close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Лабораторные

код для вставкиСкачать
 Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
Криворізький технічний університет
Кафедра електропостачання та ресурсозбереження Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни "Електротехнічні матеріали"
для студентів спеціальності 6.090603
"Електротехнічні системи електроспоживання"
усіх форм навчання
Кривий Ріг
2011
Укладачі : В.К .Титюк, к.т.н.,доцент; Р.О. Пархоменко, ст. викладач
Рецензент: Сінолиций А.П., професор, д.т.н.
Відповідальний за випуск: Щокін В.П., канд. техн. наук, доц.
Методичні вказівки містять теоретичні відомості для підготовки до виконання лабораторних робіт, порядок виконання робіт, зміст звіту про роботу та запитання для самоконтролю. Наведено список рекомендованої літератури.
Розглянуто на засіданні кафедри ЕПР.
Протокол № 9 від 16. 02. 2011р.
Схвалено на вченій раді електро-
технічного факультету.
Протокол № 1 від __. __. 2011 р.
ЗМІСТ
1.ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ............................................................ 4
2.Лабораторна робота № 1. Ознайомлення з різними електроізоляційними матеріалами........................................................................ 5
3.Лабораторна робота № 2. Визначення питомого об'ємного та
питомого поверхневого опорів твердих діелектриків .................... 7
4.Лабораторна робота № 3. Дослідження-електричної міцності
газоподібних діелектриків...................................................... 11 5.Лабораторна робота № 4. Визначення електричної міцності
рідких діелектриків............................................................... 14
6.Лабораторна робота № 5. Дослідження електричної міцності
твердих діелектриків.............................................................. 18
7.Лабораторна роботе № 6. Профілактичні випробування ізоляції
кабелів та захисних засобів...................................................... 22
8.Лабораторна робота № 7. Визначення температурного коефіцієнта
питомого опору провідникових матеріалів................................... 24
9.СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ. ................................... 27
Основною метою виконання лабораторних робіт з курсу "Електротехнічні матеріали" є набуття студентами практичних навичок у методах випробувань електротехнічніх матеріалів та ізоляційних конструкцій, розширення та поглиблення знань з теорії електротехнічних матеріалів.
Загальні відомості
На першому вступному занятті студенти вивчають правила техніки безпеки і практичні способи безпечної роботи при виконанні експериментів у лабораторії електротехнічних матеріалів. Інструктаж проводить викладач, який веде лабораторні роботи в цій лабораторії.
1. До виконання лабораторних робіт допускаються студенти, з якими проведено інструктаж по техніці безпеки, оформлений у спеціальному журналі обліку інструктажу.
2. Перед початком лабораторної роботи студент повинен вивчити вказівки до цієї роботи, оформити у зошиті завдання на виконання роботи, таблиці, схему та опис установки.
3. Звіт про виконану роботу треба подати перед початком наступної роботи.
4. Для успішного захисту звіту студент повинен знати основні теоретичні положення лабораторної роботи, вивчити будову експериментальної лабораторної установки, вміти пояснити здобуті результати.
Лабораторна робота № 1 ОЗНАЙОМЛЕННЯ З РІЗНИМИ ЕЛЕКТРОІЗОЛЯЦІЙНИМИ МАТЕРІАЛАМИ
Мета роботи. Ознайомитися із зразками основних електроізоляційних матеріалів. Вивчити фізико-хімічні та електричні характеристики електроізоляційних матеріалів. 1.1. Підготовка до роботи
1. Різноманітні діелектрики, що використовуються в технічних пристроях заведено називати електроізоляційними матеріалами. Пробій ізоляції в електротехнічному пристрої призводить до виходу з ладу пристрою в цілому або якої-небудь його частини.
Внаслідок цього правильний добір електроізоляційних матеріалів є важливою умовою забезпечення нормальної роботи електроустановок.
Крім головної вимоги - електричної міцності - до ізоляційних матеріалів ставляться також інші вимоги, а саме: теплостійкість, вологостійкість, механічна міцність та ін.
Особливо велике значення має теплостійкість ізоляційних матеріалів, яка, як правило, лімітує допустимий нагрів електричних машин, а отже, і їх максимально допустиме навантаження. В електричних машинах найчастіше використовуються ізоляційні матеріали органічного походження, які допускають нагрів приблизно до 100 °С. При вищій температурі нагріву ізоляція швидко руйнується, що спричинює різке скорочення часу служби електричної машини.
На практиці застосовують тверді, рідкі й газоподібні діелектрики. За тверду ізоляцію правлять матеріали, в основі яких лежать як органічні /бавовняні тканини, гума, папір, дерево/, так і неорганічні /слюда, скловолокно/ речовини. До твердих ізоляційних матеріалів належать також вироби з фарфору, мармуру, пластмаси. До рідких діелектриків можна віднести мінеральні масла, смоли, лаки, емалі.
Вельми перспективне використання як ізоляційних матеріалів кремнійорганічних сполук, яким властива висока теплостійкість /180... ...250 °С/. Заміна ізоляційних матеріалів органічного походження на більш теплостійкі дозволить одержувати більшу потужність при тих самих габаритних розмірах.
2. Ознайомитися зі змістом і послідовністю виконання лабораторної роботи за методичними вказівками цієї інструкції.
3. Для самоконтролю треба висвітлити питання, вміщені у підрозділ 1.З, підпункти а, б, д, е, є, ж.
1.2. Послідовність виконання роботи
1. Зовнішнім оглядом зразка електроізоляційного матеріалу визначити його основні фізико-хімічні властивості.
2. На стенді знайти назву зразка електроізоляційного матеріалу, що розглядається, та вивчити його якості за навчальними посібниками і довідниками.
1.3. Звіт про роботу.
1.Вивчити електроізоляційні матеріали, надані викладачем. .
2.У звіті з кожного вивченого матеріалу записати: а/ фізико-механічні властивості матеріалу;
б/ технічні властивості матеріалу; в/ технологію виготовлення; г/ галузь використання; д/ діелектричну проникність; є/ питомий об'ємний та поверхневий опір; є/ кут діелектричних втрат; ж/ електричну міцність.
Лабораторна робота №2
ВИЗНАЧЕННЯ ПИТОМОГО ОБ'ЄМНОГО ТА ПИТОМОГО ПОВЕРХНЕВОГО ОПОРІВ ТВЕРДИХ ДІЕЛЕКТРИКІВ
Мета роботи. Ознайомитися з електровимірювальними пристроями /тераомметром/ типу Е6-ІЗА. Визначити питомі об'ємні та поверхневі опори.
2.1. Підготовка до роботи
1. Технічні діелектрики завжди мають невелике число вільних зарядів, завдяки чому під впливом електричного поля в них виникають струми наскрізної провідності. Поляризаційні процеси зміщення зумовлюють абсорбційні струми.
При постійній напрузі абсорбційні струми протікають лише під час вмикання або вимикання напруги, при змінній напрузі вони відбуваються протягом усього часу перебування матеріалу в електричному полі. Поляризаційні струми слід брати до уваги при невеликій витримці зразка діелектрика під напругою.
Електропровідність діелектрика при постійній напрузі визначається по наскрізному струму. При змінній напрузі активна електропровідність визначається не лише наскрізним струмом, а й активними складовими поляризаційних струмів.
У твердих діелектриків потрібно розрізняти об'ємну та поверхневу провідності.
Для порівняльної оцінки різних матеріалів відносно їх поверхневої та об"ємної електропровідності користуються значеннями питомого об'ємного опору та питомого поверхневого опору .
Повна провідність твердого діелектрика складається з об'ємної та поверхневої провідності.
Електропровідність діелектриків зумовлюється агрегатним станом речовини, а також залежить від вологості та температури.
При тривалій роботі під напругою струм крізь діелектрик з плином часу може зменшуватися або збільшуватися. Зменшення струму з часом вказує на те, що електропровідність була зумовлена іонами сторонніх домішок і зменшувалась за рахунок електричного очищення зразка. Збільшення струму з часом вказує на участь у ньому зарядів, які є структурними елементами самого матеріалу та процесу старіння під напругою, що протікає в ньому. Це може поступово призвести до зруйнування - пробою діелектрика.
Для визначення об'ємного та поверхневого опору в лабораторії використовується електроприлад Е6-ІЗА, який дає змогу вимірювати опори у межах від до Ом.
Крізь зразок діелектрика під впливом прикладеної до його електродів постійної напруги протікає струм витоку, в якого дві складові: поверхневий та об'ємний струм діелектрика. Отже, еквівалентна схема зразка складається з двох з'єднаних паралельно опорів, які враховують струм діелектрика: поверхневий та об'ємний . Звичайно прагнуть виміряти кожну складову окремо, ліквідуючи при цьому вплив другої. З цією метою використовують систему з трьох діелектриків.
Вимірюваний зразок розміщується між двома металевими електродами А і С. Електрод А розміщується всередині так званого охоронного кільця В. Поверхневі струми на вимірюваному зразку відводяться охоронним кільцем безпосередньо до джерела живлення, минаючи вимірювальний прилад. Для плоского зразка /рис. 2.1/ при вимірювання об'ємного опору охоронний електрод В має форму кільця, яке розташоване на поверхні концентрично з вимірювальним електродом А. На другій стороні зразка поміщають високовольтний електрод С. Охоронний електрод значно вирівнює поле між електродами. У разі вимірювання поверхневого опору на плоскому зразку використовується той самий вимірювальний електрод А, але роль другого вимірювального електрода виконує кільцевий електрод В. Охоронний електрод С має форму кола і розташований на протилежному боці зразка відносно вимірювального електрода /рис. 2.2/. Охоронний електрод у цьому разі відводить об'ємний струм на землю, і він не реєструється вимірювальним приладом.
2.Вивчити порядок настроювання та роботи з електровимірювальним приладом Е6-ІЗА для вимірювання поверхневого та об'ємного опору.
2.2. Послідовність виконання роботи.
1.Установіть ручками "Уст. 0 ГРУБО" та "Уст. 0 ТОЧНО" стрілку приладу на нульову позначку шкали, а перемикач піддіапазонів переведіть у положення, яке відповідає вимірюваному опору.
2.При вимірюваннях на піддіапазонах, вищих від 10 Ом, помістіть вимірюваний об'єкт у вимірювальну камеру, з'єднавши клеми (5) камери і приладу.
Проведення вимірювань за лінійними шкалами
3.Установіть перемикач піддіапазонів у положення, яке відповідає вимірюваному опору.
4.Підіткніть вимірюваний об'єкт до гнізд приладу.
5.Установіть ручкою "Уст. 0 ТОЧНО" стрілку приладу на нульову позначку шкали.
6.Переведіть кнопку замикача входу у відтиснуте положення.
7.Зробіть відлік за лінійною шкалою, відповідною встановленому піддіапазону, після чого натисніть кнопку замикача входу. Відімкніть вимірюваний об'єкт.
Проведення вимірювань за обернено пропорційними шкалами
8.Установіть перемикач піддіапазонів у положення, відповідне
вимірюваному опору, попередньо ввімкнувши потрібну вимірювальну напругу перемикачем 100V, 10V.
9. Підключіть вимірюваний об'єкт до гнізд приладу /при вимірюванні на піддіапазонах вищих від 10 Ом /,помістіть вимірюваний об'єкт у вимірювальну камеру, підключивши її до приладу відповідно до рисунка.
10.Установіть ручкою "Уст. 0 ТОЧНО" стрілку приладу на позначку
обернено пропорційних шкал.
11.Переведіть кнопку замикача входу у відтиснуте положення і
зробіть підрахунок за шкалою, яка відповідає встановленому піддіапазону.
12. Натисніть кнопку замикача входу та відключіть вимірюваний об'єкт.
Особливі умови дотримання техніки безпеки:
а/ під час вимірів забороняється торкатися руками до струмонесучих частин;
б/ усі перемикання в схемі повинні проводитися при її відключенні ;
в/ недотримання правил техніки безпеки може призвести до враження студентів електричним струмом.
2.3. Звіт про роботу
Провести розрахунок питомого поверхневого і питомого об"ємного опорів трьох зразків, указаних викладачем. Результати розрахунків занести до табл. 2.1.
формули для довідок:
, ;
де - контактна площа електрода А, см^; - товщина випробуваного, зразка, см;
, ;
- діаметр електрода А;
- внутрішній діаметр електрода В.
Таблиця 2.1.
№ п/пЗразок, мм 123 Запитання для самоконтролю
1. Які види електропровідності Ви знаєте? 2. В яких одиницях вимірюється питомий об'ємний опір і питома об'ємна провідність електроізоляційних матеріалів?.
3. Від яких основних факторів залежить питома провідність органічних аморфних діелектриків?
4. Чим пояснюється спад струму в твердому діелектрику при вмиканні його під постійну напругу?
5. Поясніть залежність питомої провідності, твердих діелектриків від напруги.
6. Від яких факторів залежить питомий поверхневий опір твердих діелектриків?
7. Як можна класифікувати тверді діелектрики залежно від значення питомого поверхневого опору?
8. Які заходи застосовують для підвищення питомого поверхневого опору?
Лабораторна робота № 3. ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МІЦНОСТІ ГАЗОПОДІБНИХ . ДІЕЛЕКТРИКІВ
Мета роботи. Ознайомитися з установкою для визначення електричної міцності повітря. Визначити, електричну міцність повітря за різних умов.
3.1. Підготовка до роботи
1. Однією з найважливіших характеристик діелектриків є їх електрична міцність, що визначається пробивною напругою або електричною міцністю , пов'язаних співвідношенням, кВ/мм:
де - відстань між електродами.
Повітря є природною ізоляцією багатьох електричних конструкцій: трансформаторів, конденсаторів, повітряних вимикачів, ліній передач.
Як діелектрик повітря має такі позитивні властивості: швидко відновлює свою електричну міцність після пробою, незначно змінює діелектричну проникність, діелектричні втрати, повітря практично дорівнюють нулю.
Негативні властивості повітря як діелектрика: погана теплопровідність, низька електрична міцність, різка її зміна біля поверхні твердого діелектрика (Епр = 2,19...2,27 кВ/мм), здатність зволожнюватися, створювати оксиди, підтримувати горіння. Електрична міцність повітря не є постійною величиною і залежить від його тиску, відносної вологості та ступеня однорідності електричного поля, в якому здійснюється пробій.
Однорідне поле можна отримати між електродами із заокругленими краями, а також між сферами великого діаметра при малій відстані між . ними. У такому полі пробій відбувається практично миттєво при досягненні напругою строго визначеного значення. Між електродами виникає іскра, яка переходить у дугу. В лабораторії однорідне поле досягається поміж двох плоских електродів.
Оскільки у високовольтних конструкціях електричне поле не буває однорідним, значний інтерес становить поведінка повітря в неоднорідному полі. Особливістю пробою повітря в неоднорідному полі є виникнення часткового розряду у вигляді корони, в місцях, де напруженість досягає критичних значень. Надалі корона переходить у дугу при зростанні напруги.
У лабораторії неоднорідне поле досягається між електродами "голка - площина". При позитивній полярності на "голці" пробій повітря виникає при меншій напрузі, ніж при зворотній полярності. Це пояснюється утворенням при "голці" позитивного об'ємного заряду, який сприяє розвитку пробою. Визначаючи Епр , треба мати на увазі, що пробій газів - явище , чисто електричне, тому всі числові дані з пробою газів належать до максимальних /амплітудних/ значень напруги.
2. Ознайомитися зі змістом і послідовністю виконання дослідів. Вивчити відповідні матеріали, наведені в літературі.
З.2. Послідовність виконання роботи
1.Ознайомитися зі схемою установки та її монтажним виконанням(рис. 3.1).
2.Перевірити положення пристроїв, що регулюють напругу.
3.Зачинити двері огородження та увімкнути кнопку пускача.
4.Плавно змінювати напругу від нуля до пробивного значення.
5.Записати значення пробивної напруги у табл. 3.1.
6.Отримати дослідним шляхом залежність пробивної напруги від довжини розрядного проміжку при постійній та змінній напрузі для:
а) плоских електродів, б) електродів "голка - площина".
Відстань між електродами задає викладач. Особливі умови дотримання техніки безпеки: а) під час випробувань забороняється заходити за огородження; б) при регулюванні відстані між електродами слід зняти напругу з трансформаторів і відімкнути схему від мережі.
в) забороняється вимикати схему, не знявши попередньо напругу з випробувального стенда;.
г) після кожного виміру треба розрядити установку.
Рис. 3.1. Схеми з'єднання елементів для проведення дослідів при струмі: а - змінному; б - постійному.
3.3. Звіт про роботу
1. Розрахувати значення електричної міцності для кожного досліду. Результати розрахунків занести до табл. 3.1.
2. На одному графіку побудувати залежність пробивної, напруги та електричної міцності від відстані між електродами, окремо для змінного і постійного струму.
3. Указати на зроблених графіках полярність на електродах, при якій проводились досліди.
Таблиця 3.1.
Форма електродів Відстань між електродами, ммЗмінний струмПостійний струмПробивна напругаПробивна напругаЕлектрична міцністьЕлектрична міцність Запитання для самоконтролю
1. В яких одиницях вимірюється електрична міцність діелектрика?
2. Від яких факторів залежить електрична міцність повітря?
3. Як впливає хімічний склад газів на їх електричну міцність?
4. Як електрична міцність газів залежить від тиску ()при постійній температурі)?
5. Як електрична міцність газів залежить від відстані між електродами , їх форми та полярності?
6. Яке значення електричної міцності повітря за нормальних умов?
Лабораторна робота №4.
ВИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МІЦНОСТІ РІДКИХ ДІЕЛЕКТРИКІВ
Мета роботи. Ознайомитися з установкою АИМ-90, порядком роботи з нею. Випробувати трансформаторне масло.
4.1. Підготовка до роботи.
Мінеральне трансформаторне масло має високі ізолюючі властивості. Через це його широко застосовують у високовольтних трансформаторах, кабелях високої напруги, масляних вимикачах та ін. Електрична міцність трансформаторного масла залежить не тільки від властивостей масла, а й від кількості та виду домішок, у першу чергу - від вологи. При експлуатації кількість вологи в маслі зростає, що знижує його електричну міцність; властивості трансформаторного масла протягом часу змінюються, через що потрібно періодично робити аналізи. ГГТЕ і ПТБ електроустановок споживачів передбачають три типи випробування:
а) повний хімічний аналіз;
б) скорочене випробування;
в) випробування на пробій. Повний аналіз проводять при прийомі свіжого масла, а також після аварій.
Скорочені випробування дають можливість за зміною основних величин виявити процес старіння. Масло на пробій випробують для поточного контролю його стану. В лабораторії трансформаторне масло випробують на пробій між дисковими електродами діаметром 25 мм при відстані між ними 2,5 мм. Електроди розміщені у фарфоровій посудині місткістю 0,5 л.
Пристрій АИМ-90
На електричну міцність масло випробують на апараті АИМ-90 (рис. 4.1), виконаному як переносний пульт, що містить такі основні елементи: бак з високовольтним трансформатором, регулятор напруги з моторним приводом, посудина для випробування, вимірювальний прилад, сигнальні лампи, магнітний пускач, реле.
Принципіальна електрична схема апарата АИМ-90 наведена на рис. 4.2.
Вимикач SА вмикає напругу 220 В. Вмикається схема АИМ-90. Якщо кнопка S2 увімкнута, відбувається рівномірне підвищення напруги до пробою.
У момент електричного пробою масла спрацьовує реле КМЗ і відключається трансформатор.
Показ приладу, при якому настав пробій, треба занести до таблиці. Повернення стрілки приладу до нуля відбувається натиском кнопки S5. При вмиканні кнопки S4 стрілка приладу повертається до нуля автоматично після кожного пробою.
Рис. 4.1. Зовнішній вигляд установки АИМ-90: 1 - вимірювальний прилад; 2 - кнопка вмикання випробувальної напруги S2 ; З - сигнал червоний - вмикання напруги; 4 - вимикач електричного двигуна S3 ; 5 - сигнал жовтий - готовність схеми апарата до вмикання напруги; 6 - кнопка вмикання електричного двигуна після пробою масла S5; 7 - сигнал зелений - вмикання напруги; 8 - вимикач електричного струму SА ; 9 - вимикач автоматичного зниження напруги до нуля після пробою масла S4.
Особливі умови дотримання техніки безпеки: не вмикати високу напругу, якщо в апараті відсутня визначена посудина.
4.2. Послідовність виконання роботи
1. Переконатися, що напруга на установці знята. Виконати правила
техніки безпеки.
2.Відкрити верхню кришку апарата, поставити випробувальний посуд з рідким діелектриком, закрити кришку. Випробування масла потрібно починати не раніш як через 10 хв. після заповнення посудини маслом.
Рис. 4.2. Принципіальна електрична схема апарата АИМ-90.
3. Вимикач S4 може перебувати у будь-якому з двох положень.
4. Подати напругу в схему, ввімкнути вимикач SА /~/ ; при цьому повинна загорітися зелена лампа.
Після вимикання потрібно, щоб стрілка вимірювального приладу встановилася на нуль і горів жовтий сигнал. При цьому можливо, що стрілка вимірювального приладу
а) стоїть на нулі й горить жовтий сигнал;
б) рухається до нуля, якщо вимикач увімкнуто;
в) стоїть на нулі,, якщо вимикач S4 вимкнутий. У цьому разі слід вимкнути вимикач S5/0←/ .
5. Вимкнути вимикач S2 через 10 хв. після заповнення маслом, посудини. При цьому повинна загорітися червона сигнальна лампа; напруга на електродах автоматично підвищується до пробою. В момент пробою прилад показує пробивну напругу.
6.Після повернення стрілки у нульове положення треба вимкнути вимикач SА, відкрити кришку й обережно видалити частинки сажі з проміжка між електродами з допомогою скляної трубки. Дослідження на пробій кожної проби масла виконати 6 разів з п'ятихвилинними проміжками між пробоями.
За пробивну напругу пробимасла береться середнє арифметичне з
п'яти наступних значень /першийз шести пробоїн до уваги не береться/.
Результати дослідів заносять до табл. 4.1.
Таблиця 4.1
Номер досліду 1 2 3 4 5Пробивна напруга , кВЕлектрична міцність, кВ/мм
4.3. Звіт про роботу
1. Вивчити схему апарата АИМ-90.
2. Накреслити схему апарата АИМ-90.
3. За значенням пробивної напруги визначити електричну міцність масла (табл. 4.1).
Запитання для самоконтролю
1. Які фактори впливають на електричну міцність рідких діелектриків?
2. Що таке старіння трансформаторного масла?
3. Які заходи вживають для сповільнювання старіння трансформаторного масла?
4. В яких пристроях застосовують трансформаторне масло?
5. Як залежить електрична міцність трансформаторного масла від температури?
Лабораторна робота № 5.
ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МІЦНОСТІ ТВЕРДИХ ДІЕЛЕКТРИКІВ
Мета роботи. Дослідити електричну міцність твердих діелектриків, які перебувають в однорідному й неоднорідному електричних полях змінного і постійного струмів.
5.1. Підготовка до роботи
1. У сучасній електротехніці використовується велика кількість найрізноманітніших видів твердих діелектриків. Серед них існують матеріали як природного походження /слюда, мармур, азбест, каніфоль/, так і штучні /текстоліт, гетинакс, лакотканини, фарфор, синтетичні смоли, пластмаси/. Але, незважаючи на таку різноманітність, усі тверді діелектрики підкоряються загальним законам, які визначають їх електричну міцність.
Найхарактернішою особливістю твердих діелектриків, яка відрізняє їх від рідких та газоподібних діелектриків, є втрата ними після пробою електроізолюючих властивостей. Порушення електричної міцності твердих діелектриків може бути наслідком його пробою як крізь об'єм, так і по поверхні. Пробій по поверхні звичайно називають поверхневим розрядом, або перекриттям діелектрика. Якщо пробій крізь об'єм, в основному, визначається будовою діелектрика, то розряд по його поверхні залежить не лише від властивостей самого матеріалу, а й від стану його поверхні і навколишнього середовища.
Електрична міцність діелектрика залежить від хімічної будови його матеріалу.
Крім хімічної будови, на величину Епр твердих діелектриків впливає й фізична структура. Матеріали поруваті та неоднорідної будови мають занижену величину Епр, але, якщо вони просочені електроізоляційними матеріалами, то підвищується їх електрична міцність.
Для забезпечення надійності роботи діелектриків їх робоча напруга Uр повинна бути значно нижчою від пробивного значення.
Відношення Uпр до Uр називається коефіцієнтом запасу електричної міцності і для кожного виду діелектрика встановлюється залежно від його фізико-хімічних властивостей та умов роботи. Існує два основних види пробою діелектриків: електричний та тепловий.
Електротепловий пробій твердого діелектрика полягав в його руйнуванні, спричиненому нагріванням і діелектричними втратами. При електротепловому пробої настає термічне руйнування ізоляції /обвуглювання, розтрощення/ під дією теплоти, яка виділяється струмом витоку. Опір ізоляції не може бути нескінченно великим - завжди присутній деякий струм витоку. Електричний пробій за своєю природою - чисто електронний процес, коли з небагатьох вільних електронів у твердому тілі створюється електронна лавина. Згідно з сучасними уявленнями ці електрони розсіюють енергію свого руху, накопичену в електричному полі, за рахунок збудження пружних коливань кристалічної решітки. Електрони, які досягли певної критичної швидкості, відщеплюють нові електрони і стаціонарний стан порушується, тобто виникає ударна іонізація електронами у твердому тілі, в силу чого діелектрик втрачає діелектричні властивості. Нагрівання ізоляції струмом витоку викликає збільшення цього струму до появи теплового руйнування ізоляції з виникненням електричної дуги. Для запобігання теплового пробою дуже істотним є добре охолодження ізолятора.
Особливий практичний інтерес становить явище пробою твердих полярних і неполярних діелектриків в однорідному й неоднорідному полях. Так, електрична міцність неполярного діелектрика в однорідному електричному полі значно вища від його електричної міцності в неоднорідному полі. Зовсім інший результат отримують при випробуванні полярного діелектрика у тих самих полях. Здебільшого при випробуваннях електрична міцність у неоднорідному електричному полі вища, ніж в однорідному. Це явище можна пояснити тим, що у неоднорідному полі електрод "голку" можна встановити на ділянку з прикметами неполярного діелектрика. А на електродах "площина - площина" у поле потрапляють більше ділянок, у тому числі ділянки з ознаками полярного діелектрика. На останніх ділянках і відбувається пробій при нижчих значеннях U.
2. При підготовці до роботи треба вивчити матеріал, який відноситься до випробувань твердих діелектриків на пробій, ознайомитися зі змістом і послідовністю виконання дослідів за цією інструкцією.
5.2. Послідовність виконання роботи
1. Ознайомитися зі зразками твердю: діелектриків, які випробовуватимуться.
2. Установити зразок діелектрика у випробувальну установку /рис. 5.1/.
Рис. 5.1. Схеми з'єднання елементів для проведення дослідів:
а - при змінному струмі; б - при постійному /ВЗ - випробувальний зразок/.
3. Установити регулятор напруги в початкове положення, вказане викладачем.
4. Увімкнути високовольтний блок натисненням кнопки "Пуск".
5. Повільно обертаючи ручку регулятора напруги, підвищити її до отримання пробою діелектрика.
6. Покази кіловольтметра, при яких виникає пробій, занести до табл. 5.1.
7. Знизити напругу до нуля.
8. Вимкнути випробувальну установку натисненням кнопки "Стоп".
9. Розрядним пристроєм зняти заряд з електродів.
10. Випробувати аналогічно тверді діелектрики, вказані викладачем, змінюючи для кожного діелектрика форму електродів і струм.
Основні умови виконання техніки безпеки:
а/ під час випробувань забороняється заходити за огородження; б/ при регулюванні відстані між електродами слід зняти напругу з установки і відімкнути схему від мережі;
в/ забороняється вимикати схему, не знявши попередньо напругу з випробувального стенда;
г/ після кожного виміру треба розрядити випробувальний стенд.
5.3. Звіт про роботу
1. Розрахувати за даними досліджень електричну міцність твердих діелектриків, беручи Uпр за результатами дослідів.
2. Результати розрахунків занести до табл. 5.1.
3. За результатами дослідів дати порівняльні оцінки електричної міцності твердих діелектриків.
4. Визначити коефіцієнт зміцнення діелектрика:
,
де: Uпр - пробивна випрямлена напруга; - амплітудне значення пробивної змінної напруги.
Таблиця 5.1.
Струм Форма електродів , мм Uпр, кВЕпр, кВ/мм12345Змінний Постійний Примітка. 1 - 5 - матеріали, вказані викладачем.
Запитання для самоконтролю.
1. Що таке тепловий пробій діелектрика?
2. Що таке електричний пробій діелектрика? 3. Що. таке часткові розряди в твердому діелектрику?
4. При якій напрузі виникає пробій раніше: при постійній чи змінній? 5. Чи залежить пробивна напруга діелектрика від температури навколишнього середовища?
6. Чи залежить пробивна напруга від частоти змінного струму?
7. Як впливає на значення пробивної напруги тривалість прикладеної напруги?
8. Як впливає на значення пробивної напруги форма електричного поля при електричному та електротепловому пробоях?
9. Що називається коефіцієнтом запасу електричної міцності діелектрика?
10. Як визначається електрична міцність діелектрика? 11. Що таке коефіцієнт зміцнення ізоляції?
Лабораторна робота № 6
ПРОФІЛАКТИЧНІ ВИПРОБУВАННЯ ІЗОЛЯЦІЇ КАБЕЛІВ ТА ЗАХИСНИХ ЗАСОБІВ ПОСТІЙНОЮ НАПРУГОЮ
Мета роботи. Провести випробування постійною напругою для визначення можливості експлуатації високовольтного кабелю та захисних засобів.
6.1. Підготовка до роботи
При підготовці до роботи треба керуватися вказівками, наведеними у лабораторній роботі № 5.
6.2. Послідовність виконання роботи
1. Ознайомитися зі зразком кабелю.
2. Підключити кабель до установки високої напруги згідно з табл. 6.1 і рис. 6.1.
3. Установити ручку регулятора напруги у початкове положення, вказане викладачем.
4. Увімкнути високовольтну установку натисненням кнопки "Пуск",
5. Підвищити напругу до-значення, вказаного викладачем.
6. Занести до табл. 6.1 початкове значення струму витоку.
7. Витримати зразок кабелю під напругою протягом 5 хв.
8. Занести до табл. 6.1 кінцеве значення струму витоку.
9. Вимкнути високовольтну установку натисненням кнопки "Стоп".
10. Розрядним пристроєм зняти заряд зі струмонесучих частин.
11. Повторити випробування кабелю, починаючи з п. 2.
12. Установити регулятор напруги в початкове положення, вказане викладачем,.
13. Підключити випробуваний захисний засіб згідно з рис. 6.1.
14. Увімкнути високовольтну установку натисненням кнопки "Пуск".
15. Підвищити напругу до рівня, вказаного викладачем.
16. Занести до табл. 6.2 початкове значення струму витоку.
17. Витримати зразок під напругою протягом 6 хв.
18. Занести, до табл. 6,2 кінцеве значення струму витоку.
19. Вимкнути високовольтну установку натисненням кнопки "Стоп".
20. Розрядним пристроєм зняти заряд зі струмонесучих частин.
Рис. 6.1. Схема випробування ізоляції кабелю та захисних засобів.
6.3. Звіт про роботу
На підставі проведених випробувань зробити висновок про можливість експлуатації захисного засобу.
Таблиця 6.1.
№ п/пТип кабелюСполучення фаз кабелю Ів поч Ів кін1А - земля2В - земля•С - земля•
•А - ВС В - АС•
С - АВ Таблиця 6.2
№п/п Захисний засіб Ів поч Ів кін Лабораторна робота № 7
ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЕФІЦІЄНТА ПИТОМОГО ОПОРУ ПРОВІДНИКОВИХ МАТЕРІАЛІВ
Мета роботи. Вивчити вплив температури провідника на значення його питомого опору, який характеризує властивості провідникових матеріалів. Визначити дослідним шляхом значення температурного коефіцієнта питомого опору провідників.
7.1. Підготовка до роботи
При збільшенні температури зменшуються середня довжина вільного пробігу електрона λ і рухливість електронів, а питомий опір зростає. Температурний коефіцієнт питомого опору визначають за формулою
.
При зміні температури на практиці допустимо використовувати формулу
,/7.1/
де і - питомі опори зразка при температурах відповідно t1 = 100 °С, та t2 = 20 °С.
Установка для проведення лабораторної роботи складається з кількох дротяних резисторів /мідь, сталь, ніхром та ін./. нагрівального елемента, термометра для контролю, температур провідників і моста для вимірювання опору зразків.
7.2. Послідовність виконання роботи
1. Ознайомитися з установкою для вимірювання опору зразків досліджуваних провідникових матеріалів і вивчити схему /рис. 7.1/.
2. За вказівкою викладача підготувати до роботи вимірювальний міст.
3. Увімкнути нагрівальний елемент і при t = 100 °С вимкнути його.
4. У процесі остигання, провідників вимірювати опір кожного зразка. Результат записати у табл. 7.1.
5. Виконати креслення графіка залежності для зразків за вказівкою викладача.
6. Визначити питомий опір зразків при t1 = 20 °С і t2 = 100 °С за формулою
;
де R - вимірювальне значення опору зразків, 0м; S - поперечний переріз, мм2 ; l - довжина провідника, м.
7. За формулою /7.1/ обчислити значення - температурного
коефіцієнта питомого опору провідникових матеріалів, з яких виготов
лені досліджувані зразки.
7.3. Звіт про роботу
1. Ознайомитися з установкою для вимірювання опору зразків та описати їх.
2. Накреслити графік залежності для досліджуваних зразків.
3. Визначити і Зробити висновок з роботи.
Рис. 7.1. Схема установки для вимірювання опору зразків.
Запитання для самоконтролю
1. Які основні властивості провідникових матеріалів Ви знаєте?
2. Що таке питомий опір провідників?
3. Як визначити температурний коефіцієнт питомого опору провідника?
4. Яка швидкість руху електронів у металевих провідниках?
5. Як питомий опір металевих провідників залежить-від температури?
Таблиця 7.1.
Номер зразкаМатеріал зразкаПоперечний переріз провідника
S
ммДовжина провідника
l ,
мТемпература провід- ника,
°СОпір R ,
ОмПитомий опір
,
Коефіцієнт
ТК(),
град
1Мідь100 80
60 40 202Алюміній100 80
60
40
203Ст.аль100
80
60
40
204Ніхром100
80 60 40
205Манганін100
80 60 40
20
СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Богородицкий М.П., Пасинков В.В., Тареев Б.М.. Электротехнические материалы. -Л.: Энергия,1985.
2. Электротехнические матариалы: Справочник / В.Б.Березин и др,-М.: Энергоатомиздат 1983.
3. Электротехнический справочник: В 3 т. - М,: Энергоиздат", 1985. - Т. 1: Электротехнические материалы.
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни "Електротехнічні матеріали" для студентів спеціальності 6.090603
"Електротехнічні системи електроспоживання" усіх форм навчання
Укладачі : Титюк Валерій Костянтинович, Пархоменко Роман Олександрович
Реєстраційний № _____________
Підписано до друку ___________ 2011 р.
Формат __А5_______
Обсяг ___________ стор.
Тираж ___________ прим.
Видавничий центр КТУ, вул. ХХІІ партз'їзду, 11,
м. Кривий Ріг
1
Автор
iutin.yan
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
624
Размер файла
706 Кб
Теги
лабораторная
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа