POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJZakład Podstaw Elektrotechniki |
Ćwiczenie nr 6 Temat: Badanie układów iskiernikowych powietrznych – układ kulowy i ostrzowy. |
Rok akademicki: 2012/2013 Wydział: Elektryczny Kierunek: Elektrotechnika Studia dzienne Grupa E4 |
| Uwagi: |
Wstęp:
Podczas przeprowadzania przez nas ćwiczenia iskierników laboratorium panowały następujące warunki atmosferyczne:
temperatura: t=18,5 oC (T=291,5K)
ciśnienie: p=998hPa
gęstość względną powietrza:
$$\delta = \frac{297}{1013} \times \frac{p}{T} = \frac{297 \times 998}{1013 \times 291,5} = 0,99$$
Do obliczeń użyte zostały następujące wzory:
wyładowania początkowe w warunkach normalnych:
obliczeniowa wartość skuteczna napięcia przeskoku :
napięcie przeskoku w warunkach normalnych:
(dla 0,99 ;k)
natężenie pola magnetycznego:
- współczynnik niejednorodności pola– odczytany z wykresu zawartego w skrypcie.
1.Układ ostrzowy:
1.1. Tabela pomiarowa:
| Lp. | a | U01 | U02 | U03 | U0 śr | U0 | U0n | Up1 | Up2 | Up3 | Up śr | Up | Upn | Up' |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| [cm] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | ||
| 1 | 0,5 | 0,00 | 7,5 | 7 | 17 | 8,50 | 5,993 | 6,05 | 15,58 | |||||
| 2 | 1 | 0,00 | 9,5 | 9 | 17 | 8,50 | 5,993 | 6,05 | 17,16 | |||||
| 3 | 1,5 | 11 | 12 | 12 | 11,50 | 8,1075 | 8,19 | 13 | 12 | 25 | 12,50 | 8,813 | 8,90 | 18,74 |
| 4 | 2 | 17,5 | 21 | 17,5 | 18,67 | 13,16 | 13,29 | 20 | 22 | 45 | 22,50 | 15,86 | 16,02 | 20,32 |
| 5 | 2,5 | 23 | 24 | 23 | 23,17 | 16,3325 | 16,50 | 27 | 25 | 52 | 26,00 | 18,33 | 18,52 | 21,9 |
| 6 | 3 | 23,5 | 23 | 23 | 23,00 | 16,215 | 16,38 | 28 | 30 | 57 | 28,50 | 20,09 | 20,30 | 23,48 |
| 7 | 3,5 | 24,5 | 24 | 23,5 | 23,83 | 16,8025 | 16,97 | 33 | 33 | 64 | 32,00 | 22,56 | 22,79 | 25,06 |
| 8 | 4,5 | 24 | 23 | 25 | 24,00 | 16,92 | 17,09 | 34 | 34 | 68 | 34,00 | 23,97 | 24,21 | 28,22 |
| 9 | 5,5 | 26 | 23 | 25 | 24,6667 | 17,39 | 17,57 | 37,5 | 37 | 74 | 37,00 | 26,09 | 26,35 | 31,38 |
| 10 | 6,5 | 22,5 | 21 | 20,5 | 21,3333 | 15,04 | 15,19 | 41 | 42 | 83 | 41,50 | 29,26 | 29,55 | 34,54 |
| 11 | 7,5 | 20,5 | 21 | 21,5 | 21 | 14,805 | 14,95 | 43 | 41 | 82 | 41,00 | 28,91 | 29,20 | 37,7 |
| 12 | 8,5 | 20,5 | 21 | 21,5 | 20,8333 | 14,6875 | 14,84 | 46 | 47 | 92 | 46,00 | 32,43 | 32,76 | 40,86 |
| 13 | 9,5 | 21 | 22 | 21,5 | 21,5 | 15,1575 | 15,31 | 49,5 | 52 | 99 | 49,50 | 34,9 | 35,25 | 44,02 |
| 14 | 10,5 | 22,5 | 23 | 22,5 | 22,5 | 15,8625 | 16,02 | 54,5 | 54,5 | 110 | 55,00 | 38,78 | 39,17 | 47,18 |
| 15 | 11,5 | 22,5 | 21 | 21 | 21,5 | 15,1575 | 15,31 | 57 | 58 | 115 | 57,50 | 40,54 | 40,95 | 50,34 |
| 16 | 12,5 | 21 | 22 | 21,5 | 21,3333 | 15,04 | 15,19 | 60,5 | 60 | 121 | 60,50 | 42,65 | 43,08 | 53,5 |
| 17 | 13,5 | 22 | 22 | 21,5 | 21,8333 | 15,3925 | 15,55 | 64 | 65 | 130 | 65,00 | 45,83 | 46,29 | 56,66 |
| 18 | 14,5 | 22,5 | 21 | 21 | 21,3333 | 15,04 | 15,19 | 65,5 | 65,5 | 129 | 64,50 | 45,47 | 45,93 | 59,82 |
| 19 | 15,5 | 22 | 22 | 22 | 22 | 15,51 | 15,67 | 70 | 70 | 71 | 70,33 | 49,59 | 50,09 | 62,98 |
1.2. Wykresy zależności U0n= f(a) i U0n= f(a):
2.Układ kulowy:
2.1. Tabela pomiarowa:
| Lp. | d | a | a/r | βn | U01 | U02 | U03 | U0śr | U0 | U0n | Up1 | Up2 | Up3 | Up śr | Up | Upn | E0n |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| [cm] | [cm] | [-] | [-] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV/cm] | |
| 1 | 6,25 | 0,5 | 0,16 | 1 | 13 | 12,5 | 13 | 12,83 | 9,048 | 9,14 | 0,00 | ||||||
| 2 | 6,25 | 1 | 0,32 | 1,15 | 23,5 | 23,5 | 23,5 | 23,50 | 16,57 | 16,73 | 0,00 | ||||||
| 3 | 6,25 | 1,5 | 0,48 | 1,2 | 35 | 35 | 35 | 34,50 | 24,32 | 24,57 | 35,5 | 35,5 | 35,5 | 35,50 | 25,03 | 25,28 | 19,65 |
| 4 | 6,25 | 2 | 0,64 | 1,3 | 33 | 33 | 34 | 33,33 | 23,5 | 23,74 | 44 | 42 | 53,5 | 46,50 | 32,78 | 33,11 | 15,43 |
| 5 | 6,25 | 2,5 | 0,8 | 1,5 | 34 | 35 | 35 | 34,67 | 24,44 | 24,69 | 54,5 | 54,5 | 53,5 | 54,17 | 38,19 | 38,57 | 14,81 |
| 6 | 6,25 | 3 | 0,96 | 1,6 | 34 | 34 | 34 | 33,83 | 23,85 | 24,09 | 64 | 62,5 | 61,5 | 62,67 | 44,18 | 44,63 | 12,85 |
| 7 | 6,25 | 3,5 | 1,12 | 1,65 | 33 | 34 | 34 | 33,67 | 23,74 | 23,97 | 71 | 71 | 71 | 71,00 | 50,06 | 50,56 | 11,30 |
2.2. Wykresy zależności U0n= f(a) i U0n= f(a):
2.3. Wykresy zależności U0n= f(a) i U0n= f(a):
3. Badanie wpływu trzeciej kuli na wytrzymałość układu kulowego:
2.1. Tabela pomiarowa:
| Lp. | d | d1 | a | s | Up1 | Up2 | Up3 | Up | Upn | Rola trzeciej kuli | s/d | dUpa |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| [cm] | [cm] | [cm] | [cm] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | [kV] | ||||
| 1 | 6,25 | 15 | 3 | 3 | 62,5 | 61 | 62,5 | 62,00 | 62,63 | trzecia kula pod wysokim napięciem | 0,48 | 0,00 |
| 2 | 6,25 | 15 | 3 | 5 | 63,5 | 64 | 63 | 63,50 | 64,14 | 0,8 | 1,50 | |
| 3 | 6,25 | 15 | 3 | 7 | 65 | 65,5 | 64,5 | 65,00 | 65,66 | 1,12 | 1,50 | |
| 1 | 6,25 | 15 | 3 | 3 | 60,5 | 61,5 | 62,5 | 61,50 | 62,12 | trzecia kula uziemiona | 0,48 | 0,00 |
| 2 | 6,25 | 15 | 3 | 5 | 61 | 60 | 61,5 | 60,83 | 61,45 | 0,8 | -0,67 | |
| 3 | 6,25 | 15 | 3 | 7 | 56 | 56,5 | 55 | 55,83 | 56,40 | 1,12 | -5,00 | |
| 1 | 6,25 | 15 | 3 | 3 | 57,5 | 58 | 57,6 | 57,70 | 58,28 | trzecia kula o pot. swob. | 0,48 | 0,00 |
| 2 | 6,25 | 15 | 3 | 5 | 62 | 62,5 | 61,5 | 62,00 | 62,63 | 0,8 | 4,30 | |
| 3 | 6,25 | 15 | 3 | 7 | 62 | 64 | 63 | 63,00 | 63,64 | 1,12 | 1,00 |
2.3. Wykres zależności Upn= f(s/d) :
3. Wnioski:
Celem ćwiczenia było zbadanie dwóch typów układów iskiernikowych powietrznych: kulowych i ostrzowych.
Dla obu rodzajów iskrowników można zauważyć, że napięcia snopienia utrzymywały się na względnie zbliżonym poziomie. Wyniki pomiarów obarczone są błędami spowodowanymi najprawdopodobniej odgłosami ćwiczeń prowadzonych na sąsiednich stanowiskach dlatego nie można było jednoznacznie stwierdzić kiedy snopienie się rozpoczeło. Napięcie snopienia miało zdecydowanie większe wartości dla iskierników kulowych.
Wartości napięcia przeskoku rosną proporcjonalnie do odległości między iskiernikami w całym badanym zakresie i osiągają znacznie wyższe wartości w układzie iskierników kulowych.
Natężenie pola które teoretycznie powinno maleć wraz ze wzrostem odległości pomiędzy kulami, dla pierwszych dwóch pomiarów osiąga wartości niższe niż dla trzeciego. W dwóch pierwszych pomiarach nie usłyszeliśmy snopienia przez co nie wykonaliśmy pomiarów
Wyznaczene charakterystyki ΔUpn= f(s/d) nie są miarodajne, gdyż z trzech pomiarów możemy uzyskać tylko dwie wartości ΔUpn dla każdej wartości napięcia na trzeciej kuli i tym samym tylko dwa punkty charakterystyki dla każdego przebiegu.Na uzyskanych w ten sposób charakterystykach wartość zmiany napięcia przeskoku ΔUpn w zależności od stosunku s/d dla trzeciej kuli o potencjale swobodnym jest stała wraz ze wzrostem tego stosunku, natomiast dla trzeciej kuli uziemionej, lub o wysokim napięciu malała wraz z wzrostem wartości stosunku s/d.