Лабораторные / Ответы для отчёта №2
.docx1. Почему разрядное напряжение по поверхности твердого диэлектрика ниже
разрядного напряжения чисто воздушного промежутка?
В однородном поле разряд развивается вдоль поверхности диэлектрика при напряжении более низком, чем в чисто воздушном промежутке. Одной из причин этого снижения является гигроскопичность изоляционных материалов, приводящая к образованию на их поверхности микроскопически тонкого слоя влаги.
2. Объясните разряд по поверхности с преобладанием тангенциальной
составляющей напряженности поля. Приведите пример реальной изоляционной
конструкции.
При достаточно большой неоднородности поля в этой изоляционной конструкции, как и в чисто воздушном промежутке, возникает коронный разряд. Образующиеся при этом озон и окислы азота воздействуют на твердый диэлектрик. Наибольшую опасность коронный разряд представляет для полимерной изоляции, особенно если он имеет стримерную форму. Температура стримера достаточно высока, и соприкосновение его с поверхностью диэлектрика может привести к термическому разложению диэлектрика и образованию обугленного следа с повышенной проводимостью. Длина этого следа (трека) со временем возрастает, что приводит к перекрытию изолятора с необратимой потерей им электрической прочности.
Развитие разряда по поверхности твердого диэлектрика облегчается под влиянием ряда обстоятельств. К ним относятся: конденсация влаги на поверхности диэлектрика, особенно в случае гигроскопических диэлектриков, где она образует проводящую тонкую пленку; наличие на поверхности растворимых солей и других загрязнений, повышающих проводимость этой пленки.
3. Объясните разряд по поверхности с преобладанием нормальной
составляющей напряженности поля. Приведите пример реальной изоляционной
конструкции.
Это связано с адсорбцией влаги из окружающего воздуха на поверхности диэлектрика, а также с микрозазорами между твердым диэлектриком и электродом в тройной точке. Поверхность всех тел в воздухе покрыта тончайшей пленкой воды. Ионы, образующиеся в этой пленке под действием электрического поля, перемещаются к электродам. В результате этого поле вблизи электродов усиливается, а в середине промежутка ослабляется. Усиление поля у электродов приводит к снижению электрической прочности промежутка. Это снижение тем больше, чем гигроскопичнее диэлектрик. Например, стекло является более гигроскопичным материалом, чем глазурованный фарфор, поэтому напряжение перекрытия вдоль поверхности стекла ниже, чем вдоль фарфора.
Уменьшение напряжения перекрытия изолятора при наличии микрозазора между диэлектриком и электродом или микротрещин на поверхности диэлектрика связано с увеличением в них напряженности поля вследствие различия диэлектрических проницаемостей воздуха и твердого диэлектрика (диэлектрическая проницаемость твердого диэлектрика в 2—10 раз больше, чем воздуха). Увеличение напряженности поля в микрозазорах приводит к ионизации и усилению поля в основном промежутке и уменьшению напряжения перекрытия (см. рис. 1.15, кривая 4).
4. Объясните влияние удельной поверхностной емкости на развитие разряда по
поверхности диэлектрика.
Развитие разряда по поверхности твердого диэлектрика облегчается под влиянием ряда обстоятельств. К ним относятся: конденсация влаги на поверхности диэлектрика, особенно в случае гигроскопических диэлектриков, где она образует проводящую тонкую пленку; наличие на поверхности растворимых солей и других загрязнений, повышающих проводимость этой пленки. Вследствие шероховатости диэлектрика между его торцом и поверхностью электрода нередко имеются микроскопические зазоры
5. Как измеряются высокие напряжения при выполнении лабораторной работы?
Для измерения высоких постоянных напряжений используется три основных метода: измерение с помощью измерительного шарового разрядника, измерение электростатическим вольтметром и измерение с помощью добавочных резисторов.
6. Какие меры применяются для увеличения напряжения перекрытия
изоляторов?
стремятся использовать малогигроскопичные диэлектрики или создать покрытия из малогигроскопичных материалов, защищающие диэлектрик от контакта с парами воды (например, глазуровка поверхности фарфора), а также обеспечить надежное, без микрозазоров, сопряжение тела изолятора с металлической арматурой, используя цементные заделки и эластичные проводящие прокладки.