POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Skład grupy: Data wykonania:

1. Brutt Krzysztof 1995-05-17

2. Sikora Artur

3. Stefaniak Piotr

LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIĘĆ

Nr ćwiczenia: 3

Temat: Badanie wytrzymałości dielektrycznej powietrza przy napięciu

stałym.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zbadanie wytrzymałości dielektrycznej powietrza przy napięciu stałym przy różnych układach elektrod oraz określenie wpływu ładunku przestrzennego na rozwój wyładowania w polu jednostajnym i niejednostajnym.

2. Pomiar zależności napięcia świetlenia U_o i przeskoku U_p iskiernika ostrze-płyta przy ostrzu dodatnim w zależności od odległości a między elektrodami.

Układ pomiarowy

Układ pomiarowy dla wszystkich pomiarów jest identyczny.

Warunki atmosferyczne, w których dokonano pomiarów:

- temperatura powietrza T = 291 K

- ciśnienie atmosferyczne b = 753 mmHg

- wilgotność względna powietrza j =31 %

Uwzględniając powyższe warunki atmosferyczne w obliczeniach przyjmuję k_w=1.

Wyniki pomiarów i obliczeń

Biegunowość elektrod: ostrze plus, płyta minus
Lp.	Odstęp	Świetlenie				Przeskok
	elektrod	uo	uo śr	Uo	Uon	up	up śr	Up	Upn
	a [cm]	V	V	kVm	kVm	V	V	kVm	kVm
1	1	15				33
2	1	13	14	5.4	5.413	30.5	31.17	12.02	12.05
3	1	14				30
4	3	20				49
5	3	20	20.33	7.84	7.859	49	48.33	18.64	18.68
6	3	21				47
7	5	26				63
8	5	26	25.66	9.9	9.92	65	63.33	24.43	24.49
9	5	25				62
10	7	30				82
11	7	28	29.33	11.31	11.34	83	81.67	31.5	31.58
12	7	30				80
13	9	38				94
14	9	38	37.67	14.53	14.56	90	92.33	35.61	35.7
15	9	37				93
16	11	40				109
17	11	41	40.33	15.56	15.6	106	106.67	41.14	41.24
18	11	40				105
19	13	43				112
20	13	45	42.67	16.46	16.5	120	118	45.51	45.62
21	13	40				122
22	15	44				120
23	15	43	42.33	16.33	16.37	122	120.33	46.41	46.52
24	15	40				119
25	17	42				133
26	17	44	43	16.58	16.62	135	133.33	51.42	51.54
27	17	43				132
28	19	45				145
29	19	44	43.67	16.84	16.88	142	145.67	56.18	56.32
30	19	42				150

Oznaczenia:

a - odległość między elektrodami,

u_o,u_p - napięcie świetlenia i przeskoku odczytane na woltomierzu po stronie niskonapięciowej transformatora probierczego,

u_ośr, u_pśr - średnie wartości napięć u_o i u_p obliczone z trzech kolejnych pomiarów dla danej odległości elektrod,

U_o, U_p - wartości maksymalne napięć świetlenia i przeskoku określone z zależności

U_o = √2*u_ośr*υ , U_p = √2*u_pśr*υ

- przekładnia napięciowa transformatora probierczego,

U_on, U_pn - maksymalne wartości napięć świetlenia i przeskoku przeliczone na warunki normalnewedług zależności

(za U podstawiamy odpowiednio U_o lub U_p), gdzie

Przykład obliczeń dla pierwszego punktu pomiarowego --> [Author:(null)] :

3. Pomiar zależności napięcia świetlenia U_o i przeskoku U_p iskiernika ostrze-płyta przy ostrzu ujemnym w zależności od odległości „a” między elektrodami.

Wyniki pomiarów i obliczeń

Biegunowość elektrod: ostrze minus, płyta plus
Lp.	Odstęp	Świetlenie				Przeskok
	elektrod	uo	uo śr	Uo	Uon	up	up śr	Up	Upn
	a [cm]	V	V	kVm	kVm	V	V	kVm	kVm
1	1	10				40
2	1	11	11	4.24	4.25	42	39	15	15.04
3	1	12				35
4	3	17				90
5	3	16	17.33	6.68	6.7	89	89	34.33	34.41
6	3	19				88
7	5	20				117
8	5	21	20.33	7.84	7.86	115	116.33	44.87	44.98
9	5	20				117
10	7	24				142
11	7	21	21.67	8.36	8.38	139	141	54.38	54.51
12	7	20				142
13	9	27				169
14	9	25	26	10	10.02	170	169.33	65.31	65.47
15	9	26				169
16	11	29				188
17	11	32	30.33	11.7	11.73	192	190	73.28	73.46
18	11	30				190
19	13	30				210
20	13	32	31	11.96	11.99	214	210	81	81.19
21	13	31				206
22	15	30
23	15	33	31.67	12.21	12.24	>200	>200	>77	>77.2
24	15	32
25	17	35
26	17	33	32.67	12.6	12.63	>200	>200	>77	>77.2
27	17	30
28	19	34
29	19	35	33	12.73	12.76	>200	>200	>77	>77.2
30	19	30

4. Pomiar zależności napięcia przeskoku U_p w układzie ostrze-ostrze w zależności od odległości „a” między elektrodami.

Wyniki pomiarów i obliczeń

Lp.	Odstęp	Przeskok
	elektrod	up	up śr	Up	Upn
	a [cm]	V	V	kVm	kVm
1	1	30
2	1	31	30.33	11.7	11.73
3	1	30
4	3	55
5	3	52	53	20.44	20.49
6	3	52
7	5	59
8	5	58	57.67	22.24	22.29
9	5	56
10	7	74
11	7	71	72.67	28.03	28.1
12	7	73
13	9	85
14	9	84	85	32.78	32.86
15	9	86
16	11	97
17	11	98	97	37.41	37.5
18	11	96
19	13	104
20	13	105	105	40.5	40.6
21	13	106
22	15	120
23	15	118	118.33	45.64	45.75
24	15	117
25	17	130
26	17	127	128.33	49.5	49.62
27	17	128
28	19	141
29	19	140	140.67	54.25	54.38
30	19	141

5. Wnioski

Na podstawie uzyskanych pomiarów należy stwierdzić, że zmienna odległość elektrod w minimalnym stopniu wpływa na wartość napięcia świetlenia, natomiast zmiana polaryzacji elektrod powoduje zmianę napięcia świetlenia o około 4 kV. Większa wartość napięcia świetlenia występuje przy dodatnio zasilanym ostrzu.

Z wykresu wyraźnie widać mniejszą wytrzymałość dielektryczną na przebicie układu ostrze - płyta, w którym „+” (plus) występuje na ostrzu. Jest ona zbliżona do wytrzymałości dielektrycznej układu ostrze - ostrze.

Ponadto należy stwierdzić, że przy zasilaniu układu napięciem stałym wytrzymałość powietrza zmniejsza się, gdyż przy takim zasilaniu łatwiej tworzą się i rozwijają kanały przewodzące. Wynika to stąd, że przy napięciu stałym pomiędzy elektrodami w każdej chwili występuje maksymalne natężenie pola elektrycznego zależne od wartości napięcia zasilającego, które sprzyja rozwojowi wyładowań. Natomiast przy napięciu przemiennym przez pewien czas natężenie pola elektrycznego jest bliskie zeru.

---