Politechnika Wrocławska Instytut Podstaw Elektrotechniki i Elektrotechnologii			Wydział Elektryczny Rok I Grupa 33 Rok Akademicki 98/99
Laboratorium Podstaw Inżynierii Materiałowej
Data ćwiczenia: 13.04.1999	Temat: Pomiary właściwości cieplnych materiałów izolacyjnych.			Ocena:
Nr ćwiczenia: 7

Opis ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było poznanie metod służących do określania właściwości cieplnych materiałów izolacyjnych.

Badanie wytrzymałości cieplnej tworzyw wg Martensa - Pomiar wykonuje się zgodnie z PN-90C-89025. Do badania używa się beleczek o wymiarach
. Próbkę należy zamocować dwustronnie w położeniu pionowym (tak jak na schemacie poniżej). Na próbkę będzie działać stałe naprężenie zginające, wywołane dźwignią poziomą z przesuwanym ciężarkiem, przy jednoczesnym, ściśle określonym wzroście temperatury. Badanie przeprowadza się jednocześnie dla 3 próbek. Jako wynik pomiaru przyjmuje się temperaturę, przy której wolne ramię obniży się o
.

Badanie temperatury mięknienia tworzyw termoplastycznych metodą Vicata - Pomiar wykonuje się wg PN-93/C-89024. Badanie to określa temperaturę mięknienia (VST). Próbki używane w badaniu powinny mieć kształt krążków o średnicy co najmniej 10 mm i grubości 3 - 6,5 mm. Próbkę badanego tworzywa umieszcza się dokładnie w położeniu poziomym na podstawie przyrządu i centrycznie w stosunku do końca igły przyrządu. Następnie opuszcza się pręt doprowadzając do zetknięcia igły z próbką. Przyrząd wraz próbką należy umieścić w komorze grzejnej. Następnie podnosi się temperaturę w komorze grzejnej tak, aby zapewnić stały prostoliniowy wzrost temperatury z szybkością wg wariantu I -
lub wg wariantu II -
. Temperaturą mięknienia wg Vicata (VST) jest temperatura, przy której igła zagłębi się w próbkę na 1mm.

Pomiar temperatury zapłonu oleju - Pomiaru dokonuje się wg PN-75/C-04009. Do czystego naczynia należy wleć olej do linii podtoczenia badany produkt o temperaturze
. Na tygiel nałożyć pokrywę z termometrem i rozpocząć ogrzewanie (przyrost temperatury powinien wynosić
) i mieszanie. Pierwszą próbę zapłonu należy dokonać w temperaturze o
niższej od przewidywanej temperatury zapłonu. Następne próby produktów o przewidywalnej temperaturze zapłonu niższej niż
przeprowadzać przy każdym przyroście temperatury o
, a produktów o temperaturze zapłonu wyższej niż
po każdym przyroście temperatury o
.

Spis przyrządów użytych w doświadczeniu:

1. urządzenie do pomiaru wytrzymałości cieplnej wg Martensa - I-7-IVa-2429

2. urządzenie do pomiaru temperatury mięknienia tworzyw termoplastycznychmetodą Vicata -

019/I-7/664-1/T/855

3. urządzenie do pomiaru temperatury zapłonu oleju metodą Martensa-Pansky'ego - I-7/IVa-1772

4. czujnik temperatury - I-7-IVa-2778

5. czujnik temperatury - I-7-IVa-2779

6. autotransformator laboratoryjny regulacyjny - I-7/IVa-1206

Schematy układów pomiarowych

Rys. 1 - Schemat urządzenia do zamocowywania i obciążania próbki

Oznaczenia przyjęte na rysunku: H - ciężar dźwigni wraz z uchwytem; l_H - odległość środka ciężkości dźwigni od osi próbki; G - ciężar przesuwny; l_G - odległość środka ciężkości ciężarka przesuwnego od osi próbki

Rys. 2 - Urządzenie do oznaczania temperatury mięknienia tworzyw termoplastycznych metodą Vicata.

Oznaczenia przyjęte na rysunku: 1 - pręt; 2 - płytka do umieszczania obciążników; 3 - próbka badanego tworzywa; 4 - igła w kształcie walca; 5 - czujnik, służący do pomiaru zagłębienia igły w próbce; 6 - obciążniki

Rys. 3 - Schemat aparatu Martensa - Pansky'ego

Oznaczenia przyjęte na rysunku: 1 - tygiel; 2 - badany olej; 3 - termometr; 4 - pokrywa z zamykanym otworem; 5 - palnik; 6 - mieszadło; 7 - grzejnik

Wyniki pomiarów i przykładowe obliczenia:

1. Badanie wytrzymałości cieplnej tworzyw wg Martensa

Tabela pomiarowa:

l.p.	b [mm]	h [mm]	W [mm^3]	Mg [N]	T [°C]
1	15,25	10,10	259,27	1296,35	173
2	15,25	9,90	249,10	1245,50	139
3	15,50	10,15	266,10	1330,50	135

Oznaczenia przyjęte w tabeli: b - szerokość próbki, h - wysokość próbki, W - wskaźnik wytrzymałości, M_g - moment zginający, T - temperatura

próbka nr 1 - melamina

próbka nr 2 - polofen FE-18-1 WH

próbka nr 3 - polofen FE-18-1 WH

Pomiar wykonano zaczynając badanie od temperatury początkowej 23,4°C.

Przykładowe obliczenia:

[mm³]

[N], gdzie
[MPa]

2. Badanie temperatury mięknienia tworzyw termoplastycznych metodą Vicata

Tabela pomiarowa:

l.p.	g [mm]	T [°C]
1	3,15	113
2	3,15	165
3	3,00	157

Oznaczenia przyjęte w tabeli: g - grubość próbki, T - temperatura

próbka nr 1 - elastomer poliuretanowy (kolor czerwony)

próbka nr 2 - elastomer kopoliestreterowy (kolor biały)

próbka nr 3 - PCV (kolor biały)

Pomiar wykonano zaczynając badanie od temperatury początkowej 23°C. Badanie wykonano metodą A (obciążenie 1kG).

3. Badanie temperatury zapłonu oleju

Tabela pomiarowa:

badany olej	Tp [°C]	Tz' [°C]	Tz [°C]	Δt [°C]	p [kPa]	T [°C]
olej elektroizolacyjny	123	140	144,5	0,7	98,7	143,8

Oznaczenia przyjęte w tabeli: T_p - temperatura, od której zaczęto pomiar; T_z - zmierzona temperatura zapłonu; T_z' - przewidywana temperatura zapłonu; T - temperatura zapłonu; Δt - poprawka temperatury zapłonu; p - ciśnienie atmosferyczne

Przykładowe obliczenia:

[°C]

[°C]

[°C]

Wnioski:

Podczas badania wytrzymałości cieplnej tworzyw wg Martensa, ze względu na brak czasu przyjęto szybszy przyrost temperatury do założonego w normach PN-81/C-89270 (dla polofenu) i PN-79/C-89001 (dla melaminy). Ten zabieg spowodował zawyżenie otrzymanych wyników pomiarowych i w efekcie tego wszystkie próbki spełniły wymagania normy. Jednak te wyniki nie można porównywać bezpośrednio z normą, gdyż zostały otrzymane w innych warunkach niż założone.

Podobnie jak w poprzednim badaniu, i tu został przyjęty szybszy przyrost temperatury, dlatego otrzymane wyniki nie można porównać z wymaganiami dla badanych próbek określonymi przez normę.

Badanie temperatury zapłonu oleju elektroizolacyjnego wykazało, że olej ten spełnia założenia podane w normie PN-90/C-96058, gdyż temperatura zapłonu dla olejów transformatorowych powinna być nie niższa niż 140°C.

---