plik


SPRAWOZDANIE Temat: Badanie wytrzymaBo[ci elektrycznej materiaBw staBych. Wykonali: Superman, Iron Man, Hulk, Thor. Szczecin, 16.05.2011r. 1. Wiadomo[ci wstpne WytrzymaBo[ elektryczna jest to najwiksza warto[ nat|enia pola elektrycznego, jaka mo|e istnie w dielektryku (izolatorze) bez wywoBania przebicia. Jednostk jest V/m. NieprawidBowe dobranie izolacji do warunkw pracy urzdzenia mo|e doprowadzi do przebicia izolacji, co spowoduje, |e izolator zacznie przewodzi prd a w konsekwencji doprowadzi do nieodwracalnych uszkodzeD urzdzenia elektrycznego. WytrzymaBo[ dielektryczna badanego materiaBu oblicza si na podstawie wynikw pomiaru napicia przebicia oraz znanej grubo[ci prbki wedBug nastpujcego wzoru: w odniesieniu do elektrod pBaskich: U K = d w odniesieniu do elektrod kulowych oraz ukBadu kula-pByta: U b K = d gdzie: K  wytrzymaBo[ dielektryczna, U  napicie przebicia, d  grubo[ prbki odpowiednio w punkcie przebicia, b - wspBczynnik, cm-1, uwzgldniajcy nierwnomierno[ pola elektrycznego. Wyznaczenie wytrzymaBo[ci elektrycznej, a tym bardziej jej przekroczenie, skutkuj w przebiciu materiaBu, trwale w materiaBach staBych, przej[ciowo w cieczach i gazach, jednak zjawiska przebicia ciaBa staBego nie s jeszcze w ogle teoretycznie uzasadnione mimo rozpoznania ju| kilku typowych ich przebiegw. Nale|y rwnie| pamita, i| wynik mo|e ulec zmniejszeniu, gdy na uprzednio badane ciaBo bd dziaBa dBugotrwaBe napr|enia mechaniczne, wibracje bdz te| ruchy wzdBu|ne, spowodowane r|nymi wspBczynnikami temperaturowej rozszerzalno[ci materiaBw. Istniej cztery zasadnicze rodzaje przebi staBych materiaBw elektroizolacyjnych: elektryczne  okre[la istotn wBasno[ materiaBow cieplne  polegajce na bilansie cieplnym ukBadu jonizacyjne  skutek dBugotrwaBego dziaBania pola elektrycznego elektrochemiczne Okre[lenie rodzaju przebicia materiaBu jest wa|n czynno[ci przy badaniu. Bardzo pomocnym wyznacznikiem tego mo|e by czas dziaBania napicia na dany materiaB. WytrzymaBo[ elektryczna materiaBw izolacyjnych wi|e si bez po[rednio: ze struktur materiaBw, zwBaszcza z niejednorodno[ciami tej struktury z ukBadem  dielektryk-elektrody z warunkami dziaBania pola elektrycznego, zarwno technicznymi, jak i klimatycznymi Istotnym czynnikiem wpBywajcym na warto[ wytrzymaBo[ci elektrycznej jest rwnie| struktura makroskopowa jednorodna (np.: mika, papier nasycony, folie) i niejednorodna, o porach zamknitych (np.: ceramika, mikaleks) lub otwartych (np.: papier nienasycony, drzewo, ceramika grzejnikowa) badanych materiaBw. Zgodnie z teori przebicia jonizacyjnego, najwiksz wytrzymaBo[ci cechuj si materiaBy staBe o jednorodne, za[ najmniejsz materiaBy o porach otwartych. GBwnym celem badania materiaBw izolacyjnych jest wyznaczenie ich wytrzymaBo[ci dielektrycznej, a tak|e kontrola zmian tej wBasno[ci w wyniku , z reguBy przyspieszonych, procesw starzenia si materiaBw s przyczyn r|nego rodzaju podej[cia zarwno do metod badaD, jak i do ich wynikw. Otrzymana warto[ wytrzymaBo[ci bdzie [ci[le powizana z warunkami jakie panowaBy podczas do[wiadczenia, jednak maksymalnie zbli|onych do prawdziwej pracy jak miaB wykona dany materiaB. Wyniki badania wytrzymaBo[ci dielektrycznej materiaBw izolacyjnych zale|ne s: od rodzaju elektrod  ksztaBt geometryczny warunkuje rozkBad pola elektrycznego, a wymiary oraz materiaB wpBywaj na przewodno[ ciepln od prbek materiaBu  ksztaBt, grubo[ od rodzaju [rodowiska  materiaB otaczajcy prbk oraz elektrod podczas badania od metody badaD  krtko  lub dBugotrwaBej, stopniowej od ukBadw probierczych  rodzaj napicia od technicznych i klimatycznych warunkw badania 2. Elementy ukBadu badania wytrzymaBo[ci dielektrycznej Elektrody Jeden z najwa|niejszych elementw ukBadu badania. Ich ksztaBt, wykonanie oraz materiaB, z ktrego zostaBy wykonane, powinny by tak dobrane, aby: rozkBad pola elektrycznego byB mo|liwie rwnomierny oraz ich wykonanie oraz uBo|enie umo|liwiaBo odtworzenie jak najbardziej realnego [rodowiska, w ktrym badany materiaB ma funkcjonowa. Istotn dla wyniku badania bdzie miaBa tak|e gBadko[ oraz czysto[ powierzchni elektrody. Czym wiksze bd te czynniki, tym na ogB mniejsza bdzie wytrzymaBo[ badanego materiaBu (zwBaszcza tych o maBej grubo[ci). Wynika to ze zwikszonego prawdopodobieDstwa znalezienia si niecigBo[ci lub wad materiaBu w obszarze obojtnym midzyelektrodow cz[ci pola elektrycznego. Zabrudzona jakkolwiek powBoka elektrod mo|e zacz jak ostrze, co skutkowa mo|e w obni|eniu napicia przebicia. MateriaB, z ktrego nale|y wykona elektrod powinien by odporny na korozj (np.: brz, mosidz, stal nierdzewna), a tak|e materiaB ten powinien cechowa si dBugim czasem odprowadzania ciepBa, poniewa| szybsze odprowadzanie ciepBa mo|e by przyczyn zwikszenia napicia przebicia badanej prbki. Zrodowisko probiercze Z powodu mo|liwo[ci wystpienia wyBadowaD zupeBnych na powierzchni prbki, ktre uniemo|liwiByby jej przebicie, badanie materiaBu nale|y przeprowadza w [rodowisku o du|ej wytrzymaBo[ci, np.: zanurzone w oleju (np.: transformatorowy). Wybr [rodowiska nie mo|e by jednak przypadkowy, a dobranie odpowiedniego wyznacza si dziki okre[lonym wymogom: o oe"x oraz Koe" Kx x gdzie K  wytrzymaBo[ dielektryczna,   przenikalno[ dielektryczna, o  [rodowisko, x  badany materiaB. Stosowanie oleju o zmniejszonej oporno[ci wBa[ciwej rzdu 106109 W cm umo|liwia uniknicie wyBadowaD niezupeBnych, wystpujcych w miar podnoszenia napicia i dziaBajcych jak ostrzowe wystpy elektrod. Prbki Prbki przed przeprowadzeniem badania nale|y poda klimatyzacji wstpnej w warunkach, w ktrych domy[lnie ma funkcjonowa dany materiaB lub w warunkach techniczno-klimatycznych, ktre byByby typowe dla eksploatacji danego materiaBu. Czas klimatyzacji powinien by mo|liwe jak najdBu|szy, aby zapewni rwnowag midzy wilgotno[ci materiaBu, a wilgotno[ci atmosfery otaczajc prbk. UkBad, jako caBo[ UkBady do pomiaru wytrzymaBo[ci elektrycznej materiaBw izolacyjnych rozr|nia si wedBug rodzaju napicia, jednak wpByw zewntrznych bodzcw na badany materiaB zmusiB do ustalenia pewnych norm pomiarowych, ktre jasno definiuj dokBadn charakterystyk ukBadw kontrolnych i pomiarowych. Jednym z wielu unormowanych czynnikw jest sposb podwy|szania napicia, ktry definiuje jakim typem wytrzymaBo[ci dielektrycznej bdzie cechowaBo si badane ciaBo: dorazn lub stopniow. WytrzymaBo[ dorazna wyznacza si przez cigBe podwy|szanie napicia, ze staB szybko[ci, a| do momentu przebicia, gdzie czas wynosi zazwyczaj od 10 do 20 sekund, a prdko[ z jak podnosi si napicie wynosi wedBug norm od 0.1 do 3 kV/s. WytrzymaBo[ stopniow za[ wyznacza si poprzez doprowadzenie do elektrody napicia pocztkowego rwnego ok. 50% warto[ci doraznego napicia przebicia i podnoszenie jego warto[ci stopniowo co 20s lub co 1 min. 3. Przebieg do[wiadczenia Pierwszym materiaBem, ktry poddano badaniu wytrzymaBo[ci elektrycznej materiaBw staBych byBo lane tworzywo poliuretanowe o grubo[ci 3mm. Tu| przed procedur pomiarow nale|aBo umie[ci badane tworzywo midzy elektrodami, tak aby spoczywaBo ono swobodnie na dolnej elektrodzie, jednocze[nie zanurzone delikatnie w oleju transformatorowym. Tak uBo|ony materiaB nale|aBo docisn odgrnie drug elektrod tym samym zamykajc wieko pudeBka. Kolejn czynno[ci jak nale|aBo wykona byBo sprawdzenie amperomierza. Je|eli nat|enia byBo brak to mo|na byBo przej[ do samego sedna do[wiadczenia, za[ je|eli nie, to nale|aBoby sprawdzi czy w obwodzie ukBadu nie nastpiBo zwarcie na jednym z nastpujcych elementw: na szynie (dr|ku), w pudeBku (dielektryk ze[lizguje si, elektrody stykaj si bezpo[rednio), na dielektryku (olej i dielektryk przybieraj barw mocno czarn). Po zniwelowaniu jakichkolwiek usterek mo|na byBo przej[ do samego badania. Prdko[ci z jak zwikszane byBo napicie wynosiBa 1kV/s. Warto zaznaczy, i| badana byBa tu ,wspomniana ju| teoretycznie, wytrzymaBo[ dorazna materiaBu. W badaniu nastpiBy wyBadowania [lizgowe (wydBu|aj si one wraz ze zwikszenie napicia), czego efektem byB przeskok powierzchniowy prdu. Nie nastpiBo przebicie materiaBu. Wynik koDcowego napicia wynisB 58 kV, a zatem wytrzymaBo[ elektryczna lanego tworzywa poliuretanowego wyniosBa K=19,(3) kV/mm. Drugi badanym materiaBem byBo LTE bez napeBniacza o grubo[ci 2 mm. Podobnie jak przy pierwszym materiale do[wiadczyli[my przeskoku powierzchniowego oraz po raz kolejny brak byBo jakiejkolwiek dziurki po wykonaniu procedury badawczej. KoDcowe napicie wyniosBo 55,6 kV, a zatem wytrzymaBo[ elektryczna LTE bez napeBniacza wyniosBa K=27,8 kV/mm. Trzecim badanym materiaBem byBa folia PET o grubo[ci 0.05 mm. Tutaj jednak do[wiadczenie przeprowadzane byBo 3 razy dla r|nych ilo[ci warstw folii. Przy badaniu 1 warstwy uzyskali[my wynik 10,5 kV co daje nam wytrzymaBo[ elektryczn rwn K=210 kV/mm. PojawiBa si solidna dziura. Dla 2 warstw (2 x 0,05) dopByw napicia zatrzymali[my przy 16 kV, a zatem wytrzymaBo[ K wyniosBa 160 kV/mm. W tym przypadku rwnie| dostrzegalna byBa dziura w badanym materiale. Przy ostatnim 3 (3 x 0,05) podej[ciu otrzymali[my warto[ napicia rwn 22,9 kV, a co za tym idzie K=152,(6) kV/mm. Jak wida przy wzro[cie liczby warstw wytrzymaBo[, jak by si mogBo wydawa, nie byBa identyczna. Powodw mo|e by wiele, jednak tym najbardziej nasuwajcym si byBo przede wszystkim dostanie si pcherzykw powietrza oraz warstwy oleju pomidzy zBo|one warstwy folii, co przyczyniBo si do tak bardzo zaburzonych wynikw wytrzymaBo[ci elektrycznej. Poni|szy wykres obrazuje przy jakim napiciu liczba warstw materiaBu ulegBa przebiciu: Ostatnim, czwartym materiaBem byB papier kablowy o grubo[ci 0,2 mm. Wynik pomiarowy wynisB 2,9 kV, co jest bardzo maB warto[ci. Napicie te daje na wynik wytrzymaBo[ci elektrycznej o warto[ci K=14,5 kV/mm. 4. Wnioski Wszystkie otrzymane wyniki z tych czterech r|nych prb badania wytrzymaBo[ci elektrycznej s w pewnym stopniu zakBamane, poniewa| zawsze wystpuj du|e rozrzuty wynikw badania, dlatego zaleca si wykonywanie pomiarw dla co najmniej 10 identycznych prbek danego materiaBu, a nastpnie policzenie [redniej arytmetycznej wszystkich wynikw. Nale|y rwnie| napomnie, i| caBa procedura miaBa si daleko co do wytyczonych norm (np.: brak klimatyzacji materiaBw, zanieczyszczony olej transformatorowy, zu|yte elektrody itp.) Warto zauwa|y tak|e, i| grubo[ materiaBu wcale nie [wiadczy do koDca o warto[ci wytrzymaBo[ci elektrycznej. Biorc choby pod uwag foli PET oraz papier kablowy. Mimo sporej r|nicy pod wzgldem grubo[ci, to jednak cieDsza folia PET charakteryzuje si wiksz warto[ci wytrzymaBo[ci elektrycznej (na podstawie teorii przebi jonizacyjnych). Powodem tego jest struktura budowy porwnywanych materiaBw, folia jest budowy jednorodnej (izotropowej), za[ papier niejednorodnej o du|ej ilo[ci otwartych porw. Podsumowujc mo|na stwierdzi, i| czBowiek dysponuje wieloma materiaBami o wBa[ciwo[ciach izolacyjnych, jednak nie zawsze jest w stanie stwierdzi dokBadn warto[ wytrzymaBo[ci elektrycznej, dlatego te| do okre[lonych klarownie obwodw elektrycznych czBowiek postara si u|y materiaBu lepszego (o wikszym K), aby zapewni sobie bezpieczeDstwo pracy. Bibliografia:  Badanie materiaBw elektroizolujcych Z. SiciDski, Warszawa 1986

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Badanie wytrzymalosci elektrycznej papieru
Badania termograficzne w elektroenergetyce
Sprawozdanie badania transformatora
IMIR Sprawozdanie Badania Nienieszczace
BADANIE NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO SILNIKA PRĄDU STAŁEGO POPRZEZâ Ś
wytyczne do sprawozdania z Badanie własności mechanicznych materiałów
BADANIE IMPULSÓW ELEKTRYCZNYCH
METODA ULTRADŹWIĘKOWA W BADANIU WYTRZYMAŁOŚCI BETONU
2007 01 Amerykańskie badania nad elektrostymulacją mięśni
Sprawozdanie z badania parametrów funkcjonalnych czujników odległości Godlewski, Sala, Sieradzki
Badania termograficzne w elektroenergetyce
EP 10 2005 Badanie lamp elektronowych
EP 10 2005 Badanie lamp elektronowych
Badanie wyladowan elektrycznych w ukladach izolacyjnych
Badanie obwodów elektrycznych prądu stałego

więcej podobnych podstron