Katedra Urządzeń Elektrycznych i TWN
Politechnika Lubelska	Ćwiczenie Nr 9
Świetlicki Paweł Jędrzejewicz Leszek Panas Paweł	Zespół: III
Temat ćwiczenia: Wpływ przegrody izolacyjnej na wytrzymałość dielektryczną powietrza.	Data wykonania: 25.10.2010

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenia 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.

1. Warunki atmosferyczne:

Temperatura otoczenia t = 21C,  t = 295.05K

Ciśnienie atmosferyczne b = 996hPa

Wilgotność względna powietrza φ = 32%

1. Układy pomiarowe:

Rys. 1. Układ do pomiarów wpływu przegrody izolacyjnej przy napięciu stałym

Rys. 2. Układ do pomiarów wpływu przegrody izolacyjnej przy napięciu przemiennym

1. Wyniki pomiarów:

Tabela 1. Dodatnia biegunowość elektrody ostrzowej (rodzaj przegrody – papier maszynowy)

a	al	Um	Ums	Up	Rodzaj przegrody izolacyjnej
cm	cm	V	V	kV
3	0*	128	142	143	137,7
3	0	128	143	128	133
3	0,5	95	95	96	95,3
3	1	93	94	91	92,7
3	1,5	126	126	126	126
3	2	160	162	166	162,7
3	2,5	172	172	172	172
3	3	133	133	142	136

Tabela 2. Ujemna biegunowość elektrody ostrzowej (rodzaj przegrody – papier maszynowy)

a	al	Um	Ums	Up	Rodzaj przegrody izolacyjnej
cm	cm	V	V	kV
3	0*	91	82	88	87
3	0	88	89	102	93
3	0,5	65	74	74	71
3	1	103	103	99	101,7
3	1,5	133	135	130	132,7
3	2	166	166	158	163,3
3	2,5	182	182	184	182,7
3	3	90	62	56	69,3

Tabela 3 Napięcie przemienne (rodzaj przegrody – papier maszynowy)

a	al	Um	Ums	Up	Rodzaj przegrody izolacyjnej
cm	cm	V	V	kV
3	0*	108	98	92	99,3
3	0	98	94	100	97,3
3	0,5	72	78	79	76,3
3	1	102	103	110	105
3	1,5	135	133	138	135,3
3	2	160	158	158	158,7
3	2,5	160	166	166	164
3	3	80	60	55	65

1. Przykładowe obliczenia:

$U_{\text{ms}} = \frac{\sum_{}^{}U_{m}}{n} = \frac{128 + 142 + 143}{3} = 137,7$ V

$U_{p} = \sqrt{2} \bullet U_{m} \bullet \vartheta = \sqrt{2} \bullet 137,7 \bullet \frac{60000}{230} = 50,8$ kV

$\vartheta = \frac{60000V}{230V}$

1. Wnioski:

W ćwiczeniu wyznaczaliśmy wytrzymałość dielektryczną powietrza układu o polu silnie niejednorodnym bez przegrody oraz z przegrodą izolacyjną. Zauważamy że odległość między płytą a przegrodą izolacyjną znacznie wpływa na wytrzymałość dielektryczną powietrza. Zaobserwowaliśmy że przy małej odległości między płytą a przegrodą izolacyjną największą wytrzymałością charakteryzował się układ z dodatnią biegunowością elektrody. Najlepsze rezultaty osiągnęliśmy dla odległości 2,5 cm dla wszystkich badanych układów. Przy odległości tej wytrzymałość dielektryczna wynosiła aż 65-70 kV. Układ zasilany napięciem przemiennym pod względem wytrzymałości zachowuje się podobnie jak układ z ujemną biegunowością elektrody.

Zwiększanie wytrzymałości dielektrycznej powietrza opiera się na zmianie rozkładu pola elektrycznego. Im bliżej dodatniej elektrody umieścimy przegrodę tym pole między przegrodą a płytą staje się zbliżone do jednorodnego. Jest to wynikiem osiadania na przegrodzie dodatnich jonów. Jeśli jednak zbyt blisko umieścimy przegrodę (odległość 3 cm) to zostaje ona przebita dużo szybciej co skutkuje mniejszą wytrzymałością. W przypadku ujemnej biegunowości elektrody działanie przegrody jest inne. Przegroda umieszczona w pobliżu uziemionej płyty powoduje wzrost natężenia między elektrodą ostrzową a przegrodą, wskutek czego maleje wytrzymałość całego układu izolacyjnego. Jeśli jest ona umieszczona blisko ostrza ujemnego, to wytrzymałość układu wzrasta.