Описание лабораторной установки

Функциональная схема установки приведена на рис. 3.3.

экспериментальные промышленные

Рис. 3.3. Функциональная схема установки

Она состоит из плоских экспериментальных конденсаторов С1–С5 с прокладками из исследуемых материалов-диэлектриков и конденсаторов С1–C8, серийно выпускаемых отечественной промышленностью на основе диэлектриков различного типа: переключателей SA1, SA2, SA3, системы подключения исследуемых конденсаторов к измерителю емкости типа Е8-4. Исследуемые конденсаторы помещены в термостат, температура внутри которого контролируется термометром, вставленным в термостат сверху.

Конструктивно экспериментальные конденсаторы выполнены в виде общего нижнего электрода из металлической пластины, а верхние электроды отдельные – в виде одинаковых массивных цилиндров для плотного прижатия исследуемых диэлектрических пленок и обеспечения постоянного зазора между электродами. Размеры диэлектрических материалов взяты несколько большими, чем размеры отдельных металлических электродов для исключения краевого эффекта, т. е. образования дополнительной воздушной емкости по контуру электродов.

Прибором Е8-4 измеряются емкости и tgδ исследуемых конденсаторов. Подключение экспериментальных конденсаторов к мосту производится переключателем SA3. Переключение моста от группы экспериментальных конденсаторов к группе промышленных производится тумблером SA2. Переключатели и тумблер смонтированы на нижней лицевой панели термостата. Нумерация положений переключателей соответствует номерам подключаемых к мосту конденсаторов.

Задание

1. Изучить методику определения диэлектрической проницаемости, а также описание лабораторной установки и порядок проведения лабораторной работы.

2. Измерить емкости С и потери tgδ экспериментальных конденсаторов с различными диэлектрическими материалами.

* Жирным шрифтом выделены задания, которые необходимо выполнить непосредственно на лабораторной установке.

3. Рассчитать емкости образцов исследуемых конденсаторов на основании геометрических замеров при условии соответствия толщины воздушных зазоров между обкладками толщинам исследуемых диэлектриков по формуле (3.3).

4. Рассчитать диэлектрические проницаемости исследуемых материалов по формуле (3.4).

5. Найти удельные потери (3.8) и коэффициенты диэлектрических потерь исследованных материалов на напряжении 100 В при частоте 50 Гц.

6. Снять зависимости изменения емкостей C и потерь tgδ от температуры в диапазоне от 0 до 100 ºС для заданных преподавателем образцов конденсаторов С1–С8 (табл. П.3 приложения), серийно выпускаемых промышленностью.

7. Построить графики зависимостей С = f(Т, ºС); tgδ = f(T, °С); ТKC = f(T, ºС), сделать их сравнительный анализ, выводы связать с типами конденсаторов.

8. Определить среднее значение ТКС на исследованном интервале температур для всех испытанных конденсаторов.

Порядок проведения лабораторной работы

1. Изучить исполнение установки, конструкции экспериментальных конденсаторов, типы диэлектриков, конструкции и типы промышленных конденсаторов.

2. Через замер диаметра верхнего металлического электрода – цилиндра найти площадь обкладки S экспериментального конденсатора.

Рассчитать емкости экспериментальных конденсаторов в вакууме исходя из того, что толщины d исследуемых диэлектриков следующие:

1. органическое стекло, d = 1,8 мм;

2. пленка АБКМ-2, d = 0,12 мм;

3. бумага конденсаторная, d = 0,09 мм;

4. пленка лавсановая, d = 0,11 мм;

5. бумага с силиконовым покрытием, d = 0,075 мм.

* Жирным шрифтом выделены задания, которые необходимо выполнить непосредственно на лабораторной установке.

3. Подготовить к работе измеритель емкости типа Е8-4, для этого необходимо:

• поставить переключатель ЗАПУСК в положение «период»; вставить вилку шнура питания в розетку сети 220 B, включить мост тумблером СЕТЬ;

• нажать на кнопку ЗАПУСК;

• произвести замеры емкостей С и tgδ в цепи, подключенной к входным зажимам через разъем XS1.

4. Поочередно присоединяя при помощи переключателя SA1 экспериментальные конденсаторы к измерителю Е8-4, произвести замеры их емкостей С и tgδ. При этом тумблер SA2 должен находиться в положении 1.

5. Тумблером SA4 включить нагревательный элемент термостата. И после постановки тумблера SA2 в положение 2 путем поочередного подключения переключателем SA3 промышленных конденсаторов к измерительному мосту произвести снятие зависимостей их емкостей и потерь от температуры.

Снятие зависимости изменения емкостей C и потерь tgδ от температуры производить в диапазоне от 20 до 100 ºС для заданных преподавателем образцов конденсаторов С1–С8 (табл. П.3 приложения).

Внимание! Записать порядок измеренной величины емкости конденсатора, указанной на табло Е8-4 (μ – 10 ^­6Ф, ρ – 10 ^­12Ф)

6. После проведенных исследований отключить от сети измерительный мост и термостат, дверцу термостата оставить открытой.