1.Opisać sposób wyznaczania rezystywności skrośnej materiałów izolacyjnych stałych

ʹ-oporność własciwa wskrośna.Elektordy pierścienowe-ograniczają brzegwe pole wokół el.pomiarowy.Wymuszamy przepływ prądu przez naszą próbkę mierząć wartość J wyznaczamy rezystację R a nastepnie rezystywność ;g-grubość;s-pole powierzni mniejszej z tych dwóch elektod.Materiałowe prawo ohma.Najlepsze materiały mają nast. Rezystacji:

-teflon 10²⁵Ω*m

-polichlorek winylu 10¹³Ωm

-polietylen 10¹⁴ Ωm

2.Narysować wykres ilustrujący prawo Pashena i zaznaczyć zakres działania poszczególnych mechanizmów przeskoku elektrycznego

3.Wymienić mechanizmy przeskoków elektrycznych w próżni a jeden z nich opisać szczegółowo

Mechanizm próżniowy -gdy zaczynamy zwiększać próżnię w układzie elektrodowym (ze ścianek i elektrod zaczynają być wyrywane cząstki i to one tworzą plazmę) Wytrzymałość próżni zależy od

Zjawisko emisji polowej,mechanizm makrocząsteczkowego bombardowania elektord, mechanizm miedzyelektodowej wymiany cząstek.

Teoria międzyelektrodowej wymiany cząsteczek Elektron, który dostał się do przestrzeni między elektrodami uderzając w anodę powoduje wybicie kilku nowych cząstek, które są przyspieszane w przestrzeni międzyelektrodowej.Za każdym odbiciem pojawia się coraz więcej cząsteczek

α_p*γ_c+η_nη_p>=1; α_p- liczba j.+ uwolniona z anody przez 1elektron;γ_c-liczba elektronów wtórnych wyemitowanych z katody na skutek uderzenia jonu +;η_n- liczba j.- uwol-nionych z katody przez j.+; η_p- liczba j.+ uwolnionych z anody przez j.-;

4.Opisać jeden z mechanizmów przebicia elektrycznego dielektryków stałych

Mechanizm elektryczny (elektronowy, przebicia istotnego),mechanizm cieplny,mechanizm jonizacyjny wyładowań niezupełnych , mechanizm elektochemiczny/starzeniowy

Mechanizm elektryczny (mech.przebicia istotnego)-rozwija się w czasi <=1s.Wystepuje w materiale czystym i jednorodnym o dużej wytrzymałości istotnej (właściwej) 40-1500 [kV/mm].W urządzeniach technicznych mamy [5 (kable) – 50 (kondensatory) ] KV / mm. Pole musi być na tyle duże, aby elektron przeszedł do stanu przewodnictwa i tak aby przyspieszył i spowodował jonizację cząstek. Zaczynają się mnożyć ładunki. Występuje prąd przebicia bezpowrotnie niszczący materiał stały. Nat.kryt.E_K=C*exp[ΔW/(2kT_k)] C-stała charakteryzująca dany dielektryk stały; ΔW-szerokość pasma poziomów energetycznych dozwolonych; k-stała Boltzmana; T_K-temp. kryt.w lokalnym kanale przewodzenia

5.Powstanie i parametry wyładować atmosferycznych

Wyładowania atmosferyczne (piorunowe)

Aby nastąpiło wyładowanie:- ciepłe masy powietrza,wilgotne→chmury Cumulonim-busy (b.duże burzowe chmury,wysokość 15km) powstają na dwa sposoby: burza frontowa (czołowa, klimat umiarkowany, prędkość ok.50km/h, niewielka ilość pio-runów);Burza termiczna (klimat zwrotniko-wy,gorący,wilgotny,duże masy wilgotnego powietrza wyrywane są ku górze, kształt kowadła, wysokość10-15km,podstawa do 1km,duża liczba piorunów, b.wolna lub b.szybka 100km/h)

Dwa rodzaje burz :

- burza frontowa – czołowa

front zimny wypiera ciepły ku górze, gdzie gromadzi się para i tworzy się chmura burzowa. Burza ta charakteryzuje się niewielką ilością piorunów.

- burza tropikalna – termiczna

od ziemi odrywa się masa gorącego powietrza, tworząc w górze chmurę burzową. Tego typu burza charakteryzuje się wielką ilością piorunów. ( kilka na minutę).

Jeżeli wartość pola w chmurach przekroczy 1kV/cm to zaczyna się wyładowanie wstępne strimerowo-liderowe:

Wyładowanie pierwotne :

1. kierunek od chmury do ziemi (40% liderów do ziemi,60% między chmurami);

2. szybkość przemieszczania 100-2000 km/s

3. skokowy ruch podczas poruszania się (skoki co 30m w czasie 50µs)

4. prąd wyładowania wstępnego około 100A

5. kanał wyładowania : zygzakowaty.

6. Kanał słabo widoczny

7. Średnica kanału wyładowań wstępnych od .

Wyładowanie główne (gdy kanał wyładowania wstępnego dotrze do ziemi):

- zygzakowaty tor przemieszczania się

Z chmur wybiega lider i na wysokości od.50m nad ziemią wychodzi drugi z ziemi i kanałem porusza się w kierunku chmury.

Wyładowanie główne – ruch odwrotny w kanale zjonizowanym:

1. prędkość 10tys-100tys km/s (śr.30tys km/s)

2. czas trwania wyładowania 60-100 µs

3. prąd w kanale 500-250 kA (śr.30 kA)

4. stromość naratsania fali 500 A/µs

5. napięcie między ziemią a chmurą 10-100 MV

6. moc chwilowa wyładowania 700*10¹² W

7. energia wyładowania od 4 do 200 kWh

8. wyładowania wielokrotne (max.40;odstęp 0,01-1s; całkowity czas trwania 1,5s)

   Pioruny krótko i długotrwałe :

   Kształt nap.udaru piorunow. (fala trójkątne)

   Udar piorunowy znormalizowany musi mieć kształt 1,2/50µs(nastepne wyładowania 0,3/10µs) Tolerancja czoła ±30;grzbietu ±20%

   Udar prądowy T1/T2 -> 4/10µs ma kształt paraboli(prawie jak piorunowy)

   Inne formy wyładowań atmosferycznych

   Czarne krasnale (fontanny) – dodatnie wyładowanie doziemne – gdy wyładowanie powstanie między górą chmury a ziemią (wysokość kilkadziesiąt km)

   Piorun płaski – wyładowanie wybiegające spoza obrysu chmury nawet do 15km wzdłuż powierzchni ziemi

   Ognie św.Elma- zjawisko pojawiające się w formie świecących miotełek o dł. kilku cm (z wieżyczek kościoł., metalowych konstrukcji)

   gdy E< 1 kV /cm, swobodne wyładowanie spływające do ziemi

Piorun kulisty – zjawisko w formie świecącej kuli o φ ok. kilku do kilkunastu cm. Są to kule zjonizowanego gazu (N₂;O₂), która powstała jako odgałęzienie boczne wyładowania głównego.

Najbardziej podatne na uderzenia pioruna są sieci wysokich nap.~110kV.

6.Sposoby ochrony odgromowe budynków,stacji elektroenergetycznych i napowietrznych linii przesyłowych wysokiego napięcia
Piorunochron – składa się ze zwodu pionowego i przewodu doprowadzającego. Są piorunochrony pasywne i aktywne.

Psywne:

a)

Wzdłuż krawędzi dachu na najwyższym punkcie umieszcza się zwód pionowy. Od zwodu prowadzony jest przewód do uziomu (np.linki, drutu, fundamentu).

b)

Zwód poziomy – dla dachów płaskich obgradza się go drutem.

Aktywne (ściąga piorun do piorunochronu)

Umieszcza się dodatkowy element na zwodzie pionowym lub maszt z urządzeniem o autonomicznym źródle na dachu płaskim.

2. linie przesyłowe-linia odgromowa, moze byc łączona z konstrukcja słupa przez iskierniki(gdy napiecie jest duze to energia przez słup schodzi powoli do ziemi )

Armatura(okucia)-wyrównują rozkład napięcia, torroidalne diody lub iskierniki

7.Wymienić materiały przewodzące używane w elektrotechnice i jaką rolę spełniają w danym urządzeniu

1. Przewodniki- mają przewodzić prąd, mają małą rezystancję ρ<10^-2 ale dla dużych konduktywności γ=1/ρ. Cu, Al, Ag, stal, Pb

2. Półprzewodniki : Si, Se, Ge, Se

3) Izolacyjne :ciekłe stałe gazowe;

-gazowe powietrze otoczenia, wytrzymałość elektryczna powietrza zależy od temp, ciśnienia, wilgotności, obecności promieniowanie ziemskiego, kosmicznego, od układu elektrod, natężenia pola elektrycznego Płaskie Up=23kv/32kV, Dla ostrzowych 4÷5kV

O₂- tlen, działa bardzo korozyjnie na materiały metalowe (szybsze starzenie materiałów elektroizolacyjnych)

N- azot, nietoksyczny, kondensatory wzorcowe, pomiarowe, generatory elektrostatyczne, wytrzymałość jak powietrza.

CO₂- w powietrzu 0,03%;b.trwały chemicznie; niepalny; nietoksyczny; tani; stosowany w aparaturze rozdzielczej; aparatura pomiarowa (kondensatory ↑ U) stos. W podwyższ. ciśnieniu; stosowana gdzie musi być wytworzona atmosf. Obojętna; 80% wytrz. powietrza.

H₂- używany w turbogeneratorach jako czynnik chłodzący (ma dużą pojemność cieplną). Wady: wybuchowy, hermetyczne zamyka-nie, łatwopalny

Hel- gaz szlachetny do urządzeń kriogenicznych (b.niskie temp.) eksperymentalne kable energetyczne

Freony i Halony- są to gazy elektroujemne, wykazują powinowactwo elektronowe czyli są zdolne do przyłączania pojedynczych elektronów. Wytrz. 2,5*>od pow. Wady: nieprzyjazność dla środowiska nat; ograniczona wytrzymałość na ↓ temp, przy kontakcie z ogniem wydziela się trujący gaz: fozgen

SF₆- sześcioflorek siarki- elektroujemny, nietoksyczny, b.trwały (do 800^oC), bdb gasi łuk elektr. (wyłączniki ciśnieniowe), nie wywołuje korozji. Wady: 6* cięższy od pow.; pod wpływem wyładowań elektrycznych, rozpada się na związki trującej powodujące korozję (SF₄,S₂F₁₀), b. drogi i trudny w uzyskiwaniu. Próżnia- b. rozrzedzony gaz p10^-3Pa; duża wytrz. elektryczna (brak nośników) 5-10*>pow.Wykorzystywany w wyłącz. i aparaturze rozdzielczej średnich nap.