семестр 7 / задания / техника высоких напряжений / лабораторная работа 2

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 №__2_

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 № 2 «Электрические разряды по поверхности твердого диэлектрика»

Цель работы:

1. Знакомство с основными понятиями и теоретическими сведениями об электрических разрядах по поверхности твердого диэлектрика.

2. Экспериментальное изучение разряда по поверхности твердого диэлектрика в зависимости от конфигурации электрического поля, расстояния между электродами и толщины диэлектрика.

3. Приобретение практического навыка определения разрядных напряжений различных промежутков по поверхности диэлектрика.

Теоретические положения

Корона – это характерная форма самостоятельного газового разряда, возникающего в резко неоднородных полях.

Лавинная форма разряда – это экспоненциальный рост количества носителей заряда в промежутке от катода к аноду за счёт ударной ионизации молекул носителями заряда.

Стримерная форма разряда – это распространяющаяся с высокой скоростью в промежутку проводящего и светящегося плазменного локального образования.

Скользящий разряд – это нитевидные разряды вдоль поверхности твёрдого диэлектрика, охватывающие значительную часть разрядного расстояния.

Поверхностный пробой – это пробой твёрдого диэлектрика по его поверхности.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема установки:

РН – регулятор напряжения, Т – высоковольтный трансформатор,

R_з – защитное сопротивление; S₁, S₂ – выключатели

Результаты измерений

Таблица 1

№ п/п	l, см	d, см	Uкороны, кВ	Uск.р., кВ	Uперекр. кВ	Uперекр. расчет, кВ	Примечание
1	1,1	0,3			12	26
2	2,1				19	30
3	3,1				24	33
4	5,1				34	36
5	7,1				41	39
6	8,9				46	40
1	1,1	1,1			13	18
2	2,1				18	24
3	3,1				24	29
4	5,1				33	35
5	7,1				43	50
6	8,9				46	53
1	1,1	0,3	6	7	8	20
2	2,1		9	10	11	22
3	3,1		12	13	14	24
4	5,1		15	17	19	27
5	7,1		16	19	22	29
6	8,9		19	20	24	30
1	1,1	1,1	6	7	8	16
2	2,1		11	12	14	21
3	3,1		12	14	17	24
4	5,1		17	20	26	29
5	7,1		21	24	32	42
6	8,9		23	27	38	55

График 1 – U_короны , U_ск.р, кВ= f (l)

Синий- U_короны; Красный- U_ск.р

График 2 U_перекр.= f (l) при толщине d₁, d₂ для различных электродных систем.

Синий-кривая тангенциальной составляющей при толщине диэлеткрика 0,3 мм.

Красный- кривая тангенциальной составляющей при толщине диэлеткрика 1,1 мм.

Зелёный- кривая нормальной составляющей при толщине диэлеткрика 0,3 мм.

Оранжевый- кривая нормальной составляющей при толщине диэлеткрика 1,1 мм.

2. Объяснить полученные результаты.

1. В каких полях существует скользящая форма разряда и почему?

В неоднородном поле с преобладанием нормальной составляющей напряженности электрического поля,это связано с неоднородной средой в которой преобладает нормальная составляющая напряжённости электрического поля.

2. Как изменяется разрядное напряжение от толщины диэлектрика и почему?

Увеличивается,в связи с увеличением толщины среды,которую следует ионизировать,для пробоя.

Контрольные вопросы

1. С чем связано искажение электрического поля при помещении диэлектрика в равномерное поле?

2. Какое влияние оказывает неплотное прилегание электродов на разрядное напряжение вдоль поверхности диэлектриков?

3. Для каких изоляционных конструкций характерно электрическое поле с преобладающей тангенциальной составляющей, для каких конструкций с нормальной?

4. Что делается в реальных условиях работы электроэнергетических систем для увеличения разрядных напряжений по поверхности изоляторов?

Ответы на вопросы

1. Диэлектрик, помещенный в равномерное поле, нарушает его однородность, и разряд происходит всегда по поверхности диэлектрика при напряжении более низком, чем в воздушном промежутке.

2. В прослойках между диэлектриком и электродами из-за отличия диэлектрических проницаемостей воздуха и диэлектрика создается местное увеличение напряженности поля и, возможно, возникновение ионизационных процессов, что приводит к уменьшению разрядного напряжения.

3. Неоднородное поле с преобладанием тангенциальной составляющей характерно для опорных изоляторов. Влияние гигроскопических свойств диэлектрика на величину разрядных напряжений в этом случае будет меньшим, так как искажения поля, обусловленные процессами на поверхности диэлектрика, лишь незначительно увеличивают и без того значительную неоднородность поля.Конфигурация электрического поля с преобладанием нормальной составляющей напряженности характерна для конструкции проходного изолятора. Неоднородность поля в межэлектродном промежутке в этом случае выше, и, следовательно, разрядные напряжения ниже.

4. Для увеличения пути утечки тока по поверхности твердого диэлектрика и увеличения разрядного напряжения применяют ребристую поверхность.

Вывод.

Из графиков следует, что при проведении всех опытов при увеличении расстояния между электродами происходит соответствующее нелинейное увеличение напряжения зажигания короны, напряжения скользящего разряда, напряжения перекрытия.

Напряжение перекрытия, короны и скользящего разряда значительно больше для неоднородного поля с преобладанием тангенциальной составляющей поля, по сравнению с нормальной составляющей поля.Это объясняется тем, что неоднородность электрического поля при нормальной составляющей выше, а напряжение возникновения короны ниже.

1 Оставить нужное