Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Результаты измерений

Москва 2011

1)Цель работы:

Определения и исследование электрической прочности композиционных(слоистых) диэлектриков при разной форме электродов на переменном токе промышленной частоты.

2)Описание установки:

3) Теоретические основы работы:

Минимальное напряжение U_пр, приложенное к диэлектрику и приводящее к образовании в нем проводящего канала, называется пробивным напряжением. В зависимости от того, замыкает ли канал оба электрода, пробой может быть полным, неполным или частичным. У твердых диэлектриков возможен также поверхностный пробой, после которого повреждается поверхность материала,образуя на органических диэлектриках науглероженный след – трекинг.

Отношение импульсного пробивного напряжения к его статическому значению больше единицы и называется коэффициентом импульса.

Зависимость пробивного напряжения от времени приложения напряжения называют кривой жизни электрической изоляции.

Снижение U_пр от времени происходит из-за электрического старения изоляции – необратимых процессов под действием тепла, и электрического поля.

Электрической прочностью называют напряженность электрического поля при пробое изоляции в однородном электрическом поле,

E_пр= U_пр /d,

Где E_пр, В/м; U_пр - пробивное напряжение, В; d – толщина диэлектрика, м.

Кроме В/м электрическую прочность часто выражают в мВ/м или кВ/м.

Для экспериментального исследование пробоя используют электроды различной формы, между которыми помещают диэлектрик. Приблизительно однородное поле в твердых диэлектриках можно получить, если подвергнуть их механической обработке, выдавливая или высверливая в них лунки со сферической поверхностью. Такая обработка может нарушить структуру диэлектрика, поэтому необходимо контролировать качество образцов. Для установления простейших закономерностей и механизма пробоя диэлектриков этот процесс проводят в однородном и неоднородном электрических полях. Для получения неоднородного поля используют электроды типа острие-острие или острие-плоскость. Значение U_пр в неоднородном поле значительно меньше, чем в однородном из-за повышения среднего значе6ния напряженности поля E_ср= U_пр /h вблизи электрода с малым радиусом кривизны.

В данной лабораторной работе для исследования влияние формы электродов на пробой твердых диэлектриков используются четыре типа электродов: плоскость-плоскость (верхний электрод - торец цилиндра, представляющий собой плоскость с закругленными краями); сфера большого и малого радиуса – плоскость; острие-плоскость.

Как на постоянном, так и на переменном токе Е_пр слоистого диэлектрика зависит от распределения напряженности электрического поля по отдельным слоям и от ионизации воздушных включений.

Простейшим слоистым диэлектриком является диэлектрик, состоящий из двух плоскопараллельных слоев с различными электрическими характеристиками. На переменном токе в каждом слое напряженность поля обратно пропорциональна диэлектрической проницаемости(ε), а на постоянном – удельной электрической проводимости (γ) материала слоя. Такое распределения напряженностей определяется формулами:E₁/E₂= ε₂/ε₁; E₁/E₂= γ₂/ γ₁

Поскольку у пропитанной маслом конденсаторной бумаги диэлектрическая проницаемость ε_б=4,5, а у масла ε_м=2,2, и, соответственно, удельная электрическая проводимость γ_б=10^-11(Ом·м)^-1, γ_м=10^-9 (Ом·м)^-1, то в пакете из пропитанной маслом конденсаторной бумаги на переменном токе напряженность электрического поля больше в слое масла, а на постоянном - в слое бумаге. Поэтому на переменном токе пакет бумаги пробивается при меньших напряжениях, чем на постоянном. Этому способствует также и наличие воздушных включений неизбежных в многослойных диэлектриках, в котором на переменном токе происходит больше разрядов в единицу времени, чем на постоянном токе. Уменьшению электрической прочности при разрядах способствуют и образующиеся при этом озон и окислы азоты, разрушающие бумагу. Этот процесс называют старением.

В зависимости электрической прочности от числа листов пропитанной конденсаторной бумаги наблюдается обычно максимум (для пакета из 6-7 листов), обусловленный наличием слабых в электрическом отношении мест в объеме диэлектрика между электродами и в самом диэлектрике. Рост Е_пр в таком случае можно связать с уменьшение вероятности совпадения слабых мест при увеличении числа листов в пакете, а уменьшение неоднородности электрического поля и неоднородности слоистого диэлектрика(пакета листов).

В системе контроля качества электрической изоляции получило распространение определение среднего значения пробивного напряжения и электрической прочности, а также определение разброса – разности между максимальной и минимальной измеренными величинами. Так как физическое явление пробоя диэлектрика имеет статический характер, то множество измеряемых величин обычно укладывается в нормальное распределение. Для статической оценки совокупности значений U_пр предусматривается расчет следующих величин статических параметров: разброса значений среднего арифметического, дисперсии, среднеквадратического отклонения, коэффициента вариации и асимметрии, эксцесса и контрэкцесса, 90% доверительного интервала.

Результаты измерений

электрод	Кол-во листов(n)
острие		10,3
	11,4
	21,6
	22,3	278,75
	22,6
	22,9	190,83

электрод	Кол-во листов
полуплоскость		12,9
	22,4
	24,3
	24,3	303,75
	23,2
	23,2	193,3

электрод	Кол-во листов
плоскость		10,2
	19,2
	24,1	401,67
	24,8
	25,3
	25,5	212,5

5) Обработка результатов измерений:

h=10 мкм=0,01 мм

По результатам таблиц построить графики и

Выводы.

Из опыта видно, что пробивное напряжение зависит от формы электродов и расстояния между ними. С увеличением расстояния между электродами пробивное напряжение возрастает не строго пропорционально увеличению расстояния между электродами. При увеличении расстояния между электродами электрическая прочность уменьшается.