Исследование диэлектриков. лабораторная 2. Лабораторная работа 2 по дисциплине (учебному курсу) Техника высоких напряжений
 Скачать 277.01 Kb.
|
|
М  ИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тольяттинский государственный университет» Институт Химии и Энергетики (наименование института полностью) Кафедра «Электроснабжение и электротехника» (наименование кафедры/департамента/центра полностью) ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 по дисциплине (учебному курсу) «Техника высоких напряжений» (наименование дисциплины (учебного курса) Вариант ____ (при наличии)
Тольятти 2022 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 Цель работы: экспериментальное изучение разряда по поверхности твердого диэлектрика в зависимости от конфигурации электрического поля, расстояния между электродами и толщины диэлектрика. Краткое теоритическое содержание работы Корона – это самостоятельный газовый разряд, возникающий в резко неоднородных полях у электродов с большой кривизной поверхности (острия, тонкие провода). Зона вблизи такого электрода характеризуется значительно более высокими значениями напряженности поля по сравнению со средними значениями для всего промежутка. Когда напряженность поля достигает предельного значения (для воздуха около 30 кВ/см), вокруг электрода возникает свечение. Лавинная форма разряда – это форма разряда, при которой в промежутке развиваются лавины электронов. При этом напряженность поля зарядов каждой из лавин значительно меньше напряженности внешнего поля. Зона ионизации при большом числе лавин имеет более или менее однородную структуру, что приводит к выравниванию электрического поля в промежутке за счет образующегося объемного заряда, знак которого совпадает со знаком "острого" электрода. Стримерная форма разряда – это более интенсивная форма, когда кроме лавин электронов в промежутке развиваются стримерные каналы. Если поле зарядов лавины становится соизмеримым с внешним электрическим полем в промежутке, то лавины электронов преобразуются в стример. У головки стримера происходит интенсивная ионизация, обеспечивающая прорастание стримера в глубь промежутка. Скользящий разряд – это скользящий поверхностный распределенный разряд (плазменный лист) – вид газового разряда, развивающийся вблизи поверхности диэлектрика при подаче высоковольтного импульса на систему электродов специальной конфигурации. Поверхностный пробой – это поверхностный пробой - это пробой воздуха, осложненный присутствием диэлектрика. Наличие на поверхности диэлектрика зарядов и различие диэлектрических проницаемостей и проводимостей воздуха и диэлектрика приводят к сильному искажению электрического поля. Это и снижает Unp воздуха при поверхностном пробое. .Напряжение поверхностного пробоя обычно меньше напряжения пробоя воздуха при том же расстоянии между электродами.  Рисунок 1-Принципиальная электрическая схема установки: РН – регулятор напряжения; Т – высоковольтный трансформатор; Rз – защитное сопротивление; S1, S2 – выключатели; Результат измерений Таблица 1
Содержание отчета 1. Построить графики Uкороны = f(S),UP = f(S), Uск.р. = f(S), Uпер = f(S), по результатам опытов для нормальной составляющей (для разных толщин) 2. На предыдущем графике, построить график Uпер = f(S), по результатам опытов для тангенциальной составляющей (для разных толщин). 3. Объяснить полученные результаты. 4. Ответить на контрольные вопросы.  Рисунок 2. Характеристика Uкор=f(s) при разной толщине диэлектрика в поле с преобладающей нормальной составляющей  Рисунок 3. Характеристика Uск.р.= f(s) при разной толщине диэлектрика в поле с преобладающей нормальной составляющей  Рисунок 4. Характеристика Uперекрытия.= f(s) при разной толщине диэлектрика в поле с преобладающей нормальной составляющей  Рисунок 5. Характеристика Uперекрытия расч = f(s) при разной толщине диэлектрика в поле с преобладающе нормальной составляющей  .где:  – относительная диэлектрическая проницаемость (для стекла = 6); – диэлектрическая постоянная;d – толщина диэлектрика, см.; l – длина канала скользящего разряда; k =0,81 для преобладания нормальной составляющей напряженности электрического поля.  Рисунок 6. Характеристика Uперекрытия =f(s) при разной толщине диэлектрика в поле с преобладающей тангенциальной составляющей  Рисунок 7. Характеристика Uперекрытия расч =f(s) при разной толщине диэлектрика в поле с преобладающей тангенциальной составляющей  .где: – относительная диэлектрическая проницаемость (для стекла = 6); – диэлектрическая постоянная;d – толщина диэлектрика, см.; l – длина канала скользящего разряда; k =1,08 для преобладания тангенциальной составляющей напряженности электрического поля. Объяснить полученные результаты: При какой конфигурации поля напряжение перекрытия больше и почему? В результате проделанной работы и обработки экспериментальных данных были определены напряжения возникновения короны, возникновения скользящих разрядов и разрядные напряжения для различных межэлектродных расстояний при воздействии переменного напряжения в промежутках с преобладающей нормальной или тангенциальной составляющей электрического поля. Полученные результаты были представлены в виде графиков. Из графиков видно, что для системы электродов нормальной составляющей напряжение появления короны и напряжение перекрытия несколько ниже, чем для системы с преобладающей тангенциальной составляющей за счет меньшей степени неоднородности поля. Основными причинами снижения разрядного напряжения является, наличие микро зазоров между диэлектриком и электродом, приводящих к увеличению в них напряженности электрического поля; накопление заряженных частиц на поверхности твердого диэлектрика с увеличением напряженности поля вблизи них; наличие микро капель влаги на поверхности твердого диэлектрика, облегчающих разряд. При увеличении толщины диэлектрика при малых межэлектродных расстояниях возрастает напряжение появления короны, напряжения скользящих разрядов и разрядное напряжение. Диэлектрик, помещенный в равномерное поле, нарушает его однородность, и разряд происходит всегда по поверхности диэлектрика, при напряжении более низком, чем в воздушном промежутке. Контрольные вопросы 1. С чем связано искажение электрического поля при помещении диэлектрика в равномерное поле? 2. Какое влияние оказывает неплотное прилегание электродов на разрядное напряжение вдоль поверхности диэлектриков? 3. Для каких изоляционных конструкций характерно электрическое поле с преобладающей тангенциальной составляющей, для каких конструкций с нормальной? 4. Что делается в реальных условиях работы электроэнергетических систем для увеличения разрядных напряжений по поверхности изоляторов? Ответы на вопросы Диэлектрик, помещенный в равномерное поле, нарушает его однородность, и разряд происходит всегда по поверхности диэлектрика при напряжении более низком, чем в воздушном промежутке. В прослойках между диэлектриком и электродами из-за отличия диэлектрических проницаемостей воздуха и диэлектрика создается местное увеличение напряженности поля и, возможно, возникновение ионизационных процессов, что приводит к уменьшению разрядного напряжения. Неоднородное поле с преобладанием тангенциальной составляющей характерно для опорных изоляторов. Влияние гигроскопических свойств диэлектрика на величину разрядных напряжений в этом случае будет меньшим, так как искажения поля, обусловленные процессами на поверхности диэлектрика, лишь незначительно увеличивают и без того значительную неоднородность поля. Конфигурация электрического поля с преобладанием нормальной составляющей напряженности характерна для конструкции проходного изолятора. Неоднородность поля в межэлектродном промежутке в этом случае выше, и, следовательно, разрядные напряжения ниже. Для увеличения пути утечки тока по поверхности твердого диэлектрика и увеличения разрядного напряжения применяют ребристую поверхность. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||