Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki |
Laboratorium Techniki Wysokich Napięć |
---|---|
Katedra Urządzeń Elektrycznych i TWN | |
Imię i Nazwisko: Adam Szychulec |
Semestr: V Grupa: ED 5.5 Zespół 4 |
Temat ćwiczenia: Badanie wytrzymałości powietrza przy napięciu przemiennym 50 Hz. | Ćwiczenie 2 |
Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest poznanie wyładowań w powietrzu w układach ostrze-ostrze i ostrze-płyta przy napięciu przemiennym 50 Hz oraz obserwacja i pomiar napięcia świetlenia, snopienia i przeskoku dla różnych odległości między elektrodami.
Sposób przeprowadzenia pomiarów:
2.1 Warunki atmosferyczne:
- temperatura otoczenia t=21.1 ̊ C,
- ciśnienie atmosferyczne b=1008 hPa,
- wilgotność względna powietrza φ=24%
Kw=1,08 δ=0,990520231
2.2 Badanie napięć: świetlenia, snopienia i przeskoku w układzie elektrody
ostrze – ostrze:
Rys.1 Schemat układu pomiarowego – elektrody ostrze-ostrzeWyniki pomiarów:
L.p. | a | ϑ | Świetlenie | Snopienie | Przeskok |
---|---|---|---|---|---|
u0 | uosr | Uo | |||
- | cm | - | V | V | kVm |
1 | 2 | 272,73 | 40 | 41,00 | 15,81 |
2 | 42 | ||||
3 | 41 | ||||
4 | 4 | 50 | 50,33 | 19,41 | |
5 | 51 | ||||
6 | 50 | ||||
7 | 6 | 65 | 58,33 | 22,50 | |
8 | 50 | ||||
9 | 60 | ||||
10 | 8 | 55 | 55,33 | 21,34 | |
11 | 55 | ||||
12 | 56 | ||||
13 | 10 | 56 | 54,33 | 20,96 | |
14 | 54 | ||||
15 | 53 | ||||
16 | 12 | 54 | 53,67 | 20,70 | |
17 | 54 | ||||
18 | 53 | ||||
19 | 14 | 55 | 55,00 | 21,21 | |
20 | 56 | ||||
21 | 54 | ||||
22 | 16 | 52 | 51,67 | 19,93 | |
23 | 50 | ||||
24 | 53 |
Tabela.1 Pomiar napięć świetlenia, snopienia i przeskoku w układzie ostrze-ostrze.
2.3 Badanie napięć: świetlenia, snopienia i przeskoku w układzie elektrody
ostrze – płyta:
Rys. 2 Schemat układu pomiarowego – elektrody ostrze-płyta
Wyniki pomiarów:
L.p. | a | ϑ | Świetlenie | Snopienie | Przeskok |
---|---|---|---|---|---|
u0 | uosr | Uo | |||
- | cm | - | V | V | kVm |
1 | 2 | 272,73 | 44 | 45,00 | 17,36 |
2 | 45 | ||||
3 | 46 | ||||
4 | 4 | 43 | 44,00 | 16,97 | |
5 | 45 | ||||
6 | 44 | ||||
7 | 6 | 43 | 44,33 | 17,10 | |
8 | 45 | ||||
9 | 45 | ||||
10 | 8 | 46 | 46,00 | 17,74 | |
11 | 47 | ||||
12 | 45 | ||||
13 | 10 | 50 | 50,00 | 19,28 | |
14 | 50 | ||||
15 | 50 | ||||
16 | 12 | 50 | 51,33 | 19,80 | |
17 | 54 | ||||
18 | 50 | ||||
19 | 14 | 56 | 55,33 | 21,34 | |
20 | 60 | ||||
21 | 50 | ||||
22 | 16 | 50 | 52,67 | 20,31 | |
23 | 53 | ||||
24 | 55 |
Tabela 2. Pomiar napięcia świetlenia, snopienia i przeskoku w układzie ostrze-płyta.
2.4 Oznaczenia
a – odległość między elektrodami;
ϑ – przekładnia transformatora probierczego;
u0,us,up – napięcie świetlenia, snopienia i przeskoku odczytane z woltomierza po stronie niskonapięciowej transformatora probierczego.;
uosr, ussr, upsr – średnie wartości napięcia świetlenia, snopienia i przeskoku z trzech kolejnych pomiarów dla określonej odległości elektrod.;
U0, Us, Up – obliczone wartości napięć świetlenia, snopienia i przeskoku;
U0n, Usn, Upn – maksymalne wartości napięć świetlenia, snopienia i przeskoku przeliczone na normalne warunki atmosferyczne;
U’pn – obliczona wartość napięcia przeskoku
$${U_{\mathbf{0}}\mathbf{=}\sqrt{2} \bullet u_{0sr} \bullet \vartheta = \sqrt{2} \bullet 52,67 \bullet 272,73 = 20,31\ \ kV\backslash n}{U_{\mathbf{s}}\mathbf{=}\sqrt{2} \bullet u_{\text{ssr}} \bullet \vartheta = \sqrt{2} \bullet 186,67 \bullet 272,73 = 72\ kV\backslash n}{U_{\mathbf{p}}\mathbf{=}\sqrt{2} \bullet u_{\text{psr}} \bullet \vartheta = \sqrt{2} \bullet 207 \bullet 272,73 = 79,84\ kV}$$
$${U_{\mathbf{0}\mathbf{n}}\mathbf{=}\frac{U_{\mathbf{0}}\mathbf{\bullet}k_{\mathbf{w}}}{\delta}\mathbf{=}\frac{20,31 \bullet 1,08}{0,990520231}\mathbf{=}22,15\ kV\backslash n}{U_{\mathbf{\text{sn}}}\mathbf{=}\frac{U_{\mathbf{s}}\mathbf{\bullet}k_{\mathbf{w}}}{\delta}\mathbf{=}\frac{72 \bullet 1,08}{0,990520231}\mathbf{=}78,5\ kV\backslash n}{U_{\mathbf{\text{pn}}}\mathbf{=}\frac{U_{\mathbf{p}}\mathbf{\bullet}k_{\mathbf{w}}}{\delta}\mathbf{=}\frac{79,84 \bullet 1,08}{0,990520231}\mathbf{=}87,05\ kV}$$
gdzie:
$$\delta = 0,289\frac{b}{273 + t} = 0,289\frac{1008}{21,1} = 0,990520231$$
Wyznaczenie obliczeniowej wartości napięcia przeskoku
U′pn = 14 + 3, 16 • a = 14 + 3, 16 • 16 = 64, 56 kV
Wykresy:
Wykres 1. U0n=f(a), Usn=f(a), Upn=f(a), U’pn=f(a) dla układu ostrze-ostrze.
Wykres 2. U0n=f(a), Usn=f(a), Upn=f(a), U’pn=f(a) dla układu ostrze-płyta.
Wykres 3. U0n=f(a) dla układów ostrze-ostrze i ostrze-płyta.
Wykres 4. Upn=f(a) dla układów ostrze-ostrze i ostrze-płyta.
Wykres 5. U’pn=f(a) układu ostrze-ostrze.
Wykres 1. U0n=f(a), Usn=f(a), Upn=f(a), U’pn=f(a) dla układu ostrze-ostrze.
Wykres 2. U0n=f(a), Usn=f(a), Upn=f(a), U’pn=f(a) dla układu ostrze-płyta.
Wykres 3. U0n=f(a) dla układów ostrze-ostrze i ostrze-płyta.
Wykres 4. Upn=f(a) dla układów ostrze-ostrze i ostrze-płyta.
Wykres 5. U’pn=f(a) układu ostrze-ostrze.
Wnioski:
Charakterystyki zależności napięcia świetlenia U0, snopienia Us i przeskoku Up od odstępu elektrod uzyskane w ćwiczeniu nie są idealne co wynika z błędów pomiarowych oraz z niedokładności odczytów. Mimo to uważam iż są one zadowalające gdyż są bardzo podobne do charakterystyki wzorcowej i zachowują taką samą tendencje. Napięcie świetlenia które teoretycznie powinno być stałe dla każdej odległości (nie uwzględniając bardzo małych odległości) jest zmienne lecz mimo wszystko pozostaje mniej więcej na takim samym poziomie. W przypadku układu ostrze-ostrze zaobserwowaliśmy snopienie wcześniej niż w przypadku układu ostrze płyta. Napięcia świetlenia obu układów są mniej więcej na tym samym poziomie co widać z zastosowanych aproksymacji ale w przypadku układu ostrze-ostrze jest ono wyższe. W przypadku napięcia przebicia oba te napięcia są mniej więcej na tym samym poziomie. Wartość napięcia przebicia w przypadku wartości obliczonej jak widzimy z wykresów 1 i 2 znacząco się różni od wartości pomierzonych dla tego uważam, że zastosowanie go przypadku podobnych odległości jak w ćwiczeniu nie jest wskazane.