М ИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Тольяттинский государственный университет»

(наименование института полностью)

Кафедра /департамент /центр¹ институт химии и энергетики

(наименование кафедры/департамента/центра полностью)

13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

(код и наименование направления подготовки, специальности)

(направленность (профиль) / специализация)

лабораторная работа №__1_

по учебному курсу «Техника высоких напряжений»

(наименование учебного курса)

Вариант ____ (при наличии)

Студент	Яшин И.А. (И.О. Фамилия)
Группа	ЭЭТбп-1801а (И.О. Фамилия)
Преподаватель	Бычков Александр Владимирович (И.О. Фамилия)

Тольятти 2021

Лабораторная работа № 1 «Разряды в воздухе при переменном напряжении»

Цель работы:

1. Знакомство с основными понятиями и теоретическими сведениями о разрядах в воздухе, методом определения пробивного напряжения.

2. Получение навыков самостоятельного определения разрядного напряжения для различных промежутков в зависимости от расстояния между электродами с построением графиков.

3. Приобретение практического навыка определения разрядных напряжений различных промежутков в воздухе.

Теоретические положения

Корона – это самостоятельный газовый разряд, возникающий в резко неоднородных полях у электродов с большой кривизной поверхности (острия, тонкие провода).

Лавинная форма разряда – резкое нарастание числа заряженных частиц, что приводит к образованию лавины электронной и возникновению коронного разряда.

Стримерная форма разряда – представляет собой светящийся слабоионизованный, тонкий канал, который образуется в результате слияния электронных лавин и распространяется в ту или другую или в обе стороны к электродам.

Пробивное напряжение – это минимальное, приложенное к газовому промежутку электрическое напряжение, приводящее к его пробою.

Рис. 1. Электрическая схема экспериментальной установки:

АТ –	автотрансформатор
Т –	трансформатор
Rзащ –	защитное сопротивление
R1, R2 –	высоковольтный омический делитель
Rд –	добавочное сопротивление
V –	вольтметр
A –	микроамерметр
1–4 –	испытуемые электроды

Результаты эксперимента

Таблица

Форма электродов	S, см	Экспериментальные данные												Расчетные данные
		Uр, кВ							Uр ср, кВ		Еср, кВ/см		Uр, кВ			Еср, кВ/см
		1	2	3	4	5	6
Шар – шар	1,1	24	23	22	22	23	23	22,8		20,7		27,2			24,7
	2,1	41	40	41	43	45	44	42,3		20,1		40,6			19,3
	3,1	64	59	60	62	63	59	61,6		19,8		49,04			15,8
	4,1	80	79	79	76	78	82	79		19,2		52,8			12,8
	5,1	92	93	94	93	93	98	93,8		18,3		55,3			10,8
	5,9	103	111	108	101	103	106	105,3		17,8		57,2			9,6
Острие – острие	1,1	13	13	13	13	13	13	13		11,8		13,9			12,6
	2,1	15	15	14	14	14	15	14,5		6,9		16,5			7,8
	3,1	16	17	16	17	17	16	16,5		5,3		19,03			6,1
	5,1	21	21	20	20	21	20	20,5		4,01		24,09			4,7
	7,1	24	26	24	25	25	25	24,8		3,4		29,1			4,09
	9,9	31	31	32	30	30	31	30,8		3,1		36,2			3,6
Острие – плоскость	1,1	11	11	11	10	10	10	10,5		9,5		8,5			7,7
	2,1	19	19	19	18	18	19	18,6		8,8		11,2			5,3
	3,1	26	26	25	25	26	25	25,5		8,2		13,9			4,4
	5,1	39	37	36	36	39	38	37,5		7,3		19,3			3,7
	7,1	47	47	45	45	49	47	46,6		6,5		24,6			3,4
	9,9	55	52	56	52	53	54	53,6		5,4		32,2			3,2
Коронирующие кольца	1,1	14	14	14	14	14	14	14		12,7		-			-
	2,1	22	23	22	21	23	22	22,1		10,5		-			-
	3,1	29	29	31	31	30	31	30,1		9,7		-			-
	5,1	41	43	42	44	40	40	41,6		8,1		-			-
	7,1	51	52	52	52	50	49	51		7,1		-			-
	9,9	54	58	56	55	58	57	56,3		5,6		-			-

График 1-Зависимость Up = f (S)

Синий: шар-шар,

Красный: остриё-остриё,

Зелёный: остриё-рлоскость,

Оранжевый: коронирующие кольца.

2. Объяснить полученные результаты.

1. При какой форме электродов пробивное напряжение между электродами минимально?

Остриё-остриё

2. Как изменяется разрядное напряжение от расстояния между электродами в однородном и резко неоднородном полях?

При неизменной температуре разрядное напряжение в однородном поле является функцией произведения давления P на расстояние между электродами S.

В неоднородном поле, в отличие от однородного, напряженность поля в различных точках промежутка разная по величине или по направлению.

Контрольные вопросы

1. Для каких целей вводится поправка на относительную плотность воздуха?

2. Почему в однородном поле отсутствует коронная форма разряда?

3. Какие параметры электродной системы влияют на максимальную и среднюю напряженность электрического поля?

4. Как классифицируется степень неоднородности электрического поля?

5. Почему значения пробивных напряжений, полученных экспериментально и расчётным путем, отличаются больше, чем разброс полученных пробивных напряжений?

Ответы на вопросы

1. Поскольку от плотности воздуха зависит интенсивность ионизации воздуха,и, следовательно величина пробивного напряжения.

2. Коронный разряд происходит в части промежутка с наибольшей напряженностью поля. Так как в однородном поле напряженность постоянна вдоль силовых линийЕмакс = Еср, то коронный разряд непосредственно переходит в полный пробой.

3. Длина промежутка; размер и форма электродов; плотности газа; температура среды; вид газа; полярность напряжения; частота напряжения; способ подключения электродов.

4. Степень неоднородности электрического поля между электродами характеризуется коэффициентом неоднородностиk, который равен отношению максимальной напряженности к средней напряженности поля между электродами. В однородном поле его напряженность постоянна вдоль силовых линий(k=1). Электрические поля разделяются на однородные, слабонеоднородные и резконеоднородные. Слабонеоднородным можно назвать поле, в котором напряженность изменяется вдоль силовых линий не более чем в 2-3 раза (1<k≤3). При больших значениях изменения напряженности электрического поля имеем резконеоднородное поле (k>3).

5. Потому что в теории мы отталкиваемся только от давления и температуры воздуха. Но на практике воздух-это смесь газов,каждый из которых имеет свои характеристики, влажность и т.д. Из за этого разница настолько велика.

Выводы: В ходе лабораторной работы была исследована зависимость разрядного напряжения в воздухе от расстояния между электродами при различной форме электродов. Как видно из зависимостей Uр= f(S), чем больше расстояние между электродами, тем больше разрядное напряжение. Это подтверждается теорией возникновения разряда. С увеличением Sпо графикам наблюдается уменьшение Eр, это объясняется тем, что неоднородность поля возрастает с увеличением расстояния. В опыте при системе электродов шар-шар экспериментальные данные и расчётные наиболее точное совпали между собой, так как шары являются наиболее оптимальной формой для создания электрического поля. Острие-плоскость и острие-острие имели электрическое поле отличное от теоретического из-за отсутствия соосности между электродами.

1 Оставить нужное