;

б) при постоянном напряжении и отрицательной полярности иглы;

в) при переменном напряжении промышленной частоты (f=50 Гц).

4. Методические указания

Исследования проводятся с помощью установки АИИ-70. Перед началом работы необходимо ознакомиться с установкой и её электрической схемой.

Упрощенная схема установки представлена на рис. 2. Для проведения исследований собрать схему с выбранным вариантом электродов, при этом высоковольтные провода не должны касаться заземленных частей.

Плотно закрыть двери камеры.

Рукоятка автотрансформатора должна находиться в крайнем левом положении. Одеть диэлектрические перчатки и стать на коврик, включить штепсельный разъем, при этом загорается зеленая лампочка. Включить кнопку автомата, загорается красная лампа на панели установки, сигнализирующая о том, что высоковольтная цепь под напряжением. Вращением рукоятки автотрансформатора повышать напряжение со скоростью 1 кВ/с до наступления пробоя. Величина пробивного напряжения фиксируется с помощью вольтметра V1. После пробоя рукоятку автотрансформатора установить в крайне левое положение и повторить опыт.

Все полученные результаты должны быть пересчитаны на нормальную плотность воздуха Для этого необходимо перед проведением опытов записать температуру и давлением воздуха в помещении лаборатории.

,

где Р и Т существующие давление и температура;

Р₀=101,3 кПа; Т₀=293 ºК.

Пробивное напряжение, пересчитанное на нормальную плотность воздуха , будет равно , где U пробивное напряжение получено при опыте.

При проведении опытов во всех случаях для каждого значения длинны разрядного промежутка L значение U_p берется как среднее трех измерений.

Перед работой поверхность электродов следует очистить от пыли.

Собрать схему установки (рис. 2) в соответствии с требованиями эксперимента. Длину разрядного промежутка устанавливать по калибрам.

К пункту 3.1. При выполнении измерений на переменном напряжении замкнуть разъединители S4 и S5. Разъединители S2, S3, S6 и S7 разомкнуты.

В конце каждого опыта замыкается разъединитель S7, после этого можно выполнять действия с исследуемым объектом.

Для проведения опытов используются шаровые электроды диаметром D=2 см. Расстояние между шарами изменять от 0,2 до 3 см. Результаты опытов занести в таблицу 1.

Таблица 1

Разрядн. пром. L, см	L/D	Измеренные значения					Вычислено по форм.		Определено по справ. таблицам
		U, кВ				U’, кВ	U’, кВ	Еср, кВ/см	U’, кВ	Еср, кВ/см
		1	2	3	Ср.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Постоянное напряжение
Переменное напряжение f=50 Гц
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

По значениям столбцов 7, 8, 9, 10 и 1 построить зависимости U'(L) и E_ср(L).

К пункту 3.2. При выполнении измерений на постоянном токе при положительной полярности иглы необходимо замкнуть разъеденители S4, S3 и S6. Разъединители S2, S5 и S7 разомкнуты. После выполнения опыта разъединитель S7 замыкается.

При выполнении измерений на постоянном токе при отрицательной полярности иглы необходимо замкнуть разъединители S2, S5 и S6. Разъединители S4, S3 и S7 разомкнуты.

При выполнении измерений на переменном напряжении промышленной частоты необходимо замкнуть разъединители S4 и S5. Разъединители S2, S3, S6 и S7 разомкнуты.

В конце каждого опыта замкнуть разъединитель S7.

Для проведения опытов применяются электроды имеющиеся в лаборатории. Испытываются иглы с радиусом кривизны от 0,8 до 5 мм. Расстояние между иглой и плоскостью изменять в пределах от 5 до 30 мм.

Результаты занести в табл. 2.

Таблица 2.

Радиус кривизны электр. R, мм	Разрядн. пром. L, мм	Измеренные значения								Справочные знач. Up, кВ
		Uкор., кВ				Uр., кВ
		1	2	3	ср.	1	2	3	ср.
Постоянное напряжение. Игла «+»
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
R1
R2
R3
R4
Постоянное напряжение. Игла «-»
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
R1
R2
R3
R4
Переменное напряжение f=50Гц
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
R1
R2
R3
R4

Рис. 2 . Принципиальная схема установки

По значениям величин в столбцах 6 и 10 (табл. 2) построить зависимости U_кор(L), U_p(L), U’_p(L).

Построить зависимости U_кор(R) и U_p(R) для различной полярности иглы при постоянном напряжении и переменном напряжении.

Примечание.

Для упрощения графических построений желательно задаваться одними и теми же значениями L в различных опытах.

Значения L устанавливать при помощи калибров.

К пункту 3.3. Установить нужную полярность иглы по аналогии с пунктом 3.2.

Для проведения опытов выбрать систему игла-плоскость с таким радиусом кривизны иглы, при котором наблюдаются минимальные пробивные напряжения промежутка L=30 мм. Установить бумажный барьер и изменяя расстояние X от 0 до 30 мм (рис.1) снять зависимость пробивного напряжения U_p от соотношения X/L. Результаты опыта занести в таблицу 3.

Таблица 3

Расстоян. От иглы до барьера Х,мм		Отношение X/L		Пробивное напряжение, U кВ								U’ кВ		Прим.
				1		2		3		Ср.
1		2		3		4		5		6		7		8
Постоянное напряжение. Игла «+»
1	2		3		4		5		6		7		8
Постоянное напряжение. Игла «-»
Переменное напряжение. f=50 Гц

По значениям величин в столбцах 2 и 7 (табл.3) построить зависимости U'(X/L).

Примечание. При выборе шага , при изменении расстояния Х учесть, что максимум функции U’(X/L) сответсвует Х/L=0,2 (X=6 мм).

В заключение отчета необходимо сформулировать выводы в виде ответов на вопросы:

1. Какие параметры газа влияют на величину пробивного напряжения?

2. Какое влияние оказывает форма электродов на электрическую прочность воздуха?

3. Почему коронный разряд возникает в резконеоднородном поле?

4. Объясните, почему в несимметричных промежутках с неоднородным электрическим полем пробивное напряжение зависит от полярности электродов.

5. Сравните разрядные напряжения для различных электродов при одних и тех же расстояниях и дайте объяснение полученным результатам.

Контрольные вопросы для домашней подготовки

1. Чем характеризуется степень неоднородности электрического поля?

2. Что называется начальным напряжением?

3. Почему начальное напряжение несимметричного разрядного промежутка зависит от полярности иглы?

4. Почему пробой разрядного промежутка с неоднородным электрическим полем происходит при напряжении большем начального?

5. Какие меры применяются для уменьшения неоднородности электрического поля?

6. Какие промежутки называют коронирующими и каковы внешние проявления коронного разряда?

7. Какие формы имеет коронный разряд?

8. Как влияет диэлектрический барьер на пробивные напряжения промежутка с резконеоднородным электрическим полем.

9. Какой электрический разряд называется самостоятельным?

10. При каком положении диэлектрического барьера пробивное напряжение промежутка стержень-плоскость наибольшее?

Лабораторная работа № 2