Лабораторная № 1 Квачев. Лабораторная работа по дисциплине (учебному курсу) Техника Высоких напряжений
![]()
|
![]() МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тольяттинский государственный университет» Институт химии и энергетики (наименование института полностью) Кафедра /департамент /центр1 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника (наименование кафедры/департамента/центра полностью) ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №___ по дисциплине (учебному курсу) «Техника Высоких напряжений» (наименование дисциплины (учебного курса) Вариант ____ (при наличии)
Тольятти 2023 Бланк выполнения лабораторной работы № 1 |
АТ – | автотрансформатор |
Т – | трансформатор |
Rзащ – | защитное сопротивление |
R1, R2 – | высоковольтный омический делитель |
Rд – | добавочное сопротивление |
V – | вольтметр |
A – | микроамперметр |
1–4 – | испытуемые электроды |
Результаты эксперимента
Таблица
Форма электродов | S, см | Экспериментальные данные | Расчетные данные | ||||||||||||
Uр, кВ | Uр ср, кВ | Еср, кВ/см | Uр, кВ | Еср, кВ/см | |||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | | | | | ||||||
Шар – шар | 1,1 | 24 | 23 | 25 | 23 | 24 | 23 | 23,7 | 21,5 | 34,1 | 31,0 | ||||
2,2 | 48 | 45 | 46 | 47 | 46 | 46 | 46,3 | 21,1 | 64,5 | 29,3 | |||||
3,2 | 63 | 63 | 66 | 66 | 65 | 64 | 64,5 | 20,2 | 89,1 | 27,9 | |||||
4,2 | 84 | 78 | 80 | 84 | 79 | 84 | 81,5 | 19,4 | 111,4 | 26,5 | |||||
5,2 | 94 | 100 | 102 | 100 | 96 | 97 | 98,2 | 18,9 | 131,4 | 25,3 | |||||
5,9 | 112 | 111 | 113 | 110 | 107 | 114 | 111,2 | 18,8 | 144,3 | 24,5 | |||||
Острие – острие | 1,1 | 13 | 13 | 12 | 13 | 12 | 13 | 12,7 | 11,5 | 17,4 | 15,8 | ||||
2,5 | 15 | 16 | 16 | 15 | 16 | 16 | 15,7 | 6,3 | 21,7 | 8,7 | |||||
4,1 | 20 | 21 | 19 | 19 | 19 | 18 | 19,3 | 4,4 | 27,7 | 6,3 | |||||
5,5 | 23 | 22 | 22 | 23 | 22 | 22 | 22,3 | 4,1 | 31,2 | 5,7 | |||||
7,1 | 25 | 27 | 26 | 25 | 25 | 25 | 25,5 | 3,6 | 36,2 | 5,1 | |||||
8,5 | 28 | 29 | 27 | 30 | 28 | 30 | 28,7 | 3,4 | 40,6 | 4,8 | |||||
Острие – плоскость | 1,1 | 10 | 11 | 10 | 11 | 10 | 11 | 10,5 | 9,5 | 10,9 | 9,9 | ||||
2,5 | 23 | 24 | 21 | 23 | 22 | 23 | 22,7 | 9,1 | 15,9 | 6,4 | |||||
4,1 | 35 | 33 | 33 | 33 | 35 | 34 | 33,8 | 7,7 | 22,7 | 5,2 | |||||
5,5 | 41 | 42 | 42 | 39 | 39 | 42 | 40,8 | 7,4 | 26,6 | 4,8 | |||||
7,1 | 49 | 47 | 47 | 50 | 48 | 46 | 47,8 | 6,7 | 32,3 | 4,6 | |||||
8,5 | 53 | 53 | 51 | 55 | 54 | 53 | 53,2 | 6,3 | 37,3 | 4,4 | |||||
Коронирующие кольца | 1,1 | 15 | 14 | 15 | 15 | 14 | 14 | 14,5 | 13,2 | | | ||||
2,5 | 26 | 27 | 26 | 27 | 26 | 25 | 26,2 | 10,5 | | | |||||
4,1 | 36 | 38 | 37 | 39 | 38 | 36 | 37,3 | 8,5 | | | |||||
5,5 | 46 | 45 | 48 | 45 | 46 | 44 | 45,7 | 8,3 | | | |||||
7,1 | 50 | 53 | 53 | 51 | 51 | 53 | 51,8 | 7,3 | | | |||||
8,5 | 57 | 56 | 58 | 58 | 53 | 54 | 56,0 | 6,6 | | |
Произведем расчет Uр и Еср при S=1.1 см:
![](1134365_html_bbb3c0d150b7e0e6.gif)
Для электродной системы «шар – шар»:
![](1134365_html_c423451dc385870d.gif)
![](1134365_html_92ee0e89df52d58e.gif)
Для электродной системы «острие - плоскость»:
![](1134365_html_9618f856313d811a.gif)
![](1134365_html_1e65b39d479b1be1.gif)
Для электродной системы «острие - острие»:
![](1134365_html_f22169eb2ac87840.gif)
![](1134365_html_9d5068e8fab2800f.gif)
1. Построить зависимость разрядного напряжения Up = f(S) от расстояния между электродами.
![](1134365_html_1b511b8bc99c77a8.gif)
Рис. 2. Зависимость Up = f (S)
Расхождение между опытными и расчетными данными можно объяснить погрешностями при измерениях, а также тем, что расчет пробивного напряжения по формуле дает неточную величину, к тому же во время эксперимента на величину пробивного напряжения влияет множество случайных факторов, учесть которые практически невозможно.
2. Объяснить полученные результаты.
При какой форме электродов пробивное напряжение между электродами минимально?
Минимальное пробивное напряжение наблюдается при форме электродов острие-плоскость, т.к. электроны, двигаясь к острию в область сильного поля, совершают ударную ионизацию и образуют лавину электронов. Когда лавина доходит до острия, электроны лавины нейтрализуются на аноде, а положительные ионы вследствие малой скорости движения остаются у острия и создают положительный объемный заряд, который обладает собственным электрическим полем. Взаимодействуя с внешним полем в промежутке, положительный объемный заряд ослабляет поле вблизи острия и усиливает его в остальной части промежутка. Если напряжение между электродами достаточно велико, то возникает лавина электронов справа от объемного заряда, электроны которой, смешиваясь с положительными ионами объемного заряда, создают зародыш канала анодного стримера, заполненный плазмой. Зажигается стримерный коронный разряд. Положительные заряды этой лавины будут располагаться на головке стримера и создавать область повышенной напряженности во внешнем пространстве. Наличие области сильного поля обеспечивает образование новых лавин, электроны которых втягиваются в канал стримера, постепенно удлиняя его. Стример прорастает к катоду, вызывая пробой промежутка, при сравнительно малом значении разрядного напряжения.
Как изменяется разрядное напряжение от расстояния между электродами в однородном и резко неоднородном полях?
Исходя из полученных данных в ходе эксперимента, разрядное напряжение увеличивается с расстоянием по линейному закону.
Контрольные вопросы
Для каких целей вводится поправка на относительную плотность воздуха?
Почему в однородном поле отсутствует коронная форма разряда?
Какие параметры электродной системы влияют на максимальную и среднюю напряженность электрического поля?
Как классифицируется степень неоднородности электрического поля?
Почему значения пробивных напряжений, полученных экспериментально и расчётным путем, отличаются больше, чем разброс полученных пробивных напряжений?
Ответы на вопросы
Для точного сопоставления результатов измерений, проведенных при различных значениях атмосферного давления.
Т.к. ионизация атомов и молекул воздуха происходит «равномерно» по объему промежутка, коронный разряд неустойчив и быстро переходит в полный пробой промежутка.
Форма электродов, способ их подключения, расстояние между ними и напряжение.
Степень неоднородности электрического поля между электродами характеризуется коэффициентом неоднородности Кн, который равен отношению максимальной напряженности Еmax к средней напряженности Еср поля между электродами.
Средняя напряженность есть отношение напряжения U, приложенного к электродам, к расстоянию между электродами S. Максимальная напряженность зависит от формы, размеров электродов, способа их подключения и расстояния между ними.
Расхождение между опытными и расчетными данными можно объяснить погрешностями при измерениях, а также тем, что расчет пробивного напряжения по формуле дает неточную величину, однако во время эксперимента на величину пробивного напряжения влияет множество случайных факторов, учесть которые практически невозможно, но при проведении серии экспериментов можно «усреднить» значение.
Выводы: в ходе выполнения лабораторной работы были изучены основные понятия и теоретические сведения о разрядах в воздухе, получены навыки определения разрядного напряжения для различных электродов промежутков в зависимости от расстояния между электродами с построением графиков.
1 Оставить нужное