3. Абсолютные погрешности приборов:
прибор «МЕГАОММЕТР Е6-24» - 2000В.
4. Расчетные
формулы:
(4)
где Uпр - пробивное напряжение
h – толщина диэлектрика
5. Таблица обработки результатов измерений.
-
№ пробоя
Uпр, кВ
h,мм
Епр, МВ/м среднее
Eпр среднее, кВ/мм
1
68
2,5
27,2
20,4
2
70
2,5
28
3
44
2,5
17,6
4
39
2,5
15,6
5
36
2,5
14,4
6
52
2,5
20,8
7
48
2,5
19,2
6. График
Рисунок 8 – График зависимости пробивного напряжения от номера испытания.
Вывод: В ходе лабораторной определили среднее значение электрической прочности трансформаторного масла равное Eпр=20,4 мВ/м. Сравнивая его со справочным данными, которые соответствуют диапазону Eпр= 12— 20 МВ/м, можно сделать вывод, что данное трансформаторное масло характеризуется достаточно высокой электрической прочностью и можно использовать в электрических аппаратах с рабочим напряжением до 220 кВ.
Ответы на контрольные вопросы.
1. На механизмы пробоя диэлектриков существенное влияние оказывает неоднородность их структуры, обусловленная природой исходного сырья, наличием посторонних включений и загрязнений, несовершенством процессов технологической обработки и пр. Можно утверждать, что диэлектрики, имеющие неоднородности в своей структуре (поры, микротрещины, инородные включения), встречаются в электротехнике гораздо чаще, нежели материалы с однородной структурой. Электрический пробой твердых диэлектриков происходит, как правило, в результате перенапряжений и может протекать в диэлектриках с однородной структурой, когда практически исключено влияние тепловых процессов, электрическое старение и частичные электрические разряды в порах изоляции и на ее поверхности. У твердых диэлектриков могут наблюдаться три основных механизма пробоя:
электрический;
тепловой;
электрохимический.
Каждый из указанных механизмов пробоя может иметь место в одном и том же материале в зависимости от характера электрического поля, в котором он находится – постоянного или переменного, импульсного, низкой или высокой частоты; времени воздействия напряжения; наличия в диэлектрике дефектов, в частности закрытых пор; толщины материала; условий охлаждения и т. д.
Тепловой пробой связан с разогревом диэлектрика вследствие выделяемой в нем энергии при приложении напряжения. Если с повышением температуры выделяемая энергия увеличивается, то при некотором напряжении, называемом напряжением теплового пробоя, тепловыделение в диэлектрике превысит теплоотдачу в окружающую среду. Это обусловливает непрерывный рост температуры во времени и разрушение диэлектрика. Для загрязненных либо недостаточно очищенных диэлектриков, а также для полупроводников и резистивных материалов механизм пробоя связан с процессами электропроводности и нагревания материалов. Тепловой пробой – разрушение диэлектрика за счет прогрессирующего локального энерговыделения при протекании тока в среде. Тепловой пробой возникает вследствие положительного температурного коэффициента электропроводности диэлектриков, т.е. увеличения электропроводности диэлектрика с ростом температуры.
2. Причины пробоя бывают различными, поэтому не существует единой универсальной теории пробоя. В любой изоляции пробой приводит к образованию в ней канала повышенной проводимости, достаточно высокой, чтобы произошло короткое замыкание в данном электротехническом устройстве, создающее аварийную ситуацию, по существу выводящую это устройство из строя. Однако в этом отношении пробой может проявлять себя в разных системах изоляции по разному. В твердой изоляции, как правило, канал пробоя сохраняет высокую проводимость после выключения, приведшего к пробою напряжения, явление протекает необратимо. В жидких и газообразных диэлектриках вследствие высокой подвижности их частиц электрическое сопротивление канала пробоя восстанавливается, после снятия вызвавшего его напряжения, практически мгновенно
3. Электрическая прочность определяется пробивным напряжением отнесенным к толщине диэлектрика в месте пробоя.
4. При больших давлениях и соответственно повышенной плотности газа расстояние между отдельными молекулами становится меньше; тем самым уменьшается длина свободного пробега электронов, для того чтобы пробой произошёл, должна быть увеличена напряженность поля. При уменьшении давления вначале наблюдается падение электрической прочности, когда же давление доходит до некоторого предела, ниже атмосферного давления, и разрежение достигает высоких степеней, электрическая прочность начинает снова возрастать. Это возрастание объясняется уменьшением числа молекул газа в единице объёма при сильном разрежении и снижении вероятности столкновений электронов с молекулами. При высоком вакууме пробой можно объяснить явлением вырывания электронов из поверхности электрода. В этом случае электрическая прочность доходит до весьма высоких значений и зависит от материала и состояния поверхности электродов.
5. Пробой газа обуславливается явлением ударной и фотонной ионизации. Пробой жидких диэлектриков происходит в результате ионизационных и тепловых процессов. Одним из главнейших факторов, способствующих пробою жидкостей, является наличие в них посторонних примесей.
Лабораторная работа №12
Снятие кривой намагничивания ферромагнетика.
1. Цель работы: построение основной кривой намагничивания B(H) и графика зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля μr(H) ферромагнетика.
2. Оборудование: модуль «Функциональный генератор», модуль «Магнитомягкие материалы». Температурный коэффициент сопротивления/емкости», модуль «Модуль питания и USB осциллограф», минимодуль «Ферромагнетик. Точка Кюри», соединительные проводники.
Рисунок 9 – Электрическая схема соединений типового комплекта для получения основной кривой намагничивания.