Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

лабы / ТВН ЛБ1

.rtf
Скачиваний:
19
Добавлен:
01.04.2019
Размер:
5.19 Mб
Скачать

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Инженерная школа энергетики

13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

Разряд в слабонеоднородном поле

Лабораторная работа № 1

по дисциплине:

Техника высоких напряжений

Выполнил

(подпись)

студент группы 5А6Б ________________________ Кошкин Д.Р

(подпись)

Руководитель ___________________________ Старцева Е.В.

(подпись)

___________________________

(дата)

Томск – 2019

Цель работы: изучение влияния неоднородности электрического поля на разрядное напряжение между электродами в слабонеоднородном поле.

Порядок работы:

1. Ознакомиться с устройством испытательной установки, схема которой представлена на рисунке 1.

2. Установить в держатели электродов шары диаметром D = 12,5 см.

3. Между шарами поочередно устанавливать расстояния S (1–5 см), включать установку и плавно увеличивать напряжение до тех пор, пока не произойдет разряд в промежутке. В этот момент фиксировать разрядное напряжение U. Для каждого расстояния S провести три измерения и результаты занести в табл. 1. Рассчитать среднее значение разрядного напряжения Uср для каждого расстояния S. Во время измерений по п. 3 необходимо выполнять условие S/D < 0,5, чтобы поле между шарами оставалось квазиоднородным. Тогда, при некотором допущении, можно принять, что

4. В испытательной установке заменить шары диаметром 12,5 см на шары диаметром D1=5 см. Установить расстояние между шарами на 1–3 см больше величины S в первом опыте п. 3. Включить установку и плавно увеличить напряжение до значения Uср, рассчитанного для первого опыта п. 3, а затем сближать шары до получения между ними разряда. Измерить длину разрядного промежутка S1. Измерения повторять три раза для каждого из расстояний S п.3.

5. Рассчитать среднее значение расстояния S1ср для каждого разрядного Напряжения Uср. Учитывая, что , определить коэффициент неоднородности электрического поля Кн = Eмакс/Eср.

Результаты измерений занести в табл. 1.

Схема экспериментальной установки

Рисунок 1 Схема экспериментальной установки

Обозначения соответствующей схемы (рисунок 1):

АТ – автотрансформатор; Т – высоковольтный трансформатор;

Rзащ- защитное сопротивление; V1, V2 – выпрямители; С1, С2 – фильтр;

R1, R2 – высоковольтный омический делитель; V – вольтметр;

D1, D – электроды.

Ход работы

Таблица 1. Экспериментальные данные

S, см

D = 12,5 см

D = 5 см

U, кВ

Uср, кВ

Eмакс кВ/см

S1, см

S1ср,

см

Eср,

кВ/c

м

KH

1

2

3

1

2

3

1

13

14

14

13,66

13,66

1,1

1,2

1

1,1

12,42

1,1

2

25

25

25

25

12,5

2,4

2,1

2,1

2,2

11,36

1,1

3

36

37

36

36,66

12,22

3,4

3,4

3,2

3,33

11

1,11

4

48

49

47

48

12

5,8

5,7

5,6

5,7

8,42

1,4

Приведем пример расчета первой строки таблицы:

Построение зависимостей

На рисунке 2 представлены зависимости Uср = f(S1ср) и Uср = f(S).

U, кВ

S, см

Рисунок 2 – Зависимость напряжения от расстояния между электродами большого и малого диаметра

На рисунке 3 представлена зависимость Кн = f(S1ср).

S, см

Рисунок 2 – Зависимость коэффициента неоднородности от расстояния между электродами малого диаметра

Ответы на контрольные вопросы

  1. Что такое коэффициент неоднородности электрического поля?

Степень неоднородности электрического поля между электродами характеризуется коэффициентом неоднородности Кн, который равен отношению максимальной напряженности Емакс к средней напряженности Еср поля между электродами.лектрод

  1. Что называется лавиной электронов?

Если в газе между двумя электродами появляется свободный электрон, то, набирая энергию при движении к аноду, он может ионизировать атом или молекулу газа при столкновении. В результате этого многократно повторяющегося процесса появляются новые свободные электроны, число которых непрерывно растет.

  1. В чем заключается условие самостоятельности разряда в газах?

При самостоятельной форме разряда развитие вторичных лавин возобновляется именно за счет условий создания эффективных электронов от первичной лавины, а не внешних воздействий. Условия появления хотя бы одного эффективного электрона:

1) Оставшиеся после прохождения лавины положительные ионы, двигаясь к катоду, бомбардируют его и вызывают эмиссию электронов из катода;

2) Возбужденные атомы и молекулы, образующиеся наряду с ионизацией, испускают фотоны, которые могут приводить как к фотоионизации в объеме промежутка, так и к фотоэмиссии электронов из катода.

  1. Что называется коэффициентом ударной ионизации?

Интенсивность размножения электронов в лавине характеризуется коэффициентом ударной ионизации α, который равен числу ионизаций, производимых электроном на единице длины пути по направлению электрического поля.

  1. Почему при измерении напряжения используются электроды шар-шар, а не плоскость-плоскость?

Использование электродов шар-шар объясняется тем, что они более экономичны при изготовлении, изменять расстояние между ними проще, а также коэффициент неоднородности у них будет оставаться постоянным при различных их перекосах, что нельзя сказать про 2 плоскости, при скосах которых будет сильно изменяться коэффициент неоднородности.

Вывод

Таким образом, в ходе данной лабораторной работы изучено влияние неоднородности электрического поля на разрядное напряжение между электродами в слабонеоднородном поле.

По рисунку 2 видно, что одно и то же разрядное напряжение у шаров меньшего диаметра возникает на большем расстоянии, что объясняется большей неоднородностью поля по сравнению с полем, создаваемым от шаров большего диаметра. При этом чем больше расстояние между электродами, тем больше неоднородность поля (по рис. 3), поэтому и зависимости на рисунке 2 имеют нелинейный характер.

Соседние файлы в папке лабы