POLITECHNIKA POZNAŃSKA Instytut Elektroenergetyki Zakład Wysokich Napięć i Materiałów Elektrotechnicznych
Laboratorium Techniki Wysokich Napięć Ćwiczenie nr 9 Temat: Wpływ ładunku przestrzennego na wytrzymałość
Rok akad. 2008/2009 Wydział Elektryczny Kierunek Elektrotechnika
Uwagi:

l. Wstęp:

Ćwiczenie miało na celu zapoznanie nas z pojęciem wytrzymałości elektrycznej powietrza w zależności od rozmieszczenia ładunku przestrzennego pomiędzy elektrodami (płaską i ostrzową).

ll. Zestawienie pomiarów:

Oznaczenia na schematach układów pomiarowych:

TP - transformator probierczy

R_T - rezystor tłumiący

D - dioda wysokonapięciowa

Oznaczenia w tabelach pomiarowych:

a - odległość między elektrodami

U_p1, U_p2, U_p3 - wartości napięcia odpowiadające trzem kolejnym przeskokom

U_pśr - średnia z trzech wartości napięcia przeskoku

1. Badanie wytrzymałości powietrza dla układu z napięciem przemiennym:

Układ pomiarowy:

Tabela pomiarów:

Lp.	a	Up1	Up2	Up3	Upśr
	[cm]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]
1	1	9	10	10	9,67
2	2	19	17	18	18,00
3	3	22	24	24	23,33
4	4	28	30	27	28,33
5	5	30	30	32	30,67
6	6	36	34	35	35,00
7	7	41	39	39	39,67
8	8	47	47	48	47,33
9	9	55	54	56	55,00
10	10	62	62	62	62,00
11	11	72	70	69	70,33

2. Badanie wytrzymałości powietrza z elektrodą ostrzową spolaryzowaną dodatnio:

Układ pomiarowy:

Tabela pomiarów:

Lp.	a	Up1	Up2	Up3	Upśr
	[cm]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]
1	1	15	15	15	15,00
2	2	23	23	23	23,00
3	3	28	28	30	28,67
4	4	30	31	32	31,00
5	5	36	34	34	34,67
6	6	38	39	39	38,67
7	7	40	40	41	40,33
8	8	44	45	43	44,00
9	9	49	49	49	49,00
10	10	52	52	52	52,00
11	11	55	52	56	54,33
12	12	58	61	61	60,00

3. Badanie wytrzymałości powietrza z elektrodą ostrzową spolaryzowaną ujemnie:

Układ pomiarowy:

Tabela pomiarów:

Lp.	a	Up1	Up2	Up3	Upśr
	[cm]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]
1	0,5	10	10	10	10,00
2	1	17	17	17	17,00
3	1,5	27	27	26	26,67
4	2	33	33	33	33,00
5	2,5	40	40	42	40,67
6	3	50	50	50	50,00
7	3,5	56	56	56	56,00
8	4	64	64	66	64,67
9	4,5	72	72	73	72,33

III. Wykresy zależności napięcia przeskoku U_p w zależności od odległości między

elektrodami:

IV. Wnioski i spostrzeżenia:

Wartość napięcia przeskoku dla elektrody spolaryzowanej dodatnio rośnie dość powoli w zależności od odległości w jakiej znajdują się od siebie elektrody ostrzowa i płytka. Powoduje to ładunek ujemny zbierający się wokół ostrza, który powoduje, że ładunek dodatni koncentruje się w pewnej odległości od ostrza, co powoduje jonizację powietrza właśnie w jego pobliżu bez względu na jego Ładunek przestrzenny dodatni zmniejsza nam w tym przypadku natężenie pola wokół ostrza, co utrudnia wyładowania wstępne, natomiast zwiększa nam natężenie pola w pozostałej części przestrzeni między elektrodami, co powoduje, że przeskok występuje przy niższych napięciach.

W przypadku ostrza spolaryzowanego ujemnie dodatni ładunek przestrzenny jest koncentrowany wokół ostrza, co powoduje, że natężenie pola elektrycznego wokół ostrza rośnie, co ułatwia wyładowania wstępne, lecz utrudnia przeskok, który występuje przy dużo wyższych napięciach niż w przypadku polaryzacji dodatniej ostrza dla tych samych odległości między elektrodami.

W przypadku napięcia przemiennego przyłożonego do elektrod układ zachowywał się podobnie jak w przypadku polaryzacji dodatniej ostrza, choć przy pewnej wartości odległości między elektrodami napięcie przeskoku U­p nagle wzrosło. Według mnie dla napięcia przemiennego wykres powinien przebiegać miedzy wykresami dla obu polaryzacji ostrza, gdyż napięcie przemienne (m.cz.) powinno zapobiegać konkretnej koncentracji ładunków w pobliżu ostrza, jak w przypadkach z ostrzem spolaryzowanym dodatnio, lub ujemnie. Inna postać wykresu może być spowodowana błędami w odczycie napięć, lub innymi czynnikami powodującymi zakłócenia w przebiegu ćwiczenia.