,materia艂oznawstwo L,篸anie rezystywno艣ci skro艣nej i powierzchniowej wybranych dielektryk贸w sta艂ych


r

膯wiczenie nr 1

Temat: Badanie rezystywno艣ci skro艣nej i powierzchniowej wybranych dielektryk贸w sta艂ych.

1. Zakres bada艅:

2. Wst臋p do 膰wicze艅.

W dielektryku, w kt贸rym nie ma swobodnych elektron贸w nie wyst臋puje przewodzenie elektronowe jak w metalach. Przewodzenie w materia艂ach izolacyjnych jest wi臋c zawsze zwi膮zane z ruchem jon贸w. Jest ono zale偶ne od liczby jon贸w w jednostce obj臋to艣ci, ich ruchliwo艣ci oraz od struktury materia艂u. Wielko艣ci te s膮 z kolei zale偶ne od warunk贸w zewn臋trznych Jak: nat臋偶enie pola elektrycznego, czynnik贸w dysocjuj膮cych (temperatura, woda, promieniowanie jonizuj膮ce), czasu oddzia艂ywania pola elektrycznego, ilo艣ci i rodzaju zanieczyszcze艅.

Drogi przep艂ywu przez dielektryk: 1- dielektryk, 2- pr膮d skro艣ny, 3- pr膮d powierzchniowy

Pod wp艂ywem przy艂o偶onego z zewn膮trz napi臋cia 艂adunki te tworz膮 bardzo niewielki pr膮d zwany pr膮dem up艂ywu. Przep艂yw tego pr膮du w przypadku dielektryk贸w sta艂ych, odbywa si臋 dwiema drogami: na wskro艣 dielektryka, tworz膮c pr膮d skro艣ny, p艂yn膮cy przez dielektryk oraz po powierzchni dielektryka, tworz膮c pr膮d powierzchniowy.

0x01 graphic

Rozr贸偶nia si臋 wi臋c dwa odr臋bne poj臋cia : rezystywno艣ci skro艣nej ps i rezystywno艣ci powierzchniowej pp.

Rezystywno艣膰 skro艣na dielektryka maleje ze wzrostem temperatury w wyniku zwi臋kszenia jonizacji. Szczeg贸lnie silny wp艂yw obserwuje si臋 w cz膮stkach z wi膮zaniami jonowymi. Przyk艂adem mo偶e s艂u偶y膰 szk艂o sodowe, kt贸rego REZYSTYWNO艢膯 skro艣na w temp. 20掳C jest rz臋du 1010*m, natomiast w temp. 200掳C maleje o pi臋膰 rz臋d贸w wielko艣ci. Rezystywno艣膰 skro艣na dielektryk贸w ciek艂ych oraz dielektryk贸w sta艂ych zale偶y silnie od stopnia zanieczyszczenia i zawilgocenia. Zanieczyszczenia tworz膮 dodatkowe 藕r贸d艂o swobodnych jon贸w.

Rezystywno艣膰 skro艣na wyra偶ana jest w * m, okre艣la w艂a艣ciwo艣ci przewodz膮ce wn臋trza dielektryka.

Rezystywno艣膰 powierzchniowa, odnosz膮ca si臋 tylko do dielektryk贸w sta艂ych, zale偶y bardzo silnie od ich budowy oraz od stopnia zanieczyszczenia i zawilgocenia ich powierzchni. Najwi臋ksze warto艣ci rezystywno艣ci powierzchniowej charakteryzuj膮 dielektryki, kt贸rych powierzchnie nie ulegaj膮 zwil偶eniu (np. parafina o warto艣ci pp rz臋du 1016), a najmniej dielektryki, kt贸re rozpuszczaj膮 si臋 cz臋艣ciowo w wodzie (np. szk艂o sodowe, pp rz臋du108 ).

Natomiast rezystywno艣膰 powierzchniowa wyra偶ana w okre艣la rezystancj臋 kwadratu powierzchni dielektryka o boku 1 cm.

Wy艂adowania powierzchniowe s膮 jedn膮 z form wy艂adowa艅 niezupe艂nych. Zale偶nie od rodzaju dielektryka sta艂ego i stanu jego powierzchni mo偶na wyr贸偶ni膰 cztery formy wy艂adowa艅 powierzchniowych: wy艂adowania 艣wietl膮ce, wy艂adowania 艣lizgowe, wy艂adowania zabrudzeniowe, wy艂adowania pe艂zne.

Przedstawiany podzia艂 ma charakter umowny, mo偶na spotka膰 tak偶e inne nazewnictwo czy klasyfikacj臋. Niezale偶nie od podzia艂u zasadnicze znaczenie w powstawaniu i rozwoju tych wy艂adowa艅 ma sk艂adowa normalna nat臋偶enia pola, wyst臋puj膮ca na granicy dw贸ch dielektryk贸w.

Wy艂adowania 艣lizgowe stanowi膮 jedn膮 z form wy艂adowa艅 powierzchniowych. Wy艂adowania te powstaj膮 g艂贸wnie przy napi臋ciu przemiennym. Pocz膮tkowo maja posta膰 wy艂adowa艅 艣wietl膮cych, podtrzymywanych przez powstaj膮cy 艂adunek przestrzenny. Wyst臋puj膮 w uk艂adach o du偶ej nier贸wnomierno艣ci pola elektrycznego i i w uk艂adach z szeregowo-r贸wnoleg艂ym uwarstwieniem dielektryka sta艂ego z dielektrykiem gazowym lub ciek艂ym. Technicznymi przyk艂adami takich uk艂ad贸w mog膮 by膰 izolatory przepustowe, wysokonapi臋ciowe g艂owice kablowe.

Wytrzyma艂o艣膰 elektryczna uk艂ad贸w uwarstwionych uko艣nie.

Klasycznym przyk艂adem uk艂adu uwarstwionego uko艣nie jest izolator przepustowy. Rozk艂ad napi臋膰 w takim uk艂adzie izolacyjnym zale偶y przede wszystkim od pojemno艣ci powierzchniowej i pojemno艣ci dielektryka umieszczonego mi臋dzy elektrodami. Schemat zast臋pczy fragmentu uk艂adu izolacyjnego typu przepustowego, w kt贸rym wyst臋puj膮 wy艂adowania 艣lizgowe przedstawiono poni偶ej.

0x01 graphic

Schemat zast臋pczy fragmentu uk艂adu izolacyjnego, typu przepustowego. 1 - elektroda uziemiona, 2 - elektroda wysokonapi臋ciowa. 3 - dielektryk sta­艂y. Co - pojemno艣膰 skro艣na odniesiona do jednostki powierzchni. Cpu - je­dnostkowa pojemno艣膰 wzd艂u偶na. Rpo -jednostkowa rezystancja powierzchniowa

Wy艂adowania mog膮 wyst臋powa膰 w otoczeniu elektrody uziemionej 1, kiedy napi臋cie mi臋dzy elektrodami 1 i 2 zmienia si臋 znacznie szybciej ni偶 napi臋cie na pojemno艣ciach skro艣nych C0 . Pojemno艣ci te s膮 艂adowane przez rezystancje powierzchniowe Rpo , ze sta艂膮 czasow膮 Rpo* Co . Na pojemno艣ciach wzd艂u偶nych Cp0 pojawiaj膮 si臋 wtedy spadki napi臋cia, kt贸re mog膮 by膰 wystarczaj膮ce do wywo艂ania jonizacji wok贸艂 elektrody ostrzowej, a nast臋pnie wy艂adowa艅 艣wietl膮cych.

Du偶e znaczenie w dalszym rozwoju wy艂adowania odgrywa 艂adunek przestrzenny, powstaj膮cy w wyniku jonizacji elektronowej bod藕czej. Odkszta艂ca on jeszcze bardziej rozk艂ad nat臋偶enia pola i podtrzymuje rozpocz臋te wy艂adowanie. Wraz ze wzrostem napi臋cia zasilaj膮cego uk艂ad, wy艂adowanie 艣wietl膮ce przekszta艂ca si臋 w iskr臋 艣lizgow膮. Iskra 艣lizgowa wyst臋puj膮ca po powierzchni dielektryka sta艂ego jest znacznie bardziej intensywna i rozga艂臋ziona. Pogl膮dowy przebieg tego zjawiska przedstawiono poni偶ej.

0x01 graphic

Schematyczne przedstawienie kolejnych form wy艂adowania 艣lizgowego w uk艂adzie izolacyjnym typu przepustowego

Wysokie nat臋偶enie pola elektrycznego istniej膮ce na ko艅cu iskier 艣lizgowych sprzyja wyd艂u偶eniu si臋 iskier, co mo偶e doprowadzi膰 do przeskoku w uk艂adzie izolacyjnym. Iskry 艣lizgowe oddzia艂uj膮 termicznie na dielektryki sta艂e. Na powierzchniach dielektryk贸w organicznych zostawiaj膮 艣cie偶ki o podwy偶szonej przewodno艣ci. Iskry 艣lizgowe mog膮 obni偶y膰 napi臋cie przeskoku uk艂adu izolacyjnego nawet poni偶ej warto艣ci uzyskiwanych w odpowiadaj膮cych im uk艂adach ostrzowych.

Wytrzyma艂o艣膰 elektryczna uk艂ad贸w uwarstwionych r贸wnolegle.

W uk艂adzie uwarstwionym r贸wnolegle nat臋偶enie pola po obu stronach powierzchni granicznych w ka偶dym z dielektryk贸w jest takie samo. Przy jednakowych nat臋偶eniach pola w obu dielektrykach przeskok nast膮pi w dielektryku o ni偶szej wytrzyma艂o艣ci. Dla typowego przypadku kiedy jednym z dielektryk贸w jest powietrze a drugim jest dielektryk ciek艂y lub sta艂y, przeskok nast膮pi w powietrzu.

Przyk艂adem uk艂adu o r贸wnomiernym uwarstwieniu dielektryk贸w jest izolator wsporczy. Mo偶na przyj膮膰 偶e przy czystej i suchej powierzchni charakter wy艂adowa艅 w uk艂adzie uwarstwionym r贸wnolegle jest zbli偶ony do przebiegu wy艂adowa艅 w powietrzu. Kiedy powierzchnia dielektryka sta艂ego jest brudna i zawilgocona, mechanizm przeskoku w uk艂adzie typu wsporczego jest bardzo zbli偶ony do mechanizmu przeskoku w uk艂adzie przepustowym.

Sposoby ograniczania wy艂adowa艅 艣lizgowych.

Istniej膮 trzy podstawowe sposoby ochrony przed wy艂adowaniami 艣lizgowymi:

0x01 graphic

Rys. 6.6. Schemat uk艂ad贸w izolacyjnych typu przepustowego ze sterowaniem pojemno­艣ciowym (a) i sterowaniem rezystancyjnym. 1. 2 - elektrody. 3 - dielektryk sta艂y. 4 - ekrany steruj膮ce. 5 - pow艂oka p贸艂przewodz膮ca o zmiennej rezystan­cji

  1. podwy偶szenie napi臋cia pocz膮tkowego wy艂adowa艅 - mo偶na osi膮gn膮膰 poprzez
    zwi臋kszenie grubo艣ci dielektryka sta艂ego, po kt贸rym wyst臋puj膮 wy艂adowania
    艣lizgowe.

  2. zmiana rozk艂adu nat臋偶enia pola elektrycznego w obszarze wyst臋powania wy艂adowa艅
    przez zastosowanie pokry膰 przewodz膮cych (pokrycie powierzchni dielektryka sta艂ego
    lakierem p贸艂przewodz膮cym). Powoduje on r贸wnomierny rozk艂ad pola wskutek
    odpowiedniego zmniejszenia rezystancji.

  3. zastosowanie ekran贸w w dielektryku sta艂ym - najskuteczniejszy spos贸b, polega na
    wysterowaniu pola elektrycznego w taki spos贸b by by艂 jak najbardziej r贸wnomierne.
    Sterowanie to mo偶e by膰 realizowane pojemno艣ciowo lub rezystancyjnie.

Uk艂ad pomiarowy (schemat transformatora probierczego).0x01 graphic

Stanowisko probiercze w omawianym 膰wiczeniu wyposa偶one jest w transformator WPT

4,4/100.

Pomiar napi臋cia przemiennego odbywa si臋 za pomoc膮 urz膮dzenia do pomiaru warto艣ci

szczytowej typu WMU 6, kt贸re zostaje po艂膮czone z odczepami pomiarowymi

transformatora probierczego.

Przyrz膮d wskazuj膮cy napi臋cie wyposa偶ony jest w przeka藕nik z opadaj膮cym kab艂膮kiem, co

umo偶liwia „zapami臋tanie" warto艣ci pomiarowej wyst臋puj膮cej w chwili przebicia lub

przeskoku.

4. Przebieg 膰wiczenia.

4.1 pomiar napi臋cia przebicia dla dielektryk贸w ( ) o r贸偶nych grubo艣ciach

(wy艂adowania skro艣ne):

  1. pomiar napi臋cia przeskoku dla izolatora przepustowego (wyznaczenie napi臋cia
    艣wietlenia, iskier 艣lizgowych i napi臋cia przeskoku)

  2. pomiar napi臋cia przeskoku dla izolatora wsporczego (wyznaczenie napi臋cia 艣wietlenia
    i napi臋cia przeskoku)

  3. pomiar napi臋cia przeskoku dla p艂ytek dielektrycznych dielektryk贸w przy ro偶nych
    uk艂adach elektrod (wyznaczenie napi臋cia 艣wietlenia i napi臋cia przeskoku)

5. Wnioski.

殴r贸d艂o:

Zbigniew Gacek - „Technika wysokich napi臋膰"

Jerzy Skubis - „Wybrane zagadnienia z techniki i diagnostyki wysokonapi臋ciowej"

Politechnika Pozna艅ska - „膯wiczenia laboratoryjne z techniki wysokich napi臋膰"

Zdzis艂aw Celi艅ski - „Materia艂oznawstwo elektrotechniczne"

Jerzy Skubis - „Laboratorium techniki wysokich napi臋膰"



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Skrypt 1 ?danie rezystywnosci skrosnej i powierzchniowej wybranych dielektrykow stalych
01. Badania rezystywno艣ci skro艣nej i powierzchniowej wybranych dielektryk贸w sta艂ych, Studia, In偶ynie
Cw 01 ?danie rezystywno艣ci skro艣nej i powierzchniowej wybranych dielektryk贸w
MAT Pomiar rezystancji skro艣nej i powierzchniowej materi, LABOLATORIUM MATERIO藱OZNAWSTWA
c1 rezystywnosc skrosna i powierzchniowa
膯WICZENIE 08 Rezystywno艣膰 skro艣na i powierzchniowa
膯w 6 ?danie rezystywno艣ci dielektryk贸w ciek艂ych i sta艂ych
cw 2 pomiary rezystywnosci skro墓鈥簄ej i powierzchniowej materia墓鈥毮偱倃 elektroizolacyjnyc sta墓鈥歽chx
Cw 02 ?danie wytrzymalosci dielektrycznej dielektrykow stalych przy napieciu? i?
Skrypt 2 ?danie wytrzyma艂o艣ci dielektrycznej dielektryk贸w sta艂ych przy napi臋ciu? i?
cw 2 pomiary rezystywnosci skro墓鈥簄ej i powierzchniowej materia墓鈥毮偱倃 elektroizolacyjnyc sta墓鈥歽ch
In偶ynieria Materia艂贸w Elektronicznych - Wytrzyma艂o艣膰 elektryczna dielektryk贸w sta艂ych, POZOSTA艁E, IM
71 80, 80 - Rezystancja skro藱na i powierzchniowa dielektryka
Badanie rezystywnosci dielektrykow stalych i cieklych, Badanie rezystywno艣ci delektrykow stalych i c
Badanie rezystywnosci dielektrykow stalych i cieklych, Tabela, a) Tabela pomiar贸w
Cw 02 ?danie wytrzyma艂o艣ci dielektrycznej dielektryk贸w sta艂ych przy napi臋ciu przemiennym i sta艂ym
Opis metody pomiaru rezystancja skro艣na i pow
POLITECHNIKA LUBELSKA, Politechnika Lubelska, Studia, semestr 5, Sem V, Sprawozdania, MATERIA艁OZNAS

wi臋cej podobnych podstron