LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIĘĆ
|
|||
|
Wpływ przegrody izolacyjnej na wytrzymałość dielektryczną powietrza |
Nr ćwiczenia: 9 |
|
|
|
|
|
|
2015/2016 |
Data wykonania: 09.04.2016 |
Ocena / podpis |
Celem ćwiczenia było wyznaczenie wytrzymałości dielektrycznej powietrznego układu o polu silnie niejednorodnym bez przegrody oraz z przegrodą izolacyjną umieszczoną w różnych odległościach przestrzeni międzyelektrodowej przy tej samej odległości elektrod. Badania wytrzymałości dielektrycznej powietrznego układu można wykonać przy napięciu stałym o różnej biegunowości elektrod oraz przy napięciu przemiennym.
Warunki atmosferyczne:
temperatura otoczenia t = 21,7°C,
ciśnienie atmosferyczne b = 998 hPa,
wilgotność względna powietrza φ = 30%.
Badanie wpływu przegrody izolacyjnej przy napięciu stałym
Badania przeprowadza się w układzie przedstawionym na rysunku 1.
Rys. l. Układ do pomiarów wpływu przegrody izolacyjnej przy napięciu stałym
Wyniki pomiarów dla dodatniej i ujemnej elektrody ostrzowej (elektroda płaska-uziemiona) umieszczono w tabelach l i 2, przy zastosowaniu przegrody z papieru maszynowego.
Tabela 1. Dodatnia biegunowość elektrody ostrzowej
a |
a1 |
Um |
Ums |
Up |
Rodzaj przegrody izolacyjnej |
|
cm |
cm |
V |
V |
kV |
|
|
3 |
0* |
86 |
93 |
89,5 |
33,02 |
bez przegrody |
3 |
0 |
93 |
94 |
93,5 |
34,49 |
papier maszynowy |
3 |
0,5 |
89 |
89 |
89 |
32,83 |
|
3 |
1,0 |
94 |
94 |
94 |
34,68 |
|
3 |
1,5 |
128 |
127 |
127,5 |
47,04 |
|
3 |
2,0 |
154 |
160 |
157 |
57,92 |
|
3 |
2,5 |
186 |
184 |
185 |
68,25 |
|
3 |
3,0 |
166 |
160 |
163 |
60,13 |
|
Przykładowe obliczenia:
Średnia wartość napięcie na transformatorze wyznaczona z napięcia Um:
Ums = (ΣUm) / liczba pomiarów = (86+93) /2 = 89,5 V
Przekładnia transformatora:
ϑ = 60000V / 230V
Napięcie przeskoku:
Up = √2·Ums·ϑ = √2 · 89,5 · (60000/230) ≈ 33,02 kV
Tabela 2. Ujemna biegunowość elektrody ostrzowej
a |
a1 |
Um |
Ums |
Up |
Rodzaj przegrody izolacyjnej |
|
cm |
cm |
V |
V |
kV |
|
|
3 |
0* |
131 |
131 |
131 |
48,33 |
bez przegrody |
3 |
0 |
93 |
89 |
91 |
33,57 |
papier maszynowy |
3 |
0,5 |
85 |
97 |
91 |
33,57 |
|
3 |
1,0 |
88 |
87 |
87,5 |
32,28 |
|
3 |
1,5 |
123 |
119 |
121 |
44,64 |
|
3 |
2,0 |
156 |
154 |
155 |
57,18 |
|
3 |
2,5 |
178 |
178 |
178 |
65,67 |
|
3 |
3,0 |
148 |
142 |
145 |
53,49 |
|
Przykładowe obliczenia:
Średnia wartość napięcie na transformatorze wyznaczona z napięcia Um:
Ums = (ΣUm) / liczba pomiarów = (131+131) /2 = 131 V
Przekładnia transformatora:
ϑ = 60000V / 230V
Napięcie przeskoku:
Up = √2·Ums·ϑ = √2 · 131 · (60000/230) ≈ 48,33 kV
Badanie wpływu przegrody izolacyjnej przy napięciu przemiennym
Badania przeprowadza się w układzie przedstawionym na rysunku 2.
Rys. 2. Układ do pomiarów wpływu przegrody izolacyjnej przy napięciu przemiennym
Wyniki pomiarów dla napięcia przemiennego umieszczono w tabeli 3 przy zastosowaniu przegrody z papieru maszynowego.
Tabela 3. Napięcie przemienne
a |
a1 |
Um |
Ums |
Up |
Rodzaj przegrody izolacyjnej |
|
cm |
cm |
V |
V |
kV |
|
|
3 |
0* |
104 |
99 |
101,5 |
37,45 |
bez przegrody |
3 |
0 |
98 |
99 |
98,5 |
36,34 |
papier maszynowy |
3 |
0,5 |
80 |
79 |
79,5 |
29,33 |
|
3 |
1,0 |
103 |
98 |
100,5 |
37,08 |
|
3 |
1,5 |
130 |
132 |
131 |
48,33 |
|
3 |
2,0 |
156 |
162 |
159 |
58,66 |
|
3 |
2,5 |
162 |
170 |
166 |
61,24 |
|
3 |
3,0 |
104 |
110 |
107 |
39,47 |
|
Przykładowe obliczenia:
Średnia wartość napięcie na transformatorze wyznaczona z napięcia Um:
Ums = (ΣUm) / liczba pomiarów = (104+99) /2 = 101,5 V
Przekładnia transformatora:
ϑ = 60000V / 230V
Napięcie przeskoku:
Up = √2·Ums·ϑ = √2 · 101,5 · (60000/230) ≈ 37,45 kV
Oznaczenia z tabel:
0* - układ bez przegrody izolacyjnej,
a - odległość między ostrzem a płytą,
a1 - odległość między płytą a przegrodą izolacyjną,
Um - napięcie mierzone na transformatorze podczas wystąpienia przeskoku,
U ms - napięcie średnie wyliczone z napięcia Um,
Up - napięcie przeskoku.
Rys. 3. Wykres zależności Up = f(a) dla układów
z dodatnią i ujemną elektrodą ostrzową oraz dla napięcia przemiennego
Wnioski
Odległość między płytką a przegrodą izolacyjną zdecydowanie wpływa na wytrzymałość dielektryczną powietrza. Napięcie na transformatorze przy ujemnej biegunowości bez przegrody izolacyjnej ma wyższe wartości napięcia niż przy przypadku dodatniej biegunowości. Natomiast w przypadku napięć przemiennych wartości są najniższe.
1