POLITECHNIKA LUBELSKA
WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI
KATEDRA URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH I TWN
LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIEĆ
Ćw. nr 1
Pomiar wysokich napięć
Grupa dziekańska: Data wykonania ćwiczenia:
Grupa laboratoryjna:
1. Warunki atmosferyczne:
- temperatura otoczenia t = 21,5 °C
- ciśnienie atmosferyczne b = 995 hPa
- wilgotność względna powietrza φ = 24%
2. Schematy układów pomiarowych:
3. Tabela pomiarowa:
Tabela 1. Pomiar wysokich napięć
Układ pomiarowy |
Iskiernik kulowy |
Metoda prostownik. |
Dzielnik pojemnościowy |
Przekładnik napięciowy |
||||||||||||
Lp |
|
U |
|
U1 |
a |
asr |
Upn |
Up |
I |
Um |
UV2 |
U2 |
|
UV3 |
U3 |
|
|
|
V |
- |
kVm |
mm |
mm |
kVm |
kVm |
μA |
kVm |
V |
kVm |
- |
V |
kVm |
- |
1 |
1 |
160 |
60000 V / 220 V |
61,71 |
21,4 |
21,5 |
63 |
61,74 |
640 |
62,26 |
87,9 |
58,77 |
472,78
|
- |
- |
30000 V / 100 V |
|
2 |
|
|
|
21,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
21,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1 |
140 |
|
54 |
16,4 |
17,2 |
51,5 |
50,47 |
568 |
55,25 |
76,5 |
51,15 |
|
- |
- |
|
|
2 |
|
|
|
17,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
17,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1 |
120 |
|
46,28 |
15 |
15,5 |
47 |
46,06 |
496 |
48,25 |
65,5 |
43,79 |
|
101,7 |
43,14 |
|
|
2 |
|
|
|
15,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
15,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
1 |
100 |
|
38,56 |
12,9 |
12,8 |
40 |
39,2 |
411 |
39,98 |
54,5 |
36,44 |
|
88 |
37,34 |
|
|
2 |
|
|
|
12,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
12,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
1 |
80 |
|
30,85 |
8,1 |
8,06 |
26 |
25,48 |
322 |
31,32 |
43,6 |
29,15 |
|
72 |
30,55 |
|
|
2 |
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
8,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
1 |
60 |
|
23,14 |
5,4 |
5,43 |
18 |
17,64 |
240 |
23,35 |
32,7 |
21,86 |
|
54,5 |
23,12 |
|
|
2 |
|
|
|
5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
5,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
1 |
50 |
|
19,28 |
4,9 |
4,83 |
15 |
14,7 |
202 |
19,65 |
26,8 |
17,92 |
|
45 |
19,09 |
|
|
2 |
|
|
|
4,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
4,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Przykładowe obliczenia:
asr =
=
= 21,5 mm
Względna gęstość powietrza: δ =
·
= 0,289
δ = 0,289
= 0,976
Wyznaczanie napięcia po stronie WN transformatora probierczego:
1 =
·160 · 272,72 = 61711,13 Vm
Pomiar iskiernikiem kulowym:
Względna gęstość powietrza dla δ = 0,98 wynosi 0,98
Napięcie przeskoku: Up = k · Upn
Up = 0,98 · 63 = 61,74 kVm
Metoda prostownikowa:
C1 = 102,8 pF
Napięcie maksymalne: Um =
Um =
= 62,26 kVm
Dzielnik pojemnościowy:
C1 = 102,8 pF
C2 = 48,5 pF
Przekładnia dzielnika pojemnościowego:
2 =
2 =
= 472,78
Maksymalna wartość napięcia przyłożonego do dzielnika pojemnościowego:
U2 = UV2 ·
2 ·
U2 = 87,9 · 472,78 ·
= 58,77 kVm
Przekładnik napięciowy:
Maksymalne napięcie: U3 = UV3 ·
3 ·
U3 = 101,7 · 300 ·
= 43,14 kVm
5. Wykres:
Rys.5. Wykresy zależności: 1)U=f(U1) 2)U=f(Up) 3)U=f(Um) 4)U=f(U2) 5)U=f(U3)
U=f(U1) zależność napięcia na wyjściu autotransformatora w funkcji napięcia strony wtórnej transformatora probierczego
U=f(Up) zależność napięcia na wyjściu autotransformatora w funkcji napięcia Upn przeliczonego na warunki rzeczywiste
U=f(Um) zależność napięcia na wyjściu autotransformatora w funkcji napięcia obliczonego dla metody prostownikowej
U=f(U2) zależność napięcia na wyjściu autotransformatora w funkcji napięcia obliczonego dla metody dzielnika pojemnościowego
U=f(U3) zależność napięcia na wyjściu autotransformatora w funkcji napięcia obliczonego dla metody przekładnika napięciowego
6. Wnioski:
Po dokonaniu wszystkich pomiarów i wykreśleniu charakterystyk można stwierdzić, że wysokie napięcie jest mierzone z porównywalną dokładnością przez wszystkie układy. Jednak można zauważyć pewne odstępstwa od normy.
Przy pomiarze za pomocą iskiernika kulowego mimo przeliczenia wartości na warunki normalne i dokonania 3 prób dla każdej zadanej wielkości napięcia otrzymana charakterystyka wykazuje największe odstępstwa od normy. W celu zapewnienia jednostajnego rozkładu pola musi być spełnionych kilka warunków; osie kul w iskierniku muszą być idealnie poziome, a ich powierzchnia gładka, czysta i sucha. Najprawdopodobniej więc któryś z powyższych warunków nie był spełniony i stąd wystąpiły niedokładności.
Największą dokładność analizując charakterystyki wykazuje metoda prostownikowa, ponieważ wartość zmierzonego napięcia jest najbliżej wartości obliczonej przy wykorzystaniu przekładni transformatora.
Pozostałe metody wykazują nieco większy błąd. Mimo to metoda dzielnika pojemności jest lepsza od metody przekładnika napięciowego, ponieważ jest bardziej zbliżona do charakterystyki wzorcowej; w przekładniku napięciowym napięcie narasta szybciej. Spowodowane to może być dość sporym poborem mocy przez przekładnik napięciowy.