Litnevsky_2_laba

Министерство образования Российской Федерации

Омский государственный технический университет

Кафедра ЭсПП

Лабораторная работа № 2

Определение электрической прочности воздуха в равномерном и неравномерном электрических полях

Выполнил ст. группы : Э222С

Тарасов Д.Ю.

Проверил :

Литневский А.Л.

Омск 2014

Цель работы: исследование влияния формы электродов и расстояний между ними на пробивное напряжение в воздухе при воздействии напряжения промышленной частоты.

Теоретическая часть:

Диэлектрик, находясь в электрическом поле, теряет свойства электроизоляционного материала, если напряженность поля превысит некоторое критическое значение. Это явление носит название пробоя диэлектрика или нарушения его электрической прочности. Значение напряжения, при котором происходит пробой диэлектрика, называется пробивным напряжением, а соответствующее значение напряженности поля − электрической прочностью диэлектрика.

Пробивное напряжение обозначается U_пр и измеряется чаще всего в киловольтах. Электрическая прочность определяется пробивным напряжением, отнесенным к толщине диэлектрика в месте пробоя:

E_пр =,

где h – толщина диэлектрика, см.

Воздух как диэлектрик имеет следующие положительные свойства:

– быстро восстанавливает прочность после пробоя;

– не стареет;

– имеет невысокую стоимость.

Пробой воздуха обуславливается наличием ударной ионизации и фотоионизации. При наличии электрического поля свободные заряды (электроны и ионы) получают некоторую добавочную скорость в направлении поля и приобретают дополнительную энергию

W = q·U_λ ,

где q – заряд частицы; U_λ – падение напряжения на длине свободного пробега.

Если поле однородно, то можно считать U_λ = E·λ, где Е – напряженность поля в газе; λ – средняя длина свободного пробега заряженной частицы. Отсюда получаем W = E∙q∙λ.

Если эта энергия достаточно велика, то может произойти ионизация молекул, то есть их расщепление на электроны и положительные ионы. Образовавшиеся электроны могут ионизировать новые молекулы. Так возникает нарастающий поток электронов − лавина. Условием, определяющим возможность ионизации, является

E·q·λ W_и,

Форма электродов	Расстояние между электродами (см)	U1, В						Uпр, кВ		U0, кВ		Eпр, кВ/см
		1	2	3	среднее
Шар - шар	0,5	42	43	41	42		12306		12566,7818		24612
	1	80	81	82	81		23733		24235,9364		23733
	1,5	117	118	119	118		34574		35306,6728		23050
	2	154	149	152	151,66		45043,02		45997,5464		22521,51
Острие – плоскость	1	51	49	48	49,33		14651,01		14961,486		14651,01
	2	68	66	65	66,33		19700,01		20117,4815		9850
	3	82	81	86	83		24651		25173,3901		8217
	4	104	101	102	102,33		30392,01		31036,0604		7598,0025
Острие – острие	1	32	30	31	31		9207		9402,10957		9207
	2	40	39	41	40		11880		12131,7543		5940
	3	86	84	82	84		24948		25476,684		8316
	4	107	105	104	105,33		31283,01		31945,942		7820,7525
U1	U2	k = U2/U1
		297

Вывод: В ходе выполнения лабораторной работы проводилось исследование влияния формы электродов и расстояний между ними на пробивное напряжение в воздухе при воздействии напряжения промышленной частоты. Исследования проводились для промежутков «Шар-шар», «Острие-плоскость», «Острие-острие». Установив необходимый промежуток, повышали напряжение на трансформаторе до пробоя воздуха, записали в таблицу напряжение при котором произошел пробой. Опыт повторили еще 2 раза. После изменяя расстояние между электродами и форму электродов, учтя поправку на относительную плотность воздуха и влажность, получили график зависимости U_о = f(х) и Е_пр = f(x). Нелинейность графиков объясняется погрешностью приборов и измерений.