![](/user_photo/_userpic.png)
Национальный Исследовательский Университет «МЭИ»
Институт Радиотехники и Электроники им. Котельникова
Кафедра ФТЭМК
Отчёт по:
Лабораторной работе №5
«ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ТВЁРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ»
Выполнил:
Москва, 2018
Цель работы — изучение стандартных методов определения электрической прочности твёрдых диэлектриков (электроизоляционных материалов) на переменном токе (частоты 50 Гц) и постоянном токе и определение электрической прочности образцов диэлектриков в зависимости от температуры окружающей среды.
Рис. 3. Измерительное (а) и высоковольтное (б) устройства пробивной установки
Обозначения: 1 – измерительная головка; 2 – рычаг; 3 – подвижный стержень; 4,5 – испытательные электроды; 6 – вмонтированный электрод; 7 – ручка; 8 – две стройки; 9 – прижимные винты; 10 – прижимная планка; 11 – прозрачный защитный щиток; 13 – измерительный кабель; 14 – блокировочный кабель; 15 – индикатор выходного напряжения; 16 – светодиод, индицирующий событие пробоя; 17 – кнопка «ПУСК»; 18,20 – светодиоды; 19 – кнопка «СБРОС»; 21 – клемма; 22 – розетка; 23 – гнездо блокировки сети; 24 – защитная крышка; 25 – сетевой выключатель; 26 – сетевой шнур.
Расчетные формулы
=
или
=
–
пробивная
напряженность электрического поля
(электрическая прочность) [
]
– пробивное
напряжение [В]
d – толщина образца [м]
– среднее
квадратическое отклонение
– среднее
значение пробивного напряжения [В]
Образец(d) – лакоткань
d = 1 мм
Образец(h) – конденсаторная бумага
h – толщина слоёв (от 2 до 12) [м]
Обработка результатов измерений
-
Таблица для образца d = 1мм
№ |
t, Co |
Uпр. ,кВ |
Епр.
, |
1 |
40 |
7,7 |
7,7 |
2 |
60 |
7 |
7 |
3 |
80 |
5,8 |
5,8 |
4 |
100 |
5,4 |
5,4 |
Вычисление
пробивных
напряженностей электрического поля
через формулу
:
=
7,7
=
7
=
5,8
=
5,4
График
зависимости электрической прочности
()
от температуры
Вывод
по 1-ому пункту: из
графика видно, что с ростом температуры
пробивная напряженность электрического
поля ()
уменьшается. Это следует из того, что в
данном эксперименте наблюдается тепловой
пробой (разновидность электрического
пробоя) лакоткани. Его отличительным
свойством является уменьшение пробивного
напряжения вследствие роста температуры
окружающей среды и ухудшения условий
теплоотвода.
Структурные
элементы (молекулы, ионы, макромолекулы
и так далее) менее плотно располагаются
друг к другу, следовательно, уменьшается
напряженность пробоя: длина свободного
пробега электронов становится больше,
поэтому электроны приобретают достаточную
энергию для ионизации атомов или молекул
даже при меньшей напряженности приложенных
электрических полей.
2) Таблица для образцов с h от 8 до 14 мкм
№ |
h,мкм |
|
|
|
|
1 |
8 |
60 |
8.4 |
7.15 |
1050 |
2 |
8 |
51 |
7.15 |
893.8 |
|
3 |
8 |
42 |
5.9 |
737.5 |
|
4 |
12 |
63 |
8.8 |
8.53 |
733.3 |
5 |
12 |
63 |
8.8 |
733.3 |
|
6 |
12 |
57 |
8 |
666.7 |
|
7 |
14 |
66 |
9.25 |
9.25 |
660.7 |
8 |
14 |
66 |
9.25 |
660.7 |
|
9 |
14 |
66 |
9.25 |
660.7 |
Вычисление
пробивных
напряженностей электрического поля
через формулу
=
1050
=
893.8
=
737.5
=
= 733.3
=
666.7
=
=
= 660.7
Расчёт
средних квадратических отклонений по
формуле
:
=
7.15 кВ
=
8.53 кВ
=
9.25 кВ
0.62
0
Графики
зависимостей
пробивного
напряжения ()
и электрической прочности (
)
от толщины образца (h):
Вывод
по
2-ому пункту: проанализировав
графики, видим, что с ростом толщины
диэлектрика пробивное напряжение ()
возрастает, а электрическая прочность
(
)
уменьшается. Так как мы знаем, что данный
пробой является электрическим,
следовательно, к образцу прикладывается
высокое напряжение. С ростом напряжения
повышается электрическое «давление»
на диэлектрик, что приводит к образованию
пробоя. Из-за того, что толщина диэлектрика
растёт (от 8 мкм до 14 мкм), поэтому
необходимо увеличивать прикладываемое
к нему напряжение. Следовательно,
величина пробивного напряжения будет
возрастать. Так как электрическая
прочность является свойством диэлектрика
сохранять электрическое сопротивление
под воздействием напряжения, поэтому
с ростом величин пробивного напряжения,
значения электрической прочности будут
уменьшаться.