Skład zespołu: Stępień Michał Wasilewski Paweł Wieczorek Dariusz Woźny Łukasz Zembura Piotr Żyła Tomasz	LABORATORIUM MATERIAŁOZNAWSTWA ELEKTROTECHNICZNEGO	Środa godz.8.30 2.12.98
		Obciążalność elektryczna obiektów technicznych	Rok II grupa 7 zespół B

1.Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zbadanie obciążalności elektrycznej obiektów technicznych oraz

wyznaczenie oporu cieplnego i oporności cieplnej właściwej materiału elektroizolacyjnego

(w naszym przypadku był to polietylen)

2.Wstęp teoretyczny

W ćwiczeniu tym zajmowaliśmy się wpływem prądu o dużej wartości na materiały będące izolatorami żył prądowych. Tego typu doświadczenie pozwala określić obciążalność żyły na przebicie. A także możliwość obciążenia trwałego i chwilowego. Wiemy, że gdy przez żyłę przepływa duży prąd to na żyle wydziela się energia w postaci ciepła a to źle wpływa na materiał izolacyjny. Przy zbyt dużej temperaturze izolacja topi się i w rezultacie traci własności izolujące. Dlatego, aby móc sprawdzić własności materiałów izolacyjnych żyły dokonujemy pomiarów temperatury na żyle i na izolacji. Pomiary temperatury były wykonywane przy pomocy termopar miedź-konstantan.

3.Schematy pomiarowe

A- amperomierz- elektromagnetyczny, klasa 0,5

Dł- dławik- typ TDR5A,nap.prób.2kV,I=10A

Trp- transformator prądowy- typ TW1,220V,Nap.prób.2kV,50Hz,P.=1kVA

R- żyła

1. średnica powłoki

1. średnica żyły

mV- miliwoltomierz- typ V541

Tp- temperatura powłoki

To- temperatura odniesienia

Tż- temperatura żyły

4.Zależności

ΔT=I²RS ΔT=Tż-Tp R- rezystywność izolacji, S- opór cieplny []

S=

S= ln k- oporność cieplna właściwa []

k= 1°=0,04mV- przelicznik napięcia na temperaturę w termoparze

Parametry żyły: R=0.253Ω/km l=3m

a=27.7mm

5.Tabele pomiarowe

Pomiary dla żyły HKXS 120mm² 12/20kV

Uż [mV]	Up [mV]	I [A]	ΔT [K]	Tż [K]	Tp [K]	R [μΩ]	S []	a [mm]	b [mm]	k []
0,69	0,65	400	1	290,41	289,41	756	0,0082	27,7	12,36	0,0638
0,85	0,74	400	2,75	294,41	291,66	756	0,0226	27,7	12,36	0,1759
1,05	0,85	400	5	299,41	294,41	756	0,0412	27,7	12,36	0,3207
1,25	1,03	400	5,5	304,41	298,91	756	0,0453	27,7	12,36	0,3527
1,45	1,2	400	6,25	309,41	303,16	756	0,0514	27,7	12,36	0,4002
1,65	1,36	400	7,25	314,41	307,16	756	0,0597	27,7	12,36	0,4648
1,85	1,54	400	7,75	319,41	311,66	756	0,0638	27,7	12,36	0,4967
2,05	1,72	400	8,25	324,41	316,16	756	0,0679	27,7	12,36	0,5286
2,25	1,88	400	9,25	329,41	320,16	756	0,0761	27,7	12,36	0,5925

Wyniki pomiarów dla żyły NAYBy 3×240 3.5/6kV otrzymanych od poprzedniej grupy

Up [mV]	Uż [mV]	I [A]	ΔT [K]	Tż [K]	Tp [K]	R [mΩ]	S []	a [mm]	b [mm]	k []
0,66	0,66	500	0	289,66	289,66	0,42	0	24,59	17,48	0
0,77	0,77	500	0	292,41	292,41	0,42	0	24,59	17,84	0
0,77	0,86	500	2,25	294,66	292,41	0,42	0,021	24,59	17,48	0,389
0,93	1,06	500	3,25	299,66	296,41	0,42	0,031	24,59	17,48	0,574
1,1	1,26	500	4	304,66	300,66	0,42	0,038	24,59	17,48	0,703
1,28	1,46	500	4,5	309,66	305,16	0,42	0,043	24,59	17,48	0,796
1,47	1,66	500	4,75	314,66	309,91	0,42	0,045	24,59	17,48	0,833
1,59	1,86	500	6,75	319,66	312,91	0,42	0,064	24,59	17,48	1,184
1,69	2	500	7,75	323,16	315,41	0,42	0,074	24,59	17,48	1,462

6.Wykresy

Wykres zależności oporu cieplnego od ΔT

Wykres zależności oporu cieplnego od Tż

Wykres zależności oporności właściwej cieplnej od ΔT

Wykres zależności oporności właściwej cieplnej od Tż

7.Porównanie wyników

Wyznaczony opór cieplny i oporność cieplna właściwa dla żyły HKXS 120mm² 12/20kV i NAYBy 3x240 3.5/6kV w temperaturze T=30^oC i T=max

Żyła	S(30^0)	K(30^0)	Smax	kmax
HKXS	0,0444	0,3462	0,0761	0,5925
NAYBy	0,037	0,68	0,074	1,462

8.Wnioski

Wraz ze wzrostem temperatury zauważamy wzrost oporu cieplnego co potwierdza założenia teoretyczne. Wzrost oporu cieplnego w zależności od wzrostu temperatury ma charakter nieliniowy

ponieważ we wzorze S= zmiana temperatury ma charakter nieliniowy. Na podstawie naszych pomiarów i pomiaru grupy poprzedniej stwierdzamy ze opór cieplny zależy odwrotnie proporcjonalnie od prądu płynącego przez żyłę co wynika również z założeń teoretycznych. Opór cielny właściwy zależy natomiast oporu cieplnego i parametrów żyły k= .Ma on tez charakter nieliniowy ponieważ we wzorze występuje opór właściwy. Wytrzymałość termiczna przewodu jest większa dla większych wartości k i S. Z porównania wyników naszych i grupy poprzedniej zauważyliśmy ze opór cieplny żyły

HKXS 120mm² 12/20kV jest większy niż NAYBy 3x240 3.5/6kV natomiast opór cieplny właściwy jest mniejszy ponieważ zależy on też od parametrów żyły.

Podczas pomiarów zauważyliśmy również ze z jednej strony żyły w miejscu bliskim podłączenia izolacja ulegała topieniu podczas gdy z drugiej strony nie zaobserwowaliśmy tego zjawiska. Działo się tak dlatego że miejsce podłączenia było nie oczyszczone i na zwiększonej rezystancji przejścia wydzielało się większe ciepło Q = I²*R*t a w naszych założeniach braliśmy pod uwagę tylko promieniste rozchodzenie się ciepła natomiast w miejscu łączenia miało ono także charakter wzdłużny. Można było temu zapobiec oczyszczając styk.

A

A

A

A

R

Dł

Trpp

*220V

mV

Tp

Tż

To

a

b

---