POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ Zakład Podstaw Elektrotechniki
Ćwiczenie nr 6 Temat: Badanie układów iskiernikowych powietrznych – układ kulowy i ostrzowy.
Rok akademicki: 2008/09 Wydział Elektryczny Elektrotechnika Studia dzienne magisterskie Grupa E-3
Uwagi:

Wstęp:

Podczas przeprowadzania przez nas ćwiczenia iskierników laboratorium panowały następujące warunki atmosferyczne:

wilgotność powietrza: 65%

temperatura: t=23 ^oC (T=298K)

ciśnienie: p=1000hPa

gęstość względną powietrza:

$$\delta = \frac{297}{1013} \times \frac{p}{T} = \frac{297 \times 1000}{1013 \times 298} = 0,99$$

Do obliczeń użyłem następujących wzorów:

wyładowania początkowe w warunkach normalnych:

obliczeniowa wartość skuteczna napięcia przeskoku (ukł. ostrzowy niesymetryczny):

napięcie przeskoku w warunkach normalnych:

(możemy przyjąć, że dla 0,99 k)

natężenie pola magnetycznego:

- współczynnik niejednorodności pola (ukł. niesymetryczny) – odczytany iskierników wykresu (skrypt).

możemy przyjąć, że dla 0,99 k
1.Układ ostrzowy:

1.1. Tabela pomiarowa:

Lp.	a	U01	U02	U03	U0 (śr)	U0n	Up1	Up2	Up3	Up (śr)	Upn	Up’
	[cm]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]
1	2	16	16	16	16,00	16,16	19	20	20	19,67	19,87	20,32
2	4	18	19	20	19,00	19,19	36	35	35	35,33	35,69	26,64
3	6	20	21	21	20,67	20,88	46	45	45	45,33	45,79	32,96
4	8	20	19	20	19,67	19,87	49	48	50	49,00	49,49	39,28
5	10	19	19	19	19,00	19,19	55	54	54	54,33	54,88	45,60
6	12	21	21	21	21,00	21,21	61	62	61	61,33	61,95	51,92
7	14	22	20	21	21,00	21,21	68	68	68	68,00	68,69	58,24
8	16	22	25	24	23,67	23,91	74	73	73	73,33	74,07	64,56

1.2. Wykresy zależności U_0n= f(a) i U_0n= f(a):

2.Układ kulowy:

2.1. Tabela pomiarowa:

Lp.	d	a	a/r	βn	U01	U02	U03	U0 (śr)	U0n	Up1	Up2	Up3	Up (śr)	Upn	E0n
	[cm]	[cm]	[-]	[-]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV/cm]
1	6,25	1	0,32	1,1	-	-	-	-	-	25	24	25	24,67	24,92	-
2	6,25	1,5	0,48	1,15	33	32	33	32,67	33,00	35	35	36	35,33	35,69	25,30
3	6,25	2	0,64	1,2	33	35	34	34,00	34,34	46	46	45	45,67	46,13	20,61
4	6,25	2,5	0,8	1,3	33	33	35	33,67	34,01	54	54	55	54,33	54,88	17,69
5	6,25	3	0,96	1,5	35	34	35	34,67	35,02	63	62	63	62,67	63,30	17,51
6	6,25	3,5	1,12	1,6	33	34	35	34,00	34,34	69	69	69	69,00	69,70	15,70
7	6,25	4	1,28	1,65	36	35	36	35,67	36,03	76	75	75	75,33	76,09	14,86

2.2. Wykresy zależności U_0n= f(a) i U_0n= f(a):

2.3. Wykresy zależności U_0n= f(a) i U_0n= f(a):

3. Badanie wpływu trzeciej kuli na wytrzymałość układu kulowego:

2.1. Tabela pomiarowa:

Lp.	d	d1	a	s	Up1	Up2	Up3	Up (śr)	Upn	Rola trzeciej kuli
	[cm]	[cm]	[cm]	[cm]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]
1	6,25	15	3	3	60	59	60	59,67	60,27	trzecia kula pod wysokim napięciem
2	6,25	15	3	5	63	63	61	62,33	62,96
3	6,25	15	3	7	64	63	63	63,33	63,97
1	6,25	15	3	3	58	59	58	58,33	58,92	trzecia kula uziemiona
2	6,25	15	3	5	59	59	60	59,33	59,93
3	6,25	15	3	7	61	61	61	61,00	61,62
1	6,25	15	3	3	62	62	62	62,00	62,63	trzecia kula o potencjale swobodnym
2	6,25	15	3	5	62	63	62	62,33	62,96
3	6,25	15	3	7	63	62	62	62,33	62,96

2.3. Wykres zależności ΔU_pn= f(s/d) :

3. Wnioski:

Naszym zadaniem było zbadanie układów iskiernikowych powietrznych kulowych i ostrzowych. Jak zauważyliśmy dla obu przypadków, napięcie stopienia U_0n utrzymywało się prawie na stałym poziomie, przy czym charakterystyka przebiegu tego napięcia dla iskiernika kulowego była bardziej liniowa i wartość tego napięcia w porównaniu z przypadkiem iskiernika była wyższa. Napięcie przeskoku natomiast rosło nam wraz z zwiększaniem odległości między elektrodami – dla iskierników kulowych znowu bardziej liniowo. Widzimy że wartości obu napięć (snopienia i przeskoku) miały większe wartości dla iskierników kulowych niż dla ostrzowych. Porównując przebiegi napięć przeskoku U_pn i U_p’ w zależności od a widzimy, że wartość obliczeniowa napięcia U_p’ ma wartość mniejszą niż uzyskana z pomiarów (U_pn), oznacza to, że metoda pomiarów napięć przeskoku za pomocą iskierników nie jest metodą najdokładniejszą. Niestety pomiar napięcia stopienia może być w tym przypadku obarczony dużym błędem, gdyż w pracowni panował hałas wywołany przeprowadzaniem ćwiczeń przez kolegów na innych stanowiskach pomiarowych. Jak widzimy wartość natężenia pola E_on malała wraz z zwiększaniem odległości między kulami, co jest oczywiste, ponieważ im mniejsza odległość między kulami, tym większe zagęszczenie linii pola i tym samym większe jego natężenie.

Wyznaczenie charakterystyki ΔU_pn= f(s/d) nie jest do końca zadowalające, gdyż z trzech pomiarów możemy uzyskać tylko dwie wartości ΔU_pn dla każdej wartości napięcia na trzeciej kuli i tym samym tylko dwa punkty charakterystyki dla każdego przebiegu, ale jak zauważamy na uzyskanych w ten sposób charakterystykach wartość zmiany napięcia przeskoku ΔU_pn w zależności od stosunku s/d dla trzeciej kuli uziemionej rosła wraz ze wzrostem tego stosunku, natomiast dla trzeciej kuli o potencjale swobodnym, lub o wysokim napięciu malała wraz z wzrostem wartości stosunku s/d, z tym, że la kuli o wysokim napięciu wartość ta była wyższa i przebieg miał większą stromość.