- •Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «электротехническое и конструкционное материаловедение»
- •Введение
- •Лабораторная работа №1 Изучение удельных электрических сопротивлений твердых диэлектриков
- •Лабораторная установка
- •Подготовка стенда к работе
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №2 Измерение диэлектрической проницаемости и электрических потерь в твердых диэлектриках
- •Лабораторная установка
- •Подготовка стенда к работе
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 3 Определение электрической прочности твердых диэлектриков
- •Лабораторная установка
- •Подготовка стенда к работе
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №4 Исследование характеристик магнитных материалов
- •Лабораторная работа №5 Изучение электрической прочности газообразных диэлектриков в различных электрических полях
- •Лабораторная работа №6 Исследование трансформаторного масла
- •Литература:
- •Методические указания
Лабораторная установка
Стенд предназначен для освоения методики определения емкости, диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь, коэффициента диэлектрических потерь твердых диэлектриков; изучения этих характеристик диэлектриков в зависимости от температуры и частоты.
Стенд состоит из термостата осуществляющего установку, измерение, автоматическую поддержку температуры образца диэлектрика и измерителя емкости тангенса угла диэлектрических потерь образца диэлектрика.
По результатам измерения и с учетом размеров образца вычисляется его диэлектрическая проницаемость, и коэффициент диэлектрических потерь.
Нагрев осуществляется внутри рабочей камеры термостата, куда помещается приемная кассета с исследуемым диэлектрическим образцом. Конструкция рабочей камеры термостата обеспечивает одинаковую температуру во всем рабочем объеме и равновесие между температурой образца и среды. Измерение, регулирование и поддержка заданного температурного режима осуществляется по показанию чувствительного платинового термодатчика установленного стационарно внутри рабочей камеры термостата. Предварительная установка значения требуемой температуры производится ручным регулятором с индикацией на цифровом 3-разрядном индикаторе, далее процесс разогрева (или остывания) до заданной температуры, а также ее поддержка осуществляется автоматически.
Контроль текущего температурного режима относительно заданного осуществляется тремя световыми индикаторами: "Б"- больше; "Н"- норма: "М"- меньше. Предусмотрена звуковая сигнализация при равенстве значений текущей температуры заданной.
Значение текущей температуры выводится на цифровой 3-разрядный индикатор нажатием кнопки "ИЗМЕР.t".
Объектами исследования могут быть плоские круглые образцы твердых диэлектриков с заранее нанесенными на поверхность электродами или эластичные (резиноподобные) диэлектрики с нажимными сменными электродами. Расположение электродов на образце и их размеры приведены на рис.1.
Диаметр электродов, мм: 25; 50; 75; 99.
Примечание: при использовании нажимных сменных электродов роль электрода «Н» выполняет основание приемной кассеты термостата.
Рис. 1. Расположение электродов и их рекомендуемые размеры
Измеритель емкости и тангенса угла диэлектрических потерь (в дальнейшем по тексту - измеритель) выполнен на основе мостовой схемы с автоматическим уравновешиванием. Все функции управления измерительным процессом осуществляет встроенная микроЭВМ.
Измерение производится после нажатия соответствующей кнопки. Результат измерения считывается с 3-х разрядных цифровых индикаторов после потухания светового индикатора "ИЗМЕРЕНИЕ". Сбой в работе или выход за диапазон измерения сигнализируется световым индикатором "НЕБАЛАНС". Выбор частоты измерительного напряжения производится нажатием соответствующей кнопки и индицируется световыми индикаторами "5 кГц", "20 кГц".
Схема подключения электродов приведена на рис.2
Рис. 2. Схема подключения электродов диэлектрика
Конструктивно термостат и измеритель выполнены в виде настольных блоков. Назначение органов управления и присоединительных разъемов приведено ниже:
Термостат (порядковые номера соответствуют рис.3):
- "ИЗМЕР.t"- кнопка вывода на цифровой индикатор значения текущей температуры в рабочей камере термостата и включения режима регулирования температуры.
- "СЕТЬ"- выключатель питания.
- Светодиод "Б" - индикация превышения температуры в рабочей камере термостата относительно заданной.
- Светодиод "Н" - индикация равенства температуры в рабочей камере термостата и заданной
- Светодиод "М" - индикация пониженной температуры в рабочей камере термостата относительно заданной.
- Цифровой Зх - разрядный индикатор температуры.
- "УСТАНОВКА t - и +" - кнопки установки задаваемой температуры нагрева.
- Приемная кассета для установки образца в рабочей камере.
- Выход к измерителю.
- Зажимы для закрепления приемной кассеты в рабочей камере термостата.
- Вилка для подключения сетевого шнура питания.
- Сетевые предохранители.
- Клемма защитного заземления.
14- Жалюзи приточной вентиляции.
Измеритель емкости и tgδ. (порядковые номера соответствуют рис.4):
1- "СЕТЬ"- выключатель питания.
2- Цифровой Зх- разрядный индикатор емкости.
3- Световые индикаторы "5кГц", "20кГц" - индикация частоты измерительного напряжения.
4- Кнопка выбора частоты измерительного напряжения.
5- Световой индикатор "НЕБАЛАНС".
6- Цифровой 3х-разрядный индикатор тангенса угла tgδ.
7- Световой индикатор "ИЗМЕРЕНИЕ".
8- Кнопка включения измерения.
9- Гнездо "ВХОД".
10- Вилка для подключения сетевого шнура питания.
11- Сетевые предохранители.
12- Клемма защитного заземления.
Приемная кассета термостата выполнена в виде съемного узла и предназначена для подключения электродов диэлектрического образца к измерительной цени и установки его в рабочей камере термостата. Электрический контакт с электродами образца осуществляется при помощи прижимных винтов. Электрическая схема кассеты приведена на рис.2, вид кассеты приведен на рис.5.
Рис. 3. Внешний вид передней (А) и задней (Б) панелей термостата
Рис. 4. Внешний вид передней (А) и задней (Б)
панелей измерителя емкости и tgδ
1 – Основание (электрод Н)
2 – Прижимные винты
3 – Планка
4 – Диэлектрик с верхним электродом В
5 – Контакт XT1 (рис 2)
6 – Контакт XT2 (рис 2)
Рис. 5. Кассета с образцом диэлектрика