 |
Описание измерительной установки
|
|
|
|
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Студенты: Цуканов Е.
Егоров Д.
Ткаченко С.
Ворохоб А.
Группа: 13231/5
Проверил:
Санкт-Петербург
2017 г.
Цель работы: ознакомление студентов с основными представлениями о прохождении электрического тока через диэлектрик, с методикой измерения удельных объемного ρV и поверхностного ρS сопротивлений, анализ факторов, влияющих на величину электропроводности электроизоляционных материалов.
При внесении диэлектрического материала в электрическое поле в нем возникает поляризация. То есть в диэлектрике протекают поляризационные токи (токи смещения) и токи сквозной электропроводности Iскв. В зависимости от вида поляризации различают токи смещения упругосвязанных зарядов электронной и ионной поляризации, а также токи смещения замедленных (релаксационных) видов поляризации, например, дипольной. Такие токи называют абсорбционными Iабс. Таким образом, ток через диэлектрик равен сумме токов смещения электронной и ионной поляризации, абсорбционных и сквозных токов (рис. 1)
 |
Рис. 1. Зависимость измеряемого объемного тока через диэлектрик от временIS - общий ток через диэлектрик; Iабс – ток поляризации (абсорбции); Iскв – сквозной ток проводимости
После установления процесса поляризации в диэлектрике имеет место только сквозной ток. Электропроводность диэлектрика или удельное сопротивление определяется на постоянном напряжении спустя 1 минуту после подачи напряжения.
Сопротивление изоляции определяется как:
Удельное объемное электрическое сопротивление ρv определяется выражением
, 
где Rv – объемное сопротивление образца, S – площадь электрода, d – толщина образца.
|
|
|
Рис.2.Схема подключения образца при определении удельного объемного сопротивления
Удельное поверхностное сопротивление ρs численно равно сопротивлению квадрата любого размера на поверхности материала при прохождении тока через две его противоположные стороны. Для плоского образца:
,
где Rs – поверхностное сопротивление образца; h – ширина электрода; l – расстояние между электродами.
Рис.3.Схема подключения образца при определении удельного поверхностного сопротивления
Полная проводимость твердого диэлектрика, соответствующая его сопротивлению изоляции, складывается из его объемной и поверхностной проводимости. В данной работе для измерения поверхностного электрического сопротивления используют ту же самую систему с тремя металлическими электродами, что и для определения удельного сопротивления (рис.4). В такой системе удельное поверхностное сопротивление может быть рассчитано по формуле:
,
где RS – поверхностное электрическое сопротивление образца диэлектрика, заключенного между электродами; d 1 – внутренний диаметр кольцевого электрода; d 2 – диаметр верхнего электрода.
Рис.4. Размещение трех измерительных электродов на образце
1 – центральный измерительный электрод; 2 – охранное кольцо; 3 – нижний электрод
Удельное объемное сопротивление имеет в системе СИ размерность [Ом×м], а удельное поверхностное сопротивление – [Ом], следовательно, эти два параметра не могут быть численно сопоставлены друг с другом так же, как и удельные объемная и поверхностная проводимости.
Сопротивление изоляции вычисляется по следующей формуле:
Описание измерительной установки
Для измерения объемного RV и поверхностного RS сопротивлений исследуемых образцов используется электродная система, изображенная на рис. 4. В случае измерения RV верхний электрод (1) является измерительным и имеет нулевой потенциал. Охранное кольцо (2) также имеет нулевой потенциал и необходимо для исключения поверхностных токов. Нижний электрод (3) является потенциальным и необходим для создания электрического поля в исследуемом образце. При измерении RS охранное кольцо (2) выступает в роли потенциального электрода, а нижний электрод (3) становится заземленным. Режим измерения выбирается с помощью переключателя (RV / RS). Измерительная ячейка с исследуемым образцом помещены в термостат, который дает возможность исследовать температурные зависимости RV (T) и RS (T). Упрощенная блок схема экспериментальной установки изображена на рис. 5.
|
|
|
Рис. 5. Упрощенная блок схема экспериментальной установки
|
|
|
