ЛБ 3 ФХ

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

Направление − 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Дисциплина – Физико-химия диэлектрических материалов

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №3

ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

Выполнил:		Абдуллаев Берик Серикович
студент группы: 5АМ09	подпись	(Ф.И.О)

Проверил		Леонов Андрей Петрович
преподаватель:	подпись	(Ф.И.О)

Томск – 2020

Цель работы: изучение зависимости электрической прочности твердых полимерных диэлектриков от температуры.

Задачи работы

1. Освоить методику испытания твердых диэлектриков на пробой.

2. Изучить особенности пробоя полимерных диэлектриков при изменении температуры.

3. Оценить возможную форму пробоя полимерных диэлектриков исходя из полученых экспериментальных данных.

Рисунок 1 - Принципиальная электрическая схема для испытания на пробой

БК - блокировочные контакты двери;ПВ₁ - пакетный выключатель; ЛН, ЛВ - сигнальные лампы «низкого» и «высокого» напряжения;V₁, V₂ - контрольные вольтметры для измерения напряжения; АТ,ВТ - автотрансформатор и высоковольтный трансформатор; R_защ - защитное (токоограничивающее) сопротивление;МП - контакты и обмотка магнитного пускателя; Р_макс - контакты и обмотка реле максимального тока.

Таблица 1 - Результаты измерений и расчета

Температура Т, ◦С	Пробивное напряжение Uпр, кВ			Среднее значение пробивного напряжения Uпр, кВ		Пробивная напряженность Епр, кВ/мм
24	4,6	4,3	4,1		4,33		36,08
34	4,8	5,3	4,9		5		41,67
44	5,6	5,2	5,1		5,3		44,17
54	5,2	4,6	4,4		4,73		39,42
64	4,9	4,6	4,8		4,77		39,75
74	5,5	5,2	4,6		5,1		42,5
84	3,7	3,6	3,4		3,57		29,75
94	3,3	3,0	3,0		3,1		25,83
104	3,0	3,2	2,9		3,03		25,25

Пример расчета:

Пробивная напряженность , кВ/мм:

где мм – толщина изоляционного материала

Рисунок 2 – Зависимость электрической прочности пленок фторопласта-4 от температуры 1– одна пленка; 2 – две пленки; 3 – три и более пленок.

Строим зависимость пробивной напряженности от температуры:

Рисунок 3– Зависимость пробивной напряженности от температуры

1 – экспериментальная зависимость;

Вывод: получившаяся зависимость Епр=f(Т) имеет нелинейный, медленно спадающий характер вследствие возникновения электрического пробоя диэлектрика. Согласно теории электротеплового пробоя Артбауэра, уменьшение плотности вещества с ростом температуры, а также тепловое движение сегментов макромолекул в структуре полимерных диэлектриков приводит к образованию “свободных объемов”, в которых длина свободного пробега электронов увеличивается, а, следовательно, облегчаются условия развития ударной ионизации. Все это обуславливает уменьшение электрической прочности с ростом температуры. Как видно по полученным результатам экспериментальная зависимость отличается от теоретической. Это обусловлено тем, что в силу электроизоляционной конструкции, неоднородности самого диэлектрика в его объёме перед пробоем может накапливаться объёмный заряд, приводящий к искажению внутреннего электрического поля и снижению пробивного напряжения.