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 R_B .

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 R_x образца производится в следующем порядке:

а) подключить образец к зажимам согласно схеме рис.1 при определении p_v и рис.2 при определении p_x ;

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 p_v , внутренний диаметр кольцевого электрода D₁ и диаметр меньшего электрода D при определении p_s;

д) рассчитать R_x , p_v и p_s , используя формулы (3),(4),(6).

2. Исследование зависимости R_v образцов диэлектриков от величины приложенного напряжения.

Измерения производить через каждые 1кВ. Результаты измерений и расчета свести в таблицу.

3. Исследование зависимости R_v 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

3. Через какой промежуток времени после включения образца под напряжение принято производить измерения на гальванометре и почему?

4. Как скажется на результатах вычисления p_v и p_s отсутствие охранного кольца на исследуемом образце?

5. Как и почему измеряется сопротивление диэлектрика при повышении приложенного к нему напряжения p_v = ƒ(U) и p_s = ƒ(U)?

6. Как измеряется и в каких единицах измеряется p_v = ƒ(τ) при U=const?

7. Как определить удельные потери мощности при постоянном напряжении p_= ƒ(U)?

ЛИТЕРАТУРА

1. Тареев Б.М., Казарновский Д.М. Испытания электроизоляционных материалов. М.: Госэнергоиздат, 1985.

2. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М.: Электротехнические материалы. М.: Энергия, 1977.

3. Справочник по электротехническим материалам. М.: Энергоатомиздат, 1987. Т.2, стр. 355-367.

4. 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

рирода диэлектрических потерь обуславливается токами абсорбции, являющимися следствием поляризационных процессов и тока сквозной проводимости. Однако, так как количественно ток сквозной проводимости в диэлектриках весьма незначителен, основное влияние на величину диэлектрических потерь оказывает активная составляющая тока абсорбции, что видно из векторной диаграммы токов в диэлектрике, проводимой на рис.1.





i_ск

i_V

i_скв

J_а

I_емк- чисто емкостной ток,

I_абс - ток абсорбции с компонентами:

активным I ^‘’_абс - и реактивным - I ^’_абс

I_скв - ток проводимости (сквозной ток)

i_абс

I – полный ток диэлектрика

J_C

Рис. 1. Векторная диаграмма тока при переменном напряжении

При переменном токе через изоляцию протекает ток, равный геометрической сумме токов

I= I_емк + I_абс + I_скв

Диэлектрические потери

Р_а = U² ·  · C · tg d

Р_{а –} 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.