Politechnika Lubelska		Laboratorium Techniki Wysokich Napięć
		Ćwiczenie Nr 3
Nazwisko:Kałaska Komada Brzozowski	Imię:Paweł Paweł Marcin		Semestr VI	Grupa ED 6.1	Rok akad. 1996/97
Temat ćwiczenia: Badanie wytrzymałości dielektrycznej powietrza przy napięciu stałym				Data wykonania 25.04.1997	Ocena

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.

Pomiar zależności napięcia świetlenia U_o i przeskoku U_p iskiernika ostrze-ostrze 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 = 307 K,

- ciśnienie atmosferyczne b = 770 mmHg,

- wilgotność względna powietrza j = 39 %,

Uwzględniając powyższe warunki atmosferyczne w obliczeniach przyjmuję k_w=0,95.

Wyniki pomiarów i obliczeń:

Tabela 1.

Biegunowość elektrod: ostrze - ostrze
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	2	40.5				49
2	2	41	40,8	15,69	15,37	49	49,3	18,96	18,57
3	2	41				50
4	4	40				108
5	4	44	42,3	16,27	15,93	109	108,5	41,73	40,87
6	4	43				108,5
7	6	48				120
8	6	46	47	18,08	17,7	124	122	46,9	45,93
9	6	47				122
10	8	46				134
11	8	47	46,3	17,81	17,44	134	134,6	51,77	50,7
12	8	46				136
13	10	48				146
14	10	47	47,3	18,19	17,81	148	147	56,55	55,38
15	10	47				147
16	12	50				162
17	12	52	51	19,62	19,21	164	163,3	62,7	61,4
18	12	51				164
19	14	60				180
20	14	58	59	22,69	22,22	184	182	70,01	68,56
21	14	59				182

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 normalne według zależności:

(za U podstawiamy odpowiednio U_o lub U_p), gdzie:

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

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

Wyniki pomiarów i obliczeń:

Tabela 2.

Biegunowość elektrod: ostrze, płyta minus
	Odstęp	Świetlenie				Przeskok
Lp.	elektrod	uo	uo śr	Uo	Uon	up	up śr	Up	Upn
	a [cm]	V	V	kVm	kVm	V	V	kVm	kVm
1	2	44				70
2	2	34	38,0	14,66	14,04	68	106,0	40,77	39,92
3	2	36				69
4	4	40				95
5	4	46	43,3	16,71	16,01	98	96.3	37.04	36.27
6	4	44				96
7	6	45				114
8	6	41	43,3	16,65	16,3	115	114,6	44,08	43,17
9	6	44				115
10	8	42				130
11	8	43	42,3	16,27	15,93	132	131	50,39	49,35
12	8	42				131
13	10	46				140
14	10	44	45	17,31	16,95	146	142,6	54,85	53,72
14	10	45				142
16	12	46				160
17	12	45	45,6	17,54	17,18	160	160,3	61,66	60,38
18	12	46				161
19	14	45				184
20	14	44	45	17,31	16,95	180	182	70,01	68,56
21	14	46				182

4. Pomiar zależności napięcia przeskoku U_p w układzie ostrze-płyta (przy zmianie biegunowości prostownika) w zależności od odległości „a” między elektrodami.

Wyniki pomiarów i obliczeń:

Tabela 3.

			świetlenie				przeskok
Lp.	elektrod	up	up śr	Up	Upn	up	up śr	Up	Upn
	a [cm]	V	V	kVm	kVm	V	V	kVm	kVm
1	2	26				101
2	2	32	28,66	11,02	10,79	99	100	38,46	37,66
3	2	28				100
4	4	43				181
5	4	40	41,66	16,02	15,69	177	179,3	68,97	67,54
6	4	42				180
7	5	40				216
8	5	42	41	15,77	15,44	212	214	82,31	80,61
9	5	41				214

5. Wykres

Rys.1 Zależność napięcia U₀ i U_p od odstępu elektrod przy różnych biegunowościach ostrza.

o-o - układ ostrze-ostrze uziemione

o-p(-) - układ ostrze-płyta uziemiona

o-p(-)1 - układ ostrze-płyta uziemiona przy zmianie biegunowości prostownika

6. Wnioski

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów można stwierdzić, że zmiana odległości elektrod w małym stopniu wpływa na wartość napięcia świetlenia, natomiast zmiana polaryzacji elektrod powoduje zmianę napięcia świetlenia o około 4 kV. Większa wartość napięcia świetlenia występuje przy układzie elektrod ostrze-ostrze w porównaniu z układem ostrze-płyta uziemiona.

Z wykresu wyraźnie widać mniejszą wytrzymałość dielektryczną na przebicie układu ostrze - płyta, w którym płyta jest uziemiona. Jest ona zbliżona do wytrzymałości dielektrycznej układu ostrze - ostrze. Napięcie przeskoku w układzie płyta-ostrze uziemiona zwiększa się znacznie przy mniejszych odległościach elektrod w porównaniu z układem ostrze-płyta uziemiona.

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.

---