Wydział: EAIiE	MATERIAŁOZNAWSTWO ELEKTROTECHNICZNE	Rok II Gr. C
Data wykonania 21.X.1998	Temat: Przenikalność elektryczna i współczynnik strat dielektrycznych materiałów izolacyjnych Ćw nr 1	T. Ściubisz M. Szlosek J.Stańczykiewicz K. Oko T. Sadowski

Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest wykonanie pomiaru przenikalności elektrycznej oraz współczynnika strat dielektrycznych następujących materiałów: polietylen (PE), polvinit (PCV), guma etylenowo-propylenowa, papier kablowy, szkło.

Przenikalność elektryczna ε_r - stosunek pojemności C_x kondensatora, w którym przestrzeń między i wokół elektrod jest całkowicie zapełniona badanym materiałem elektroizolacyjnym do pojemności elektrod C_o, w ten sam sposób rozmieszczonych w próżni.

Przenikalność elektryczna suchego powietrza w normalnych warunkach atmosferycznych wynosi 1,00053 i dlatego przy określaniu przenikalności elektrycznej materiału zamiast pojemności między elektrodowej w próżni można z wystarczającą dokładnością stosować pojemność miedzy elektrodową w powietrzu.

Przenikalność elektryczna próżni ε_o - przenikalność, która ma wartość równą 8,854 10^-12 [Fm^-1].

Kąt strat dielektrycznych δ - kąt dopełniający do wartości
, kąt przesunięcia fazowego między sinusoidalnym napięciem U doprowadzonym do badanego materiału a składową czynną prądu płynącego przez ten materiał.

Współczynnik strat dielektrycznych tg δ - tangens kąta strat dielektrycznych.

Metody badań

Zasada pomiaru polega na zmierzeniu składowych szeregowego (C_S, R_S) lub równoległego (R_P, C_P) układu zastępczego kondensatora dielektrykiem ze stratami dielektrycznymi, stanowiącego badaną próbkę. Współczynnik strat dielektrycznych w podanych układach zastępczych wylicza się według wzoru:

.

Między składnikami szeregowego i równoległego układu zastępczego występują następujące zależności:

Przy obliczaniu przenikalności korzystamy ze wzoru:

Wykorzystana metoda pomiaru

Wyniki

Materiał	U [V]	C [pF]	Cg [pF]	εr		tg δ 10^-3	P [μW]	p [Wm^-3]	RS [Ω]	ρS [Ωm]	γ [(Ωm)-1]	a [mm]
PE (1)	2,5 V	69	32,5	2,1	2,5	33	0,447	0,093	6,2 10^12	9,7 10^12	1 10^-13	1,255
PE (2)		62	32	1,9	2,4	33,5	0,408	0,08	9 10^12	13 10^12	7,7 10^-14	1,32
PCV		105	24	4,4	5,3	100	2,06	0,311	6,8 10^11	7,76 10^11	1,3 10^-12	1,72
Guma		102	39	2,6	3,1	37	0,741	0,185	3 10^13	5,66 10^13	1,8 10^-14	1,04
Papier		900	385	2,3	2,5	140	24,74	67,67	4,1 10^8	8,5 10^6	1,2 10^-07	0,095
Szkło		100	13	7,7	8,7	55	1,08	0,094	5,5 10^10	3,6 10^10	2,8 10^-11	2,98

Pomiar współczynnika strat dielektrycznych i przenikalności elektrycznej został przeprowadzony przy średnicy elektrod d₁=70 mm, a pomiar rezystancji skrośnej przy średnicy d₂=50 mm.

Przy obliczeniach posłużyliśmy się następującymi wzorami:

(1)
(2)

Wnioski

Porównując przenikalność elektryczną obliczoną ze wzoru (1) i (2) dochodzimy do wniosku, że wartości te są zbliżone.

---