POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA Katedra Urządzeń Elektrycznych i Techniki Świetlnej
LABORATORIUM Materiałoznawstwa			Grupa 12A, zespół 2 1. Przemysław Janicki 2. Wojciech Kosmala 3. Paweł Herman
Ćwiczenie nr 11 Temat ćwiczenia: Badanie przenikalności dielektrycznej i współczynnika strat dielektrycznych materiałów izolacyjnych stałych.
Data wykonania ćwiczenia: 31 maja 2012	Data oddania sprawozdania:	Ocena i podpis:

1. Cel ćwiczenia:

W ćwiczeniu należy dokonać pomiarów tgδx oraz pojemności Cx próbek dielektryków stałych w układzie trójelektrodowym dla 12 częstotliwości pomiarowych. Sposób wykonywania pomiarów opisany jest instrukcji i jest zgodny z PN. Otrzymane wyniki posłużą do obliczenia względnej przenikalności dielektrycznej zespolonej zakładając schemat zastępczy dielektryka w postaci równoległego połączenia elementów RC. Potrzebną do obliczeń pojemność C0 określamy z wymiarów geometrycznych układu elektrod. Pomiaru grubości próbek (h) dokonujemy przy pomocy suwmiarki. Wyniki i pomiary pozwolą obliczyć przenikalności dielektryczne względną i rzeczywistą, oraz pojemność i rezystancję zastępcza schematów zastępczych.

2. Wyniki pomiarów i ich opracowanie:

Obliczenia:

przenikalność dielektryczna bezwzględna próżni

d=7,6 cm h=0,14cm g=0,2cm

pojemność kondensatora próżniowego o tych samych wymiarach

przenikalność dielektryczna względna rzeczywista

przenikalność dielektryczna względna urojona

Cr=Cx=276 [pF]=276 [pF] pojemność dla schematu zastępczego równoległego RC

rezystancja dla schematu zastępczego równoległego RC

Te przykładowe obliczenia pokazują sposób uzyskania wyników dotyczących wszystkich próbek, ponieważ zmieniają się jedynie częstotliwość f od 20 Hz do 100000 Hz, zmierzona grubość próbki h, oraz wartości tgδx i Cx , które były obiektami pomiarów w czasie ćwiczenia.

Wyniki i wykresy:

Wykresy zależności (charakterystyki) ε' urojonego (ur) i rzeczywistego (rz) w funkcji częstotliwości f dla poszczególnych materiałów pod tabelami z wynikami.

Charakterystyki pojemności i rezystancji materiałów w funkcji częstotliwości, dla porównania jeden wykres przedstawia krzywe dla wszystkich badanych materiałów.

Przenikalności dielektryczne rzeczywista i urojona przedstawiają odpowiednio: zdolność magnetyzowania energii w dielektryku oraz zdolność rozpraszania energii.

Dielektryki z polaryzacjami stratnymi powinny mieć wyrażoną przenikalność dielektryczną liczbą zespoloną, ponieważ pozwala to na przedstawienie procesów magnetyzowania i rozpraszania energii bez określenia pochodzenia strat.

3. WNIOSKI:

Wyniki badań oraz obliczeń pokazują różnice między ε rzeczywistym i urojonym, wynika z nich jasno, że zdolność gromadzenia (pochłaniania) energii przez materiały badane w ćwiczeniu jest dużo większa od ich zdolności jej rozpraszania. Jest to ważne i korzystne, ponieważ taka jest właśnie żądana cecha materiałów izolacyjnych. Obliczone wartości rezystancji dla schematu zastępczego równoległego RC są wielkościami rzędu często setek, a nawet tysięcy mega Ω dla niskich częstotliwości. Wysoka rezystancja (oporność elektryczna) jest głównym celem istnienia izolacji. Wraz ze wzrostem częstotliwości oporność maleje, jednak nadal jest na tyle wysoka, by wyrażać ją w postaci mega Ω. Największą oporność z badanych materiałów miała płytka mikanitowa (prawie 3000 MΩ), najmniejszą bawełniano-fenolowa 2. Próbka 4 (mikanitowa) cechuje się niewysokim współczynnikiem gromadzenie energii εrz (powyżej 3,5), lecz współczynnik rozpraszania (tracenia) energii jest na poziomie trzymającym się zera na skali wykresu. Pozostałe materiały εrz mają od około 2 do 4 raza większy od εur . Współczynniki przenikalności stają się coraz bardziej równoległe do osi poziomej wykresu wraz z rosnącą częstotliwością.

8/8