Содержание отчета по работе

Отчет по работе должен содержать следующие разделы:

1. Цель работы.

2. Теоретические положения.

В разделе должна быть отражена сущность явлений поляризации диэлектриков, диэлектрических потерь, векторная диаграмма токов в диэлектрике, эквивалентные схемы замещения диэлектрика с потерями.

3. Практическая часть.

Раздел должен содержать схему установки для определения емкости и ,результаты расчетов в виде таблиц и графиков, выводы.

Контрольные вопросы к работе №2

1.Что такое диэлектрические потери?

2. Какой величиной характеризуют диэлектрические потери?

3. Какие эквивалентные схемы используются для изоляции с потерями электрической энергии и чему равен ?

4. Как зависят диэлектрическая проницаемость и диэлектриков от температуры ?

3. Каково назначение разрядников, включенных в диагональ высоковольтного моста?

4. Чем обусловлена мощность диэлектрических потерь в диэлектрике?

Библиографический список к работе №2

1. Колесов С.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов: Учеб. для вузов – М.: Высш. Шк., 2004.519 с.

2. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М., Электротехнические материалы. М.: Энергия, 1977.

3. Ушаков В.Я. Изоляция установок высокого напряжения.- М.: Энергоатомиздат, 1994.-496 с.: ил.

4. Справочник по электротехническим материалам. М.: Энергоатомиздат, 1987. Т.2, стр. 355-367.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ

ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Цель работы:

1. Изучить теоретическую сущность явления пробоя диэлектриков.

2. Изучить методику испытания твердых, жидких и газообразных диэлектриков на электрическую прочность.

3. Определить среднюю электрическую прочность диэлектрических материалов при переменном напряжении промышленной частоты.

Основные теоретические положения

Твердые диэлектрики являются основным изолирующим материалом электрических аппаратов высокого напряжения. Наиболее характерной особенностью твердых диэлектриков, резко отличающей их от жидких и газообразных диэлектриков, является потеря ими после пробоя электроизоляционных свойств.

Явление, при котором диэлектрик теряет свои электроизоляционные свойства под действием приложенного электрического поля, называется пробоем.

Пробой диэлектриков фиксируется в тот момент, когда в диэлектрике при постепенном увеличении напряжения наблюдается резкое увеличение тока. Отмеченное при этом напряжение носит название пробивного напряжения и используется для оценки пробивной напряженности или электрической прочности диэлектрика:

,

где d – толщина диэлектрика в месте пробоя, мм; – пробивное напряжение, кВ.

Для обеспечения надежности работы диэлектриков их рабочее напряжение должно быть значительнее ниже пробивного напряжения .

Отношение кносит названиекоэффициента запаса электрической прочности. Для каждого вида диэлектрика данный коэффициент устанавливается в зависимости от его физико-химических свойств и условий работы.

Пробой твердых диэлектриков может вызываться как электрическими, так и тепловыми процессами, возникающими под действием электрического поля. Явление пробоя связано с электронными процессами в диэлектрике, возникающими в сильном электрическом поле и приводящими к внезапному резкому местному возрастанию плотности электрического тока к моменту пробоя.

При длительном действии напряжения пробой может быть вызван электрохимическими процессами, происходящими в диэлектрике при воздействии электрического поля.

Электрический пробой чаще всего имеет место при кратковременных воздействиях напряжения и, в частности, при напряжениях импульсного характера и является часто электронным процессом, протекающим очень быстро. Чисто электрической пробой имеет место, когда исключено влияние диэлектрических потерь, обуславливающих нагрев материала, а также отсутствует ионизация газовых включений.

Тепловой пробой является следствием уменьшения активного сопротивления диэлектрика под влиянием нагрева в электрическом поле, что приводит к росту активного тока и дальнейшему увеличению нагрева диэлектрика вплоть до его термического разрушения. Тепловой пробой в общих чертах может быть охарактеризован следующим образом. Ток, проходя через диэлектрик, разогревает его. При этом может оказаться, что тепловыделение в диэлектрике превысит теплоотдачу в окружающую среду. При достижении критической напряженности поле произойдет потери электрической прочности и тепловое разрушение материала. Тепловой пробой – это разогрев материала в электрическом поле до температур, соответствующих расплавлению, растрескиванию, обугливанию и т.д.

Величина пробивной напряженности электрического поля при тепловом пробое является характеристикой не столько самого диэлектрика, сколько изготовленного из него электроизоляционного изделия. Значение зависит от условий теплоотвода.

Пробивное напряжение связано с частотой напряжения, условиями охлаждения, температурой окружающей среды и зависит также от нагревостойкости самого материала.

На рис. 3. 1, (а) приведена зависимость пробивного напряжения стекла от температуры. Характерный излом кривой присущ всем твердым диэлектрикам (для каждого - при своей критической температуре). Из графика видно, что при низких температурах пробивное напряжение не зависит от температуры. Выше некоторой критической температуры (определяемой условиями опыта и свойствами диэлектрика) происходит резкое снижение и отсюда уже начинается развитие теплового пробоя.

При определении электрической прочности твердых диэлектриков существенную роль играет время приложения напряжения.

График зависимости пробивного напряжения от времени действия напряжения показан на рис. 3. 1, (б).

С точки зрения длительности приложения напряжения различают кратковременное, минутное и длительное испытания.

Под кратковременным подразумевают обычно такое испытание, при котором напряжение на испытуемом образце повышают с равномерной скоростью 1-2% в секунду от ожидаемого пробивного значения до момента пробоя.

При минутном испытании к образцу быстро прикладывается заведомо более низкое, чем пробивное (50% от ожидаемого значения), напряжение. Это напряжение выдерживают одну минуту. Затем, повышая напряжение на 10 % от каждый раз повторяют выдержку, доводя такими ступенями величину напряжения до пробоя диэлектрика.

При длительном испытании на образец подается вначале напряжение, величина которого меньше в два раза пробивного напряжения, которое было получено при кратковременном испытании. Затем напряжение увеличивают через каждые 30 минут ступенями в 5 % от до пробоя диэлектрика.

Кроме описанных методов, при испытаниях изоляции снимается «кривая жизни». На диэлектрик накладывается ступенями в 5% от кратковременного значения пробивного напряжения испытательное напряжение и в каждом случае фиксируется время, в течение которого образец выдерживает приложенное напряжение. Затем по значениям пробивного напряжения и времени приложения напряжения строят график.