Лабораторная №3

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ»

Инженерная школа энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

Лабораторная работа №3

ЭФФЕКТ ПОЛЯРНОСТИ И ВЛИЯНИЕ БАРЬЕРОВ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ ВОЗДУШНЫХ ПРОМЕЖУТКОВ НА ПОСТОЯННОМ НАПРЯЖЕНИИ

Выполнил студент группы 5А8Д _______________ Нагорнов А.В.

(дата) Сучков М.А

Сироткин Т.Э.

Орешков Д.Г.

Панов И.В

Проверил к.т.н., _______________ Мытников А.В.

доцент ОЭЭ ИШЭ (подпись)

_______________

(дата)

Томск-2021

Цель работы: исследование влияния полярности электродов и влияния барьеров на пробивное напряжение воздушного промежутка острие-плоскость.

Ход работы:

Рисунок 1 – Электрическая схема установки:

АТ – автотрансформатор; Т – высоковольтный трансформатор; – защитное сопротивление; V – выпрямитель; С – конденсатор; R – токоограничивающее сопротивление; – прибор для измерения высокого напряжения

Собираем электрическую схему установки.

Изменяя величину межэлектродного расстояния, измерим величина разрядного напряжения для каждой полярности, и занесём данные в таблицу 1.

Таблица 1 – Без барьера

Полярность	Межэлектродное расстояние, см	Разрядное напряжение, кВ
		1	2	3
+	1	16	18	16	16,7
	2	30	30	30	30
	3	40	34	38	37,3
	4	46	50	46	47,3
	5	52	54	54	53,3
	6	58	62	60	60
	7	68	68	68	68
-	1	16	16	14	15,3
	2	36	36	36	36
	3	52	52	56	53,3
	4	64	80	82	75,3
	5	80	98	100	92,7
	6	96	108	110	104,7
	7	112	128	134	124,7

Для различных расстояний определяем величину разрядного напряжения в промежутке с барьером. Опыты выполняем для каждой полярности электродов. Результаты эксперимента внесём в таблицу 2.

Таблица 2 – С барьером

Полярность	Межэлектродное расстояние, см	Разрядное напряжение, кВ
+	1	106
	2	92
	3	68
	4	40
	5	36
-	1	94
	2	80
	3	76
	4	56
	5	34

Построим графики зависимостей разрядного напряжения от межэлектродного расстояния при положительном и отрицательном остриях для схемы без барьера и с барьером.

Рисунок 2 – Зависимость без барьера

Рисунок 3 - Зависимость с барьером

Вывод:

Из рисунка 2 мы видим, что при отрицательной полярности величина разрядного напряжения гораздо больше, чем при положительной. Это происходит из-за того, что при отрицательной полярности острия развитие стримерного канала происходит с большими трудностями, из-за того, что в начале присутствует большое количество лавин у катода. Но это в схеме без барьера.

Барьер кардинально меняет всю закономерность. На рисунке 3 видно, что, чем меньше межэлектродное расстояние, тем выше разрядное напряжение, при чём вывод о полярности так же меняется. На больших межэлектродных расстояниях величина разрядного напряжения выше при отрицательной полярности, а на малых расстояния – при положительной.

При положительном острие положительные ионы равномерно растекаются по барьеру – это выравнивает градиент напряжённости между барьером и плоскостью, поэтому разрядное напряжение должно возрастать, но при эксперименте получилось, что разрядное напряжение падало те больше, чем равномернее становилось распределение напряжённости (барьер был дальше от плоскости). Вероятно, это связано с тем, что на плоскости скопился заряд, и электрод стал коронировать.

При отрицательной полярности острия объёмный отрицательный заряд должен скапливаться на барьере и повышать напряжённость поля и между барьером и плоскостью, и во внешнем поле. Но по результатам эксперимента получилось, что на электроде образовалась корона, что привело к практически таким же высоким напряжениям, как и при положительной полярности электродов.

Ответы на контрольные вопросы:

1. От каких факторов зависят разрядные напряжения промежутков?

Разрядные напряжения в промежутке зависят от:

- формы электродов (геом. размеры, угол рассеяния);

- полярности электродов;

- расстояния между электродами;

- наличия барьера;

- степени неравномерности электрического поля;

- атмосферных условий;

-времени воздействия напряжения

2. В каких промежутках полярность электродов влияет на величину разрядного напряжения?

Полярность электродов влияет на величину разрядного напряжения в промежутках между электродами, имеющими различную форму создаваемого ими поля (несимметричное поле). Например: острие-плоскость, острие-шар, и т. д.

3. Как можно увеличить разрядные напряжения изоляционных промежутков?

Разрядные напряжения промежутков можно увеличить путем введения в них барьеров. При положительной полярности острия разрядное напряжение может увеличиваться в 2-2,5 раза по сравнению с промежутком без барьера, а при отрицательной полярности коронирующего электрода в 1,2-1,3 раза.

4. Из какого материала выполняется барьер?

Барьеры выполняют из твердого диэлектрика, таких диэлектриков как электрокартон, гетинакс и другие.

5. На каком оптимальном расстоянии от острия устанавливается барьер в межэлектродном промежутке?

Барьеры в промежутке устанавливаются на таком оптимальном расстоянии от острия, при котором разрядные напряжения максимальны ((1/5–1/6) длины промежутка между электродами).