POLITECHNIKA POZNAŃSKA Instytut Elektroenergetyki Zakład Wysokich Napięć i Materiałów Elektrotechnicznych
Badanie układów iskiernikowych powietrznych - układ płaski i walcowy.
Rok akademicki: 2006/2007	Wykonujący ćwiczenie: Bander Przemysław	Data wykonania ćwiczenia: 2007
			Wydział: Elektryczny
					Data oddania sprawozdania: 13.06.2007
Kierunek: Elektrotechnika
Specjalność: Elektroenergetyka			Ocena:
Uwagi: Ćwiczenie odrobione z powodu nieobecności

1. Wstęp.

Iskiernik jest najprostszym ochronnikiem. Składa się z dwóch elektrod rozdzielonych dielektrykiem gazowym, zwykle powietrznym. Odstęp elektrod - zwany przerwą iskrową - jest regulowany w zależności od wymaganego poziomu ochronny. Zapłon iskiernika powoduje iskrowe lub łukowe zwarcie elektrod i dwustopniowe ograniczenie napięcia: najpierw do napięcia wywołującego zapłon, a następnie do napięcia obniżonego, wynikającego ze spadków napięć w przerwie iskrowej i na impedancji obwodu iskiernika.

Różne rozwiązania konstrukcyjne iskierników wynikają z ich przeznaczenia i wymaganych właściwości ochronnych.

Spełnienie podstawowej funkcji iskierników, polegającej na ujęciu fali przepięciowej na wymaganym poziomie i na lokalizacji przeskoku iskrowego (z odsunięciem łuku od powierzchni izolatora), następuje dzięki odpowiednio dobranym przerwom iskrowym.

2. Warunki atmosferyczne.

T = 298,15 K

p = 1017 hPa

3. Iskiernik płaski z izolacją powietrzną.

1. Tabela pomiarowa.

Lp.	a	Up1	Up2	Up3	Upśr	Up	Upn	Epn
		[cm]	V	V	V	V	kV	kV	kV/cm
1	1,5	40	42	42	41,333	20,667	20,947	13,965
2	2	51	53	53	52,333	26,167	26,522	13,261
3	2,5	90	90	98	92,667	46,333	46,962	18,785
4	3	121	121	122	121,33	60,667	61,49	20,497
5	3,5	132	144	146	140,67	70,333	71,288	20,368

2. Przykładowe obliczenia.

3. Wykres U_pn, E_pn = f(a)

4. Iskiernik płaski z izolacją uwarstwioną.

1. Tabela pomiarowa.

Lp.	a	a2	Up1	Up2	Up3	Upśr	Up	Upn	Upn'
		[cm]	[cm]	V	V	V	V	kV	kV	kV
1	3	0,5	104	106	110	106,67	53,333	54,057	78,752
2	3	1	106	98	96	100	50	50,679	67,504
3	3	1,5	80	78	80	79,333	39,667	40,205	56,256
4	3	2	70	74	68	70,667	35,333	35,813	45,008
5	3	2,5	62	64	63	63	31,5	31,928	33,76

2. Przykładowe obliczenia.

3. Wykres U_pn, U_pn' = f(a₂)

5. Iskiernik walcowy.

1. Tabela pomiarowa.

Lp.	2R	r	U01	U02	U03	U0śr	U0n	E0n	Up1	Up2	Up3	Upœr	Up	Upn
		[cm]	[cm]	V	V	V	V	kV	kV/cm	V	V	V	V	kV	kV
1	15	1	68	62	66	65,333	32,667	16,213	100	118	120	112,667	56,333	57,098
2	15	1,5	64	62	60	62	31	12,841	118	116	116	116,667	58,333	59,125
3	15	2	62	62	60	61,333	30,667	11,601	110	110	108	109,333	54,667	55,409
4	15	2,5	60	58	60	59,333	29,667	10,802	98	98	96	97,333	48,667	49,327
5	15	3	64	60	62	62	31	11,277	94	94	94	94	47	47,638
6	15	3,5	62	58	60	60	30	11,247	82	88	88	86	43	43,584
7	15	4	60	60	62	60,667	30,333	12,064	82	80	78	80	40	40,543
8	15	5,5	48	48	48	48	24	14,069	52	52	52	52	26	26,353

2. Przykładowe obliczenia.

3. Wykresy U_on, U_pn = f(r), E_0n = f(r).

6. Wnioski.

Badania wykonaliśmy dla izolacji powietrznej oraz dla uwarstwionej. Z obliczeń i pomiarów wynika, że wprowadzając dielektryk stały uwarstwiony z powietrzem szeregowo zmniejsza się wytrzymałość układu. Analizując tabelę wyników oraz wykres dla układu uwarstwionego widać wyraźne różnice między wartościami pomierzonymi a obliczonymi. Przyczyną tego może być między innymi fakt występowania cieniutkich szczelin powietrznych miedzy kolejnymi dokładanymi taflami. Być może przenikalność dielektryka stałego jest trochę inna niż podana w literaturze - skrypt. W naszym przypadku powinniśmy rozpatrywać nie przenikalność samego dielektryka, który jest dokładany, lecz układu szeregowego ciało stałe - powietrze. Niemniej jednak widać wyraźnie, że wprowadzenie materiału o większej przenikalności niż powietrze powoduje „wypychanie pola” w obszar powietrza, co wpływa na poziom napięcia przeskoku.

W idealnym układzie walców koncentrycznych długość walców jest nieskończona. W układzie praktycznym zwykle elektrody walca zewnętrznego są odpowiednio na skrajach ukształtowane, aby uniknąć wyładowań krawędziowych. Wykres E0n = f(r) posiada ekstremum. Teoretycznie najmniejsze natężenie pola na powierzchni walca wewnętrznego jest, gdy R/r = e. W praktyce jest on większy, gdyż dla dużego r występuje zniekształcenie pola ze względu na świetlenie. Zależność U0n = f(r) otrzymana z obliczeń przypomina tę podaną w literaturze, natomiast Up = f(r) od niej odbiega.

.

---