POLITECHNIKA WROCŁAWSKA
Instytut Podstaw Elektrotechniki i Elektrotechnologii
|
|
Wydział Elektryczny Rok Grupa Rok Akadem |
LABOLATOTRIUM WYSOKICH NAPIĘĆ |
||
Data ćwiczenia |
Temat: Układ probierczy wysokiego napięcia |
ocena: |
Nr ćwiczenia: |
przemiennego. |
|
I.Cel Ćwiczenia
Ćwiczenia miały na celu zbadanie wytrzymałości dielektrycznej powietrza w polu elektrycznym:
jednorodnym (układ elektrod płaskich)
słabo niejednorodnym (układ walców koncentrycznych)
niejednorodnym (układ ostrzowy)
II.Spis Przyrządów
wykorzystywanych w ćwiczeniu IV
transformator WN U1/U2 = 470 nr .inw. 019/I-7/664-1/T/808
wspornik izolacyjny nr .inw. I-7-IVh-739
model układu płaskiego nr .inw. I-7-IVa/2534
model układu walców koncentrycznych nr .inw. I-7-IVa/2550
woltomierz elektromagnetyczny kl.0,5, max=75dz, zakr.150,300V nr .inw. . I-7-IVa-340
stanowisko pomiarowe nr .inw. 019/I-7/664-1/T/885
wykorzystywanych w ćwiczeniu
transformator WN U1/U2 = 470 nr .inw. 019/I-7/664-1/T/872
wspornik izolacyjny nr .inw. I-7-IVh-737
woltomierz elektromagnetyczny kl.0,5, max=75dz, zakr.150,300V nr .inw. . I-7-IVa-341
oscyloskop dwukanałowy jednostrumieniowy nr .inw. . I-7-IVa-1448
układ pomocniczy U1/U2 = 2400 Z=(4,707*103)
stanowisko pomiarowe nr .inw. 019/I-7/664-1/T/881
III .Pomiary
ćw IV
1.schemat pomiarowy
2 Wyznaczenie charakterystyki iskiernika płaskiego
Warunki atmosferyczne T= 295K, p.=1008hpa, w=38% δ=38% k1=0,99 , k2=1 Kt=0,99
2.1 Tabela pomiarowa1
Lp
|
a |
U1 |
U1śr |
U2 |
U2n |
E |
|
|
cm |
V |
V |
kV |
kV |
kV/cm |
|
1 |
1 |
0,5 |
20 |
|
|
|
|
|
2 |
0,5 |
21 |
20 |
9,9 |
10,0 |
20 |
|
3 |
0,5 |
20 |
|
|
|
|
2 |
1 |
2 |
82 |
|
|
|
|
|
2 |
2 |
83 |
82 |
39,0 |
39,4 |
19,7 |
|
3 |
2 |
82 |
|
|
|
|
3 |
1 |
3 |
114 |
|
|
|
|
|
2 |
3 |
114 |
114 |
53,6 |
54,1 |
18,0 |
|
3 |
3 |
114 |
|
|
|
|
4 |
1 |
4 |
136 |
|
|
|
|
|
2 |
4 |
136 |
135 |
63,9 |
64,6 |
16,1 |
|
3 |
4 |
134 |
|
|
|
|
2.2 Przykładowe obliczenia
3) Statyczne opracowanie wyników prób
3.1 tabela pomiarowa 2
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
U1 |
42 |
42 |
42 |
42 |
42 |
42 |
42 |
41 |
42 |
42 |
42 |
40 |
42 |
42 |
42 |
42 |
43 |
43 |
42 |
41 |
U2n |
19,9 |
19,9 |
19,9 |
19,9 |
19,9 |
19,9 |
19,9 |
19,5 |
19,9 |
19,9 |
19,9 |
19,0 |
19,9 |
19,9 |
19,9 |
19,9 |
20,4 |
20,4 |
19,9 |
19,5 |
3.2 Obliczenia
Charakterystyki
4 Wyznaczanie charakterystyki iskiernika walcowego
4.1 Tabela pomiarowa 3
Lp
|
r |
Uo |
Uośr |
Uon |
Up |
Upśr |
Upn |
E |
|
|
|
mm |
V |
V |
kV |
V |
V |
kV |
kV/cm |
- |
|
1 |
1 |
0,5 |
24 |
|
|
66 |
|
|
|
|
|
2 |
0,5 |
25 |
25 |
11,9 |
64 |
65 |
30,9 |
142,8 |
17,2 |
|
3 |
0,5 |
25 |
|
|
66 |
|
|
|
|
2 |
1 |
1,5 |
40 |
|
|
48 |
|
|
|
|
|
2 |
1,5 |
39 |
39 |
18,5 |
49 |
49 |
23,3 |
48,1 |
7,5 |
|
3 |
1,5 |
39 |
|
|
49 |
|
|
|
|
3 |
1 |
4 |
59 |
|
|
60 |
|
|
|
|
|
2 |
4 |
58 |
58 |
27,5 |
59 |
60 |
28,5 |
31,7 |
3,8 |
|
3 |
4 |
57 |
|
|
60 |
|
|
|
|
4 |
1 |
6 |
- |
|
|
68 |
|
|
|
|
|
2 |
6 |
- |
|
|
68 |
68 |
32,3 |
29,3 |
2,9 |
|
3 |
6 |
- |
|
|
68 |
|
|
|
|
5 |
1 |
12,5 |
- |
|
|
72 |
|
|
|
|
|
2 |
12,5 |
- |
|
|
70 |
71 |
33,7 |
24,4 |
1,8 |
|
3 |
12,5 |
- |
|
|
72 |
|
|
|
|
6 |
1 |
22,5 |
- |
|
|
28 |
|
|
|
|
|
2 |
22,5 |
- |
|
|
29 |
28 |
13,3 |
11,4 |
1,3 |
|
3 |
22,5 |
- |
|
|
28 |
|
|
|
|
4.2 Przykładowe obliczenia
Charakterystyki
Ćw V
1 schemat pomiarowy
2 Wyznaczenie charakterystyki iskiernika ostrzowego
Warunki atmosferyczne T= 293K, p.=1008hpa, w=38% δ=38% k1=0,99 , k2=1 Kt=0,99
2.1 Tabela pomiarowa 4
Lp |
|
a |
Uo |
Uośr |
Uon |
Up |
Upśr |
Upn |
|
|
cm |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
23 |
61 |
|
|
165 |
|
|
|
2 |
23 |
55 |
58 |
27,5 |
170 |
168 |
79,8 |
|
3 |
23 |
58 |
|
|
168 |
|
|
2 |
1 |
18 |
54 |
|
|
135 |
|
|
|
2 |
18 |
54 |
54 |
25,6 |
136 |
135 |
64,1 |
|
3 |
18 |
55 |
|
|
135 |
|
|
3 |
1 |
12 |
39 |
|
|
98 |
|
|
|
2 |
12 |
38 |
38 |
18,0 |
99 |
98 |
46,5 |
|
3 |
12 |
38 |
|
|
98 |
|
|
4 |
1 |
6 |
32 |
|
|
65 |
|
|
|
2 |
6 |
30 |
31 |
14,7 |
65 |
65 |
30,9 |
|
3 |
6 |
30 |
|
|
66 |
|
|
5 |
1 |
2 |
22 |
|
|
26 |
|
|
|
2 |
2 |
23 |
22 |
10,4 |
24 |
25 |
11,9 |
|
3 |
2 |
22 |
|
|
25 |
|
|
6 |
1 |
3 |
24 |
|
|
50 |
|
|
|
2 |
3 |
24 |
24 |
11,4 |
50 |
50 |
23,7 |
|
3 |
3 |
24 |
|
|
50 |
|
|
7 |
1 |
4 |
27 |
|
|
58 |
|
|
|
2 |
4 |
27 |
27 |
12,8 |
57 |
58 |
|
|
3 |
4 |
26 |
|
|
58 |
|
|
2.2 Przykładowe obliczenia
3 Statystyczne opracowanie wyników prób
3.1 tabela pomiarowa 5
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
U1 |
100 |
98 |
99 |
100 |
99 |
100 |
99 |
99 |
98 |
99 |
98 |
99 |
98 |
100 |
98 |
98 |
98 |
99 |
99 |
98 |
U2n |
47,5 |
46,5 |
47,0 |
47,5 |
47,0 |
47,5 |
47,0 |
47,0 |
46,5 |
47,0 |
46,5 |
47,0 |
46,5 |
47,5 |
46,5 |
46,5 |
46,5 |
47,0 |
47,0 |
46,5 |
3.2 Przykładowe obliczenia
4 Wyznaczenie napięcia wyładowania niezupełnego dla ujemnej i dodatniej biegunowości ostrza oraz
oszacowanie natężenia prądu ulotu dla ujemnej i dodatniej biegunowości ostrza.
4.1 Tabela pomiarowa 6
a |
Uo- |
Uon- |
Uo+ |
Uon+ |
Uo- |
Uon- |
Uo+ |
Uon+ |
Z |
Io- |
Io+ |
cm |
V |
kV |
V |
kV |
V |
kV |
V |
kV |
k |
A |
A |
23 |
24 |
11,4 |
63 |
29,9 |
0,1 |
0,376 |
0,075 |
0,202 |
4,707 |
0,080 |
0,043 |
wartości odczytane z woltomierza po stronie niskiego napięcia
wartości odczytane z oscyloskopu.
4.2 przykładowe obliczenia
Przebieg napięcia i prądu
5.Charakterystyki
IV Obliczenia teoretyczne
1 dla iskiernika płaskiego
1.1 tabela pomiarowa 7
Lp |
a |
U1 |
U2 |
U3 |
E3 |
|
cm |
kV |
kV |
kV |
kV/cm |
1 |
0,5 |
17,0 |
17,5 |
16,4 |
32,8 |
2 |
1 |
31,2 |
31,7 |
30,3 |
30,3 |
3 |
2 |
58,5 |
58,8 |
57,0 |
28,5 |
4 |
3 |
85,2 |
85,1 |
83,2 |
27,7 |
5 |
4 |
111,5 |
111,1 |
109,0 |
27,3 |
1.2przykładowe obliczenia
U1=24,55a+6,66 a U1=24,55*0,5+6,66 0,5=17,0kV wg. Ritza
U2=23,85a+7,85 a U2=23,85*0,5+7,85 0,5=17,5kV wg. Hohera
U3=24,22a+6,08 a U3=24,22*0,5+6,08 0,5 kV wg.Bruce'a
E3=U3/a E3=16,4/0,5=32,8 kV/cm
2 dla iskiernika ostrzowego
2.1 tabela pomiarowa 8
a |
cm |
2 |
3 |
4 |
6 |
12 |
18 |
23 |
Up |
kV |
20,3 |
23,5 |
26,6 |
33,0 |
51,9 |
70,9 |
86,7 |
Upn |
kV |
20,5 |
23,7 |
26,9 |
33,3 |
52,4 |
71,6 |
87,6 |
2.2 przykładowe obliczenia
Up=3,16a+14 Up=3,16*2+14=20,3kV
Upn=Up/K Upn=20,3/0,99=20,5kV
Wnioski
Z przeprowadzonych pomiarów wynika , ze przebicie powietrza jest zależne od odległości elektrod oraz od ich kształtu.
W układzie elektrod płaskich pole elektryczne między elektrodami jest równomierne. Nie występuje tu zjawisko świetlenia ponieważ w polu równomiernym Uo=Up. Z przeprowadzonych pomiarów wynika ,że napięcie przebicia wzrasta w miarę wzrostu odległości elektrod ,a wartość pola elektrycznego przy którym następuje przebicie maleje.
Układ walców koncentrycznych to układ który charakteryzuje się słabo nierównomiernym rozkładem pola. Zgodnie z oczekiwaniami występuje tu zjawisko świetlenia ,,jednak w miarę wzrostu promienia elektrody wewnętrznej napięcie świetlenia zbliża się do napięcia przebicia a przy stosunku R/r<6
Up=Uo.Z pomiarów wynika ,że napięcie przebicia wzrasta w miarę wzrostu średnicy elektrody wewnętrznej aż do momentu gdy stosunek R/r e Dalsze zwiększanie średnicy walca wewnętrznego powoduje spadek napięcia przebicia. Pole elektryczne w układzie maleje w miarę wzrostu r ,wzrasta natomiast jego równomierność.
Układ ostrzowy charakteryzuje się silną nierównością pola zjawisko świetlenia obserwujemy tu przy znacznie niższym napięciu niż napięcie przeskoku. Różnica ta wzrasta w miarę wzrasta w miarę wzrostu odległości elektrod.Napięcie przebicia wzrasta w miarę wzrostu odległości elektrod . W układzie ostrzowym zaobserwowano również wpływ biegunowości elektrod na wartość napięcia świetlenia . Zjawisko świetlenia występowało przy niższej wartości napięcia dla elektrody ujemnej.