Лабораторная работа №9

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Цель работы

Целью данной работы является изучение зависимости электрической прочности твёрдых полимерных диэлектриков от температуры.

2.2.Задачи работы

1.Освоить методику проведения испытаний на пробой твердых диэлектриков.

2.Изучить особенности пробоя полимерных диэлектриков при изменении температуры.

3. Оценить возможную форму пробоя полимерных

Рис.2. Электродное устройство Рижинашвили для испытания твердых диэлектриков на пробой 1. электрод; 2. пластина из оргстекла;

3. уплотнительное кольцо из резины;

4. испытуемый диэлектрик диэлектриков исходя из полученных экспериментальных данных.

2.3. Методика проведения испытаний

Для определения электрической прочности твёрдых диэлектриков используют образцы, обеспечивающие пробой в условиях однородного электрического поля, чтобы устранить возможность поверхностного перекрытия и влияния других побочных эффектов.

Для этого обычно используют плоские образцы с цилиндрическими закруглёнными электродами по типу электродов Роговского диаметром 5, 10, 25 мм. Габаритные размеры образцов выбираются из условия устранения возможности поверхностного разряда. Это условие может быть достигнуто также с применением электродного устройства Рижинашвили, представленного на рис.2.

Для проведения испытаний на пробой используют типовые промышленные пробивные установки, электрическая схема которых приведена на рис.3.

Напряжение от сети через блокировочные контакты - БК подводится к пакетному выключателю – ПВ1, к сигнальной лампе - ЛН «низкое напряжение» и на схему управления. При включении

103

Лабораторная работа №9

кнопки «пуск» срабатывает магнитный пускатель - МП и напряжение через его контакты подводится к сигнальной лампе - ЛВ «высокое напряжение» и к регулировочному автотрансформатору – АТ (Латр). Напряжение, снимаемое с автотрансформатора, подводится к высоковольтному трансформатору - ВТ, а с его вторичной обмотки к образцу Сх. Вращая рукоятку автотрансформатора, повышают напряжение на образце до его пробоя. Величина напряжения при пробое контролируется вольтметром в первичной цепи высоковольтного трансформатора или киловольтметром - КV непосредственно на образце.

Рис.3. Принципиальная электрическая схема установки для испытания диэлектриков 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	-соответственно автотрансформатор и высоковольтный
трансформатор;
Rзащ. - защитное (токоограничивающее) сопротивление;
МП	- соответственно контакты и обмотка магнитного пускателя;
Рмакс	- соответственно контакты и обмотка реле максимального
тока

При пробое образца диэлектрика - Сх, во вторичной и первичной обмотках высоковольтного трансформатора возникает бросок тока, за счёт чего срабатывает реле максимального тока - Рмакс, которое своим контактом размыкает цепь питания магнитного пускателя - МП.

За счет этого происходит размыкание его нормально разомкнутых контактов и размыкается цепь подачи напряжения на

104

Лабораторная работа №9

автотрансформатор и первичную обмотку высоковольтного трансформатора.

Поскольку при изучении зависимости электрической прочности твёрдых диэлектриков от температуры используется термошкаф (печь), в который помещается испытательная ячейка с образцом, то дверца термошкафа в целях электробезопасности снабжается блокировочными контактами - БК. При открывании дверцы термошкафа эти контакты размыкают цепь питания и, тем самым, также снимают напряжение с высоковольтного трансформатора.

Измерение температуры образца диэлектрика в термошкафу производится термопарным прибором или непосредственно

термометром, или внешней термопарой, подсоединённой	к
милливольтметру.

ВНИМАНИЕ: При использовании внешней термопары её необходимо убирать перед подачей высокого напряжения на образец для избежания попадания на неё высокого напряжения.

2.4.Порядок выполнения работы.

1.Установить образец в испытательную ячейку и поместить её

втермошкаф.

2.Отрегулировать температуру в термошкафу с помощью терморегулятора. Для этого нужно выполнить следующие операции:

а) установить режим нагрева печи поочередным нажатием сначала кнопки "Пуск", затем кнопки "Стоп" и кнопки "оС" на лицевой панели прибора;

б) установить необходимую температуру поочередным нажатием либо кнопки "+" или кнопки "-";

в) включить режим нагрева печи поочередным нажатием сначала кнопки "Стоп", а затем кнопки "Пуск";

г) дождаться прогрева печи до заданной температуры, что будет видно на цифровом индикаторе терморегулятора.

3.Включить установку пакетным выключателем – ПВ1. На пульте управления должна загореться сигнальная лампа ЛН "Низкое напряжение".

4.Установить рукоятку автотрансформатора в положение

"ноль".

5.Включить высокое напряжение нажатием кнопки "Пуск". На пульте управления при этом должна загореться сигнальная лампа ЛВ «Высокое напряжение».

105

Лабораторная работа №9

6.Вращая рукоятку автотрансформатора, плавно повысить напряжение до пробоя образца.

7.Зафиксировать по вольтметру или киловольтметру величину пробивного напряжения и установить рукоятку автотрансформатора

висходное положение «ноль».

8.Установить терморегулятором другую температуру в термошкафу согласно пункта 2, а затем повторить операции 3-7 при каждой заданной температуре.

9.По окончании опыта выключить установку от сети и выключить термошкаф.

ВНИМАНИЕ: Чтобы избежать порчи электронного терморегулятора при проведении испытаний его нужно выключать перед подачей на образец высокого напряжения.

2.5.Задание.

1.Подготовить образцы полимерного диэлектрика и измерить их толщину в нескольких точках.

2.Изучить зависимость электрической прочности заданного диэлектрика от температуры в пределах 20 - 120 0С; данные измерений занести в табл. 1.

Таблица 1

Результаты испытания на пробой

Температура	Толщина	Пробивное	Пробивная	Примечание
Т, оС	образца,	напряжение,	напряжённость,
	d, мк	Uпр , кВ	Епр, в/м

3.Построить график зависимости Епр = f(T) по экспериментальным данным.

4.Произвести расчёт электрической прочности по уравнениям 3 и 4 согласно теории Вершинина при вероятности пробоя В = 0.5.

Необходимые данные для расчета в зависимости от типа испытуемого диэлектрика взять из табл.2, а значения плотности и молекулярного веса из справочника [4].

Таблица 2

n/n	Вид	Энергия	Тип	Потенциал	Энергия
	связи	диссоциации	иона	ионизации,	ионизации J,
		D, ккал/моль		эв	ккал/моль
1	СН-Сl	56	Н	13.595	312.2
2	C-Н	81	Сl	13.01	300

106