Лабораторная работа 1 Гайдук Самоснов
.docxМинистерство науки и высшего образования Российской федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» |
Инженерная школа энергетики
Направление 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»
Отделение электроэнергетики и электротехники
Отчет по лабораторной работе №1
«Разряд в слабонеоднородном поле»
Выполнили студенты группы 5А93 Гайдук К.А.
Самсонов Д.П.
Проверил старший преподаватель: _____________ Шолохова И.И.
Томск — 2022
Цель работы: Изучение влияния неоднородности электрического поля на разрядное напряжение между электродами в слабонеоднородном поле.
Краткие теоретические сведения:
Атмосферный воздух является самым распространенным диэлектическим "материалом" для создания внешней изоляции энергетического оборудования и электрических аппаратов. Изолируемые электроды располагаются на определенных расстояниях друг от друга и от земли и укрепляются в заданном положении с помощью изоляторов. Разрядное напряжение воздушного промежутка зависит от конфигурации электрического поля между электродами и давления, температуры и влажности воздуха. В связи с этим знание процессов, сопровождающих нарушение электрической прочности воздуха, является весьма важным.
Рисунок 1 – Различные конфигурации электрического поля:
а – однородное; б – слабонеоднородное; в, г – резконеоднородное
Степень неоднородности электрического поля между электродами характеризуется коэффициентом неоднородности , который равен отношению максимальной напряженности к средней напряженности поля между электродами:
Средняя напряженность есть отношение напряжения U, приложенного к электродам, к расстоянию между электродами S:
Процесс роста числа электронов, движущихся к аноду, получил название лавины электронов. Интенсивность размножения электронов в лавине количественно характеризуется коэффициентом ударной ионизации , численно равным числу ионизаций, производимых электронами на пути в 1 см по направлению электрического поля.
Рисунок 2 – Схема экспериментальной установки:
АТ – автотрансформатор, Т – высоковольтный трансформатор, Rзащ – защитное сопротивление, V1 и V2 – выпрямители, С1 и С2 – фильтры, R1 и R2 – высоковольтный омический делитель, V – вольтметр, D1 и D2 – электроды.
Таблица 1 – Результаты измерений
S, см |
D = 10 см |
D = 5 см |
|||||||||||||||
U, кВ |
, кВ |
, кВ/см |
, см |
, см |
, кВ/см |
|
|||||||||||
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
|
|
|
|||||||||
1 |
10 |
11 |
12 |
11 |
11 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
13,75 |
0,8 |
||||||
2 |
26 |
27 |
28 |
27 |
13,5 |
2 |
2 |
2 |
2 |
13,5 |
1 |
||||||
3 |
41 |
41 |
41 |
41 |
13,67 |
3,2 |
3,2 |
3,2 |
3,2 |
12,8 |
1,067 |
Пример расчета:
Рисунок 3 – График зависимости U=f(S), U=f(S1)
Рисунок 4 – График зависимости =f(S1)
Вывод:
В ходе лабораторной работы было изучено влияние неоднородности электрического поля на разрядное напряжение между электродами в слабонеоднородном поле. Были получены значения разрядного напряжения и расстояния между электродами, после были вычислены напряженность и коэффициент неоднородности. По графику зависимости 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.
Ответы на контрольные вопросы:
Что такое коэффициент неоднородности электрического поля?
Степень неоднородности электрического поля между электродами характеризуется коэффициентом неоднородности .
Что называется лавиной электронов?
Процесс роста числа электронов, движущихся к аноду, получил название лавины электронов.
В чём заключается условие самостоятельности разряда в газах?
Условие самостоятельности разряда в однородном поле можно записать
где S – расстояние между электродами; γ – коэффициент вторичной ионизации
Что называется коэффициентом ударной ионизации?
Коэффициент ударной ионизации α – коэффициент, характеризующий количественно интенсивность размножения электронов в лавине, численно равный числу ионизаций, производимых электронами на пути в 1 см по направлению электрического поля.
где Е – напряжённость электрического поля, – относительная плотность воздуха.
Почему при измерении напряжения используются электроды шар – шар, а не плоскость – плоскость?
Промежуток между двумя шарами является типовым промежутком со слабонеоднородным полем, который получил широкое распространение в мировой практике как универсальный прибор для измерения амплитудных значений постоянного, переменного и импульсного напряжения. Электроды шар-шар позволяют одновременно исследовать квазиоднородное поле и слабонеоднородное поле. Электроды плоскость - плоскость являются однородным полем, которое мало где применимо и не подходит для измерения напряжённости в реальных условиях.