5. 2. Вязкость жидких диэлектриков

Для жидких диэлектриков очень важной характеристикой является их вязкость. Под вязкостью подразумевается внутреннее трение, проявляющееся при относительном движении соседних слоев жидкости и зависящее от молекулярных сил сцепления. Различают вязкость динамическую, кинематическую и условную. Динамическая вязкость – это коэффициент внутреннего трения жидкости. Если – площадь соприкосновения двух соседних параллельных слоев, перемещающихся друг относительно друга со скоростью , то сила взаимодействия между слоями

,

где - градиент скорости в направлении, перпендикулярном к плоскости перемещения;- динамическая вязкость.

,( Па∙с)

Кинематическая вязкость равная отношению динамической вязкости к плотности жидкости: (м²/с):

, (м²/с)

Вязкость всех веществ, не претерпевающих при нагреве химических изменений, сильно уменьшается с повышением температуры (рис. 5. 1)

При практических измерениях вязкости часто используются не абсолютные величины вязкости, а значения так называемой условной вязкости. Условная и абсолютная вязкости жидких веществ определяются специальными приборами – вискозиметрами. По своему устройству вискозиметры делятся на капиллярные, универсальные ротационные, ультразвуковые, вибрационные и электромагнитные. В данной работе для этой цели применяется вискозиметр В3-4.

Вязкость трансформаторного масла определяет процесс теплоотдачи в трансформаторах. С ней связаны такие основные характеристики диэлектрика, как электропроводность и диэлектрические потери.

Порядок и методика выполнения работы

5. 1 Определение температуры вспышки трансформаторного масла.

Определение температуры вспышки паров трансформаторного масла проводится в соответствии с ГОСТ 6356–52, основные положения которого следующие.

Испытуемое масло перед опытом высушивается и заливается в тигель. В начале опыта нагревание масла ведут со скоростью 5–8 ^○ С в минуту. Когда же масло нагревается до температуры на 30 ^○ С ниже предполагаемой температуры вспышки паров, скорость нагревания снижают до 2 ^○ С в мину-ту. При температуре масла на 10 ^○ С ниже ожидаемой температуры вспышки начинают проводить попытки на вспышку через каждые 2 ^○ С.

За температуру вспышки принимают ту температуру жидкости, при которой над поверхностью масла при поджигании появилось синее пламя.

После появления первой вспышки при повышенной на 2 ^○ С темпера-туре производят вторую попытку на вспышку. Если при этом вспышки не произойдет, то опыт следует начинать снова, если же при повторном опыте вторичного воспламенения также не произойдет, а первичное повториться, то определение считается законченным и за температуру вспышки принимается показание термометра при первой вспышке.

При барометрическом давлении, отличном от 760 мм рт. ст. более чем на 15 мм, следует вводить поправку, вычисленную по формуле:

ΔТ = 0,91·(0,1-Р)(273+Т)

где Р – фактическое барометрическое давление в Мпа·с; Т – измеренная температура вспышки или воспламенения. Поправку прибавляют к определенной из опыта температуре вспышки паров масла в случае, если фактическое барометрическое давление ниже 760 мм рт. ст., и высчитывают, если давление выше 760 мм рт. ст.

5. 2. Определение вязкости трансформаторного масла.

Сущность определения вязкости жидкости вискозиметром В3-4 сводится к тому, что из сосуда через калиброванное отверстие в его дне выпускается определенный объем дистиллированной воды при температуре 20 ^○С и замеряется время ее истечения . Полученную величину называют постоянной прибора или водяным числом вискозиметра. При тех же условиях определяется время истечения испытуемой жидкости.

Условная вязкость равна отношению времени истечения испытуемой жидкости ко времени истечения такого же объема воды при 20 ^○С :

_, ( условные градусы)

Кинематическую вязкость можно выразить в единицах через эмпирическую формулу:

Динамическая вязкость исследуемой жидкости вычисляется по формуле:

где – кинематическая вязкость, м²/с;– плотность жидкости, кг/м³.

Размерность в системе СИ – Паскаль –секунда (Па·с) – это динамическая вязкость среды, при ламинарном течении которой, в слоях, находящихся на расстоянии в 1 м в направлении, перпендикулярном течению, под действием давления сдвига 1Па возникает разность скоростей течения 1 м/с. В практике испытаний применяется и другая единица вязкости – пуаз (П). 1П = 0,1Па·с = 0,1Н·с/м². Измерение динамической вязкости производится на основе закона Стокса или закона Пуазейля. иногда измеряют в Стоксах: 1 Стокс (Ст) = 10^-4м²/с; = 1 сСт; = 1 сП = 0,001 Па·с.

Описание лабораторной установки

В настоящей работе рассматривается метод определения воспламенения паров трансформаторного масла с помощью аппарата ПТВ–1, электрическая схема которого приведена на рис 5. 2. Этот прибор состоит из электрического нагревателя, помещенного внутри корпуса. По дну и боковой поверхности стакана нагревателя уложена спираль. В стакан нагревателя установлен тигель, в который заливается масло. Внутри корпус заполнен теплоизоляционным материалом.

Сверху тигель закрывается крышкой в виде конусообразной камеры с отверстием для наблюдения за вспышкой паров масла. В камере на расстоянии порядка 2–3 мм от уровня залитого в тигель масла расположена нихромовая спираль.

Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В. При включении тумблера «сеть» напряжение подается на спираль нагревателя.

Переключателем «пределы нагрева» можно регулировать скорость нагрева масла. При нажатии на кнопку «вспышка» нихромовая спираль раскаляется и при определенной температуре пары трансформаторного масла вспыхивают. Температура фиксируется по термометру, расположенному на передней панели прибора.

Проведение эксперимента

5. 1. Определение температуры вспышки паров трансформаторного масла производится по описанной методике.

5. 2. Определение вязкости трансформаторного масла.

Вискозиметр ВЗ-4 имеет сопло ( 4мм, l 4 мм). Под сопло ставят сосуд емкостью не менее 100 мл. Отверстие сопла закрывают, заполняют резервуар и оставляют в покое на 5-10 минут для выхода пузырьков воздуха. В ванну вискозиметра наливают воду и доводят ее до необходимой температуры. Данные измерений вносят в табл. 5. 1.

Таблица 5.1

Наименование материала	, ^◦С	, с	, с		, м²/с	, Па·с