Визначення електричної міцності діелектриків

 

3.1 Мета роботи - ознайомитись з апаратурою і методами випробування рідких та твердих волокнуватих діелектриків. Визначити придатність випробуємої рідини для застосування у високовольтних апаратах шляхом порівняння дослідницьких даних з характеристиками рідких діелектриків, наведених у ГОСТ.

 

3.2 Визначення електричної міцності рідких діелектриків

 

3.2.1 Прилади і матеріали

Визначення електричної міцності проводиться у стандартному фарфоровому розряднику за допомогою випробувального апарата типу АИИ-70, електрична схема якого наведена на рис. 3.1.

Апарат виконано у виді пульту на колесах. Всередині його змонтовані: високовольтний трансформатор із середньою заземленою точкою вторинної обмотки та регулятор напруги.

На високовольтних виводах трансформатора згори є дві стійкі, на які встановлюється банка для випробування рідкого діелектрика, а при випробуванні твердих діелектриків стійками затискуються високовольтні виводи.

 

 

           Рисунок 3.1 – Електрична схема дослідного апарата типу АИИ-70

 

 

13

Таблиця 6.2 - Температурні характеристики провідникових матеріалів

№ пп	Найменування матеріалу	ar, К^-1	rТ, Ом*м
			Т1=313К	Т2=333К	Т3=353К	Т4=373К
1. ... 2.	Мідь ..... Копель

 

           Примітка. При виконанні п. 6.3.2 необхідно використати дані табл. 6.3.

 

                       

          Таблиця 6.3 - Технічні дані зразків провідникових матеріалів

№ пп	Найменування матеріалу	d*10^-3, м	L, м
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.	Мідь Алюміній Срібло Нікель Манганін Константан Ніхром Хромель Алюмель Копель	0.72 1.20 0.80 0.77 0.37 0.25 0.68 1.20 1.20 0.80	1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

            6.4 Зміст звіту

 

           Звіт повинен додатково містити: графіки залежностей r_т =f (Т) для всіх матеріалів.

 

  Контрольні питання

 

1. Як класифікуються провідникові матеріали?

2. Чим зумовлена й від чого залежить електропровідність матеріалів?

3. Чому із збільшенням температури провідника зменшується його провідність?

4. Що характеризує величина a_r і як вона визначається?

5. Якими характеристиками володіє мідь і де вона застосовується?

6. Що подає собою алюміній і галузь його застосування?

7. Вкажіть приклади використання срібла в електротехніці.

8. Назвіть матеріали високого опору й вкажіть галузь їхнього застосування.

9. Чому дорівнює ширина забороненої зони в провідникових матеріалах?

 

 Література: [ 2], c. 54 - 100; [6], c. 66 - 72; [8], c. 351 - 396

 

                              

 

 

22

6.3.2 За формулою

                                              

,                                                              (6.1)

 

 

де R – загальний опір провідника, Ом;

             S – площа поперечного перерізу, м²;

                  L – довжина провідника, м.

 

визначити питомий опір зразка. Результати вимірів і обчислень записати до табл. 6.1.

 

Таблиця 6.1 - Температурні характеристики провідникових матеріалів

№ пп	Найме-нування матеріа- лу	Т0=293-298 К		Т1=313 К		Т2=333К		Т3=353К		Т4=373К
		R, Ом	r, Ом*м	R, Ом	r, Ом*м	R, Ом	r, Ом*м	R, Ом	r, Ом*м	R, Ом	r, Ом*м
1. ... 10.	Мідь … Копель

 

               

           6.3.3 Увімкнути термостат і виконати п. 6.3.1 і 6.3.2 для різних температур. Результати вимірів і обчислень записати до табл. 6.1.

 

           6.3.4 Згідно з формулою

 

                                                                   a_r  ,                                                  (6.2)

 

де r₀, r_Т – значення r, які відповідають температурам вимірювання T₀ і T;

                 a_r– температурний коефіцієнт питомого опору, К^-1.

                                                                                                                                                                          

 для кожного матеріалу визначити a_r, К^-1, взявши різницю температур:

 

                                                                                                                                     (6.3)

 

 

Після цього, використовуючи вираз:

 

                                                    ,                                                (6.4)

 

розрахувати величину r_Т для кожного значення температури.

 

Результати обчислень записати в табл. 6.2.

 

 

21

На кришці апарата встановлено апаратуру контролю, сигналізації, комутації та захисту. Тут же є двірка з дверними блок-контактами і оглядовим віконцем, що прикриває нішу з фарфоровим розрядником для випробування рідкого діелектрика.

На передньому щиті за двіркою розміщується панель із запобіжниками та перемикачем напруги мережі.

На задньому щиті встановлені два високовольтних вивода.

 

3.2.2 Порядок виконання роботи

 

3.2.2.1 Ознайомитись з установкою та її схемою, попередньо переконавшись у тому, що апарат відімкнуто від мережі і його корпус надійно заземлено.

3.2.2.2 Чисту банку із електродами промити очищеним сухим маслом. Після промивання не можна торкатися руками електродів або внутрішньої стінки банки, щоб не забруднити масла, що випробується.

3.2.2.3 Перед наливанням у банку перемішати пробу масла, що випробується (не трусити, щоб уникнути утворення бульбашок повітря), злити трохи масла, щоб обмити краї посудини, в якій вміщується проба, і після цього тричі ополоснути електроди цім маслом.

3.2.2.4 Налити у банку масло, що випробується, на рівень не менше 15 мм вище електродів.

3.2.2.5 Встановити банку із маслом у апараті на стійках, з'єднаних з високовольтними виводами.

3.2.2.6 Перевірити положення ручки регулювального автотрансформатора, що повинна бути повернута проти годинної стрілки до упору.

3.2.2.7 Дати маслу відстоятися протягом 10 хвилин для того, щоб з неї вийшли бульбашки повітря, після чого ввімкнути штепсельну вилку апарата у мережу. При вмиканні вилки загоряється зелений сигнал, який вказує, що на обмотці регулювального автотрансформатора є напруга.

3.2.2.8 Ввімкнути автоматичний вимикач. При цьому запалюється червоний сигнал, який вказує, що на апараті є висока напруга.

3.2.2.9 Повільно обертати ручку регулювального автотрансформатора за годинною стрілкою (із рівномірною швидкістю 1-2 кВ у секунду) до тих пір, доки не відбудеться пробою. При пробої автоматичний вимикач повинен спрацювати, розриваючи ланцюг первинної обмотки високовольтного трансформатора та ланцюг сигнальної лампи.

Показання вольтметра у момент, що передує пробою, вказує величину пробивної напруги масла U_пр.

3.2.2.10 Повернути ручку регулювального автотрансформатора у вихідне положення (проти годинної стрілки до упору) і вийняти штепсельну вилку апарата з мережі. Підняти відкидну кришку і помішати сухою скляною паличкою масло у банці, щоб усунути з розрядного проміжку частинки кіптяви. Після відстоювання масла протягом 3-5 хвилин випробування повторити.

Усього для кожного зразка масла слід зробити 6 пробоїв. За електричну міцність масла приймають середнє арифметичне значення п'яти останніх пробоїв (напруга першого пробою у розрахунок не приймається).

Визначена електрична міцність відноситься до проміжку h=2.5 мм стандартного розрядника.

Необхідно стежити, щоб перед вмиканням вилки у мережу стрілка вольтметра стояла на нулі. Установка стрілки на нуль виробляється за допомогою коректора.

Величина електричної міцності масла визначається за формулою, МВ/м або кВ/мм:

 

 

                                                        ,                                                            (3.1)

 

де h - відстань між електродами, м або мм.

 

3.2.2.11 Результати вимірів і обчислень записати у табл. 3.1.

 

14

Таблиця 3.1 - Характеристики рідких діелектриків

№ пп	Найменування рідкого діелектрику	Вимірюються							Обчислюються
		h, мм	Uпр1, кВ	Uпр2, кВ	Uпр3, кВ	Uпр4, кВ	Uпр5, кВ	Uпр6, кВ	Uпр.сер., кВ	Eпр.сер., кВ/мм
1	Трансформа- торне масло
2	Конденсаторнемасло

 

3.2.2.12 Досліджувати вплив вологи на електричну міцність рідкого діелектрика. Використану у попередньому досліді пробу потрібно випробувати у присутності вологи.

За допомогою піпетки у масло послідовно вливають незначну кількість води (1, 2, 4, 8, 20 крапель), при цьому одна крапля води складає 0.005 % від загального об’єму. Після додання кожної порції води діелектрик ретельно перемішують і визначають пробивну напругу.

3.2.2.13 Результати вимірів і обчислень записати у табл. 3.2.

 

Таблиця 3.2 – Вплив вмісту вологи на характеристики рідких діелектриків

№ пп	Найменування діелектрика	Параметр	Од. вим.	Вологість, %
				0.005	0.01	0.02	0.04	0.1
1	Трансформаторне масло	Uпр	кВ
		Eпр	МВ/м
2	Конденсаторне масло	Uпр	кВ
		Епр	МВ/м

 

3.3 Визначення електричної міцності твердого волокнуватого діелектрика

 

При виконанні даного пункту роботи необхідно визначити залежність пробивної напруги U_пр твердого цілого діелектрика від товщини (або шарового діелектрика від кількості n шарів). Матеріал діелектрика завдається викладачем.

Порядок випробування твердих діелектриків такий же, як і для трансформаторного масла, але в цьому випадку банка з електродами із апарата виймається і до стійок трансформатора приєднуються електроди для випробування твердого діелектрика.

Результати вимірів і обчислень записати до табл. 3.3.

Таблиця 3.3 - Характеристики твердих волокнуватих діелектриків

Товщина діелектрика або кількість шарів «n»	Uпр, кВ	Епр, МВ/м

 

 

3.4 Зміст звіту

 

Звіт повинен додатково містити:

- залежність електричної міцності Е_пр від кількості води у % і висновок про те, для яких апаратів за класом напруги, згідно ПТЕ, придатний рідкий діелектрик.

 

3.5 Правила безпеки

 

3.5.1 Слід пам'ятати, що наближення до частин, що знаходяться під високою напругою, НЕБЕЗПЕЧНО ДЛЯ ЖИТТЯ, тому при роботі на апараті необхідно проявляти обережність.

 

15

Контрольні питання

 

1. Що називається електроізоляційними матеріалами та як вони класифікуються?

2. Які смоли відносяться до природних і де вони застосовуються?

3. Що подає собою процес полімерізаціі і поліконденсації? Дайте характеристику та наведіть галузь застосування поліконденсаційних органічних діелектриків.

4. На які групи діляться синтетичні полімери?

5. Опишіть усі основні властивості й характеристики поліетилену, поліхлорвінілу, органічного скла.

6. Якими властивостями володіє фторопласт - 4?

7. Що подають собою шарові електроізоляційні пластмаси й де вони застосовуються?

8. Дайте характеристику електроізоляційним матеріалам, які виготовлюються на основі слюди.

 

 

            Література: [8], с. 287 - 315; додатково –[5], с. 98 - 117

Лабораторна робота 6