PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI
Laboratorium Inżynierii Materiałów Elektrotechnicznych   Ćwiczenie nr 2 Temat: Badanie wytrzymałości dielektrycznej dielektryków stałych przy napięciu przemiennym i stałym.
Rok akademicki: 2004/2005     Studia dzienne/zaoczne   Nr grupy: 1b	Wykonawcy: 1. Królikowski Paweł 2. Krzysztof Kupczyk 3. Dominik Krzuszcz 4. Łukasz Król 5. Maciej Majchrzak 6. Jarosław Biedowicz	Data
				Wykonania ćwiczenia	Oddania sprawozdania
				04.01.2005
				Ocena:
Uwagi:

1. Cel ćwiczenia

• badanie próbek o różnych wymiarach

• wyznaczenie charakterystyki U=f(d). d - wymiar próbki

• sprawdzenie wpływu rodzaju napięcia ( AC, DC ) na wytrzymałość

• wpływ biegunowość elektrod na napięcie przeskoku

2. Część teoretyczna

• Wytrzymałość dielektryków stałych, podobnie jak cieczy i gazów, jest określona za pomocą napięcia lub naprężenia przebicia. Przebicie dielektryka stałego oznacza jednak trwałą utratę właściwości izolacyjnych, a zatem jego zniszczenie. Określenie krytycznej wartości naprężenia jest utrudnione zarówno ze względu na dużą różnorodność dielektryków (zwłaszcza ich strukturę), jak i ograniczoną powtarzalność warunków narażeniowych.

Wytrzymałość materiału, określana na podstawie próbek, nie jest miarodajna do określenia wytrzymałości układu izolacyjnego.

Wynikające z geometrycznego rozkładu naprężenia są silnie zakłócane nie tylko przez wewnętrzne czynniki strukturalne, ale również przez wiele czynników zewnętrznych, do których należą: rodzaj naprężeń (zmienne, stałe, impulsowe), czas oddziaływania naprężenia, wyładowania niezupełne(wewnętrzne i zewnętrzne), temperatura, ciśnienie i wilgotność.

• Mechanizm elektryczny - występuje wówczas, gdy dielektryk jest czysty i jednorodny, nie ma możliwości powstania wyładowań zewnętrznych i są kontrolowane warunki środowiskowe, a więc gdy rozwój wyładowania zależy wyłącznie od właściwości materiału i temperatury. Wyładowanie to ma charakter elektronowy, a do jego wystąpienia niezbędne jest natężenie pola rzędu IOW* cm" i obecność co najmniej jednego elektronu w paśmie przewodnictwa.

• Mechanizm cieplny - występuje wówczas, gdy dielektryk rozgrzewa się pod wpływem prądów upływu i strat polaryzacyjnych, a więc gdy dostarczone do niego ciepło Q| staje się większe niż ciepło Q2 oddane przez układ do otoczenia, tzn.

Q1-Q2 = Q≥0

• Mechanizm jonizacyjno-starzeniowy - występuje wówczas gdy wytrzymałość

dielektryka maleje wskutek wyładowań niezupełnych (wewnętrznych i zewnętrznych)

lub pod wpływem starzenia cieplnego i elektrochemicznego.

• Wysokie napięcie stale jest stosowane znacznie rzadziej w próbach i badaniach układów izolacyjnych niż inne napięcia probiercze. Jego parametry nie są objęte normami.

Wysokie napięcie stale charakteryzują następujące parametry:

-Wysokość napięcia U określa się przez jego wartość średnia (dla napięcia idealnie

stałego wartości: skuteczna, maksymalna, i średnia są równe).

-Biegunowość napięcia

-Zmienność lub pulsacja napięcia

-Współczynnik zmienności napięcia wyliczony w procentach ze wzoru:

W=(Um-Umin/U)*100

gdzie Um , Umin, oraz U są odpowiednio wartościami maksymalną, minimalną i średnią napięcia wyprostowanego.

Wysokie napięcie stałe stosowane jest do prób napięciowych układów izolacyjnych o dużej pojemności (np. kabli), do badań naukowych w dziedzinie wytrzymałości elektrycznej dielektryków i układów oraz do wytwarzania napięć udarowych.

3. Rysunek do ćwiczenia

Stanowisko probiercze w omawianym

ćwiczeniu wyposażone jest w transformator

WPT 4,4/100.

Pomiar napięcia przemiennego odbywa się

za pomocą urządzenia do pomiaru wartości

szczytowej typu WMU 6, które zostaje

połączone z odczepami pomiarowymi

transformatora probierczego.

Przyrząd wskazujący napięcie wyposażony

jest w przekaźnik z opadającym kabłąkiem,

co umożliwia „zapamiętanie" wartości

pomiarowej występującej w chwili przebicia

lub przeskoku. WN

4. Tabela(-e) pomiarowa(-e)

AC
Odległość	P.1	P.2	P.3	P.Śr.
[cm]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]
3	24	38	32	31,33
5	32	30	30	30,67
6	36	34	36	35,33
8	42	42	42	42,00
DC+
Odległość	P.1	P.2	P.3	P.Śr.
[cm]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]
3	26	26	24	25,33
5	36	38	34	36,00
6	38	40	40	39,33
8	48	50	50	49,33
DC-
Odległość	P.1	P.2	P.3	P.Śr.
[cm]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]
3	25	25	25	25,00
5	34	36	34	34,67
6	40	44	44	42,67
8	50	46	50	48,67

Zestawienie

Odległość	AC	DC+	DC-
[cm]	[kV]	[kV]	[kV]
3	31,33	25,33	25,00
5	30,67	36,00	34,67
6	35,33	39,33	42,67
8	42,00	49,33	48,67

5. Charakterystyki napięciowo-odległościowe

6. Wnioski

Przy małych odległościach (3-4 cm) przeskok nastąpi szybciej gdy zadziałamy napięciem stałym. Jednak gdy zaczniemy zwiększać odległość pomiędzy elektrodami przeskok nastąpi szybciej przy napięciu przemiennym. Na wykresie na którym jest zestawione napięcie stałe i przemienne, można odczytać że w odległości około 4 cm elektrod od siebie, przeskok napięcia wystąpi przy tej samej wartości tych napięć( tzn. przy 30kV AC i przy 30kV DC). Polaryzacja napięcia stałego nie ma większego wpływu na wartość napięcia przeskoku w powietrzu.

Pomiary wykonywaliśmy w tych samych warunkach. Temperatura, ciśnienie, wilgotność powietrza, które mają także istotne znaczenie dla wytrzymałości dielektrycznej powietrza, były stałe, więc napięcie przeskoku zależało tylko od zmiany odległości pomiędzy elektrodami..

---