- •Предисловие
- •Введение
- •Литература
- •Описание лабораторной установки
- •Подготовка к проведению исследований
- •Проведение исследований
- •Зависимость e и tg d от температуры
- •Зависимость e и tg d от напряжения
- •Описание лабораторной установки
- •Подготовка к проведению исследований
- •Проведение исследований
- •Определение tg δ, емкости и ε твердого диэлектрика
- •Подключить зажимы моста к образцу, находящемуся в термостате. Произвести измерения при комнатной температуре.
- •3. Определение зависимостей tg δх и Сх от напряжения
Описание лабораторной установки
Установка (рис.3) состоит из источника питания ВС-23, баллистического со световым указателем гальванометра М197(Г), шунта к гальванометру (Ш).
Для ограничения тока в цепи гальванометра в случае пробоя испытуемого образца или случайного замыкания электродов применено водяное сопротивление RB .
С целью охраны работающего от воздействия высокого напряжения применено блокировочное устройство.
Подготовка к проведению исследований
При подготовке к работе следует изучить теоретический материал, изучить лабораторную установку, записать технические характеристики приборов, применяемых в работе. После собеседования с преподавателем можно приступить к выполнению работы.
Проведение исследований
1. Измерение удельного объемного и удельного поверхностного сопротивления диэлектриков.
Сопротивление образца диэлектрика измеряется методом непосредственного отсчета, который к определению тока протекающего через образец, при подведении к нему известного напряжения U. Ток, протекающий через образец, определяется по формуле:
где α – число деления шкалы гальванометра, на которое отклонился «зайчик» на шкале гальванометра спустя 1 мин. после подачи на образец напряжения;
C – динамическая постоянная гальванометра (7,2-10-9 А/дел.–М197);
n – дробное шунтовое число, указывающее, какая часть от полного тока прошла через гальванометр;
I – ток, А.
Тогда искомая величина сопротивления образца
Измерение Rx образца производится в следующем порядке:
а) подключить образец к зажимам согласно схеме рис.1 при определении pv и рис.2 при определении px ;
б) включить сеть 220В, при этом должна загореться зеленая сигнальная лампочка. Через 2-3 минуты включить тумблер «Выс.напр.», при этом должна загореться красная сигнальная лампочка, а вольтметры – показать напряжение. Соответствующей ручкой регулировки выходных напряжений установить необходимое напряжение;
в) записать установившееся отклонение светового пятна гальванометра α1, напряжение U в В. Принято замер тока делать через минуту после включения образца под напряжение;
г) замерить геометрические размеры образца: толщину образца d, диаметр электрода D (меньшего) при определении pv , внутренний диаметр кольцевого электрода D1 и диаметр меньшего электрода D при определении ps;
д) рассчитать Rx , pv и ps , используя формулы (3),(4),(6).
2. Исследование зависимости Rv образцов диэлектриков от величины приложенного напряжения.
Измерения производить через каждые 1кВ. Результаты измерений и расчета свести в таблицу.
3. Исследование зависимости Rv образцов диэлектриков от времени приложения напряжения.
Зависимость снимается в интервале времени от 0 до 15 мин. Результаты измерений и расчета свести в таблицу.
Таблица 1
Наименование материала |
Результаты измерений |
Результаты расчета | ||||||
d, см |
D, см |
U, кВ |
α,дел |
n1, µкА |
Rv, Ом |
pv,Ом*м |
p – Вт/м3 | |
1. Текстолит |
0,2 |
5 |
|
|
|
|
|
|
2. Паронит |
0,1 |
5 |
|
|
|
|
|
|
Таблица 2
Наименование материала |
Результаты измерений |
Результаты расчета | |||||
D1, см |
D, см |
U, кВ |
α,дел |
n1, µкА |
Rs, Ом |
ps,Ом
| |
1. Текстолит |
7 |
5 |
|
|
|
|
|
2. Паронит |
7 |
5 |
|
|
|
|
|
Через какой промежуток времени после включения образца под напряжение принято производить измерения на гальванометре и почему?
Как скажется на результатах вычисления pv и ps отсутствие охранного кольца на исследуемом образце?
Как и почему измеряется сопротивление диэлектрика при повышении приложенного к нему напряжения pv = ƒ(U) и ps = ƒ(U)?
Как измеряется и в каких единицах измеряется pv = ƒ(τ) при U=const?
Как определить удельные потери мощности при постоянном напряжении p_= ƒ(U)?
ЛИТЕРАТУРА
Тареев Б.М., Казарновский Д.М. Испытания электроизоляционных материалов. М.: Госэнергоиздат, 1985.
Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М.: Электротехнические материалы. М.: Энергия, 1977.
Справочник по электротехническим материалам. М.: Энергоатомиздат, 1987. Т.2, стр. 355-367.
С.Н. Колесов, И.С. Колесов “Материаловедение и технология конструктивных материалов”. 2004г.: М: “Высшая школа”
__________________________________________
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ, ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ И ТАНГЕСА УГЛА
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ
ПРИ НИЗКИХ ЧАСТОТАХ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение явления поляризации в диэлектриках, практическое ознакомление с высоковольтным мостом Р 525 и особенностями измерения и tg образцов различных диэлектриков.
Основные теоретические положения
Тангенс угла диэлектрических потерь tg и диэлектрическая проницаемость являются важнейшими характеристиками диэлектриков, так как характеризуют: tg d – величину рассеиваемой в диэлектрике мощности, e – способность диэлектрика к созданию электрической емкости и определяют качество диэлектрика при переменном U.
Углом диэлектрических потерь называется угол, дополняющий до 90° угол сдвига фаз между векторами тока и напряжения в емкостной цепи.
Этот угол увеличивается с ростом потерь энергии в диэлектрике.
П
Ĵ iск
Jа iскв
Iемк- чисто емкостной ток,
Iабс - ток абсорбции с компонентами:
активным I ‘’абс - и реактивным - I ’абс
Iскв - ток проводимости (сквозной ток)
iабс
JC
Рис. 1. Векторная диаграмма тока при переменном напряжении
При переменном токе через изоляцию протекает ток, равный геометрической сумме токов
I= Iемк + Iабс + Iскв
Диэлектрические потери
Ра = U2 · · C · tg d
Ра – мощность, теряемая в диэлектрике, Вт;
U - напряжение, В;
= 2 · π · f – угловая частота, с-1;
С – емкость, Ф;
Так как напряжение, угловая частота, емкость практически являются неизменными, то о потерях энергии в изоляции судят по величине tg d.
Диэлектрик с потерями можно представить в виде эквивалентных схем: последовательной (рис.2) или параллельной (рис.3).
В обоих случаях определение tg d сводится к определению сопротивления и емкости, входящих в эквивалентную схему диэлектрика.
Влияние различных внешних факторов на величину e и tg d диэлектриков находится в тесной связи с физическими свойствами диэлектриков и их химической структурой.