Skład zespołu: 1. Stępień Michał 2. Wasilewski Paweł 3. Wieczorek Dariusz 4. Woźny Łukasz 5. Zembura Piotr 6. Żyła Tomasz |
Materiałoznawstwo elektrotechniczne - laboratorium |
||
|
Elektrotechnika Rok II |
Grupa 7 Zespół B |
Data wykonania: 28.10.1998 |
|
Temat: Pomiar przenikalności dielektrycznej i kąta stratmości |
Ćwiczenie nr : I-25 |
|
CEL ĆWICZENIA:
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie przenikalności elektrycznej i współczynnika strat dielektrycznych w różnych materiałach elektroizolacyjnych stałych.
WSTĘP :
Przenikalność elektryczna εr - stosunek pojemności C kondensatora, w którym przestrzeń między i wokół elektrod jest całkowicie zapełniona badanym materiałem elektroizolacyjnym, do pojemności elektrod Cg w ten sam sposób rozmieszczonych w próżni.
Przenikalność elektryczna suchego powietrza w normalnych warunkach atmosferycznych wynosi 1,00053 i dlatego przy określaniu przenikalności elektrycznej materiału zamiast pojemności międzyelektrodowej w próżni z wystarczającą dokładnością można stosować pojemność międzyelektrodową Co w powietrzu.
Przenikalność elektryczna w próżni ε0 = 8,854 ∗ 10-12 [F∗m-1]
Kąt strat dielektrycznych δ kąt przesunięcia fazowego między sinusoidalnym napięciem U , doprowadzonym do badanego materiału, a składową czynną prądu płynącego przez ten materiał
SCHEMAT POMIAROWY :
TABELA WYNIKÓW:
MATERIAŁ |
U |
C |
Cg |
εr |
εr |
tg δ |
P |
p |
Rs |
ρs |
γa |
a |
d |
|
V |
pF |
pF |
I |
II |
×10-3 |
W |
W/m3 |
Ω |
Ω*m |
1/Ω*m |
mm |
mm |
PE1 |
10 |
69 |
33 |
2,09 |
2,56 |
32,5 |
3,45* 10-11 |
7,067* 10-6 |
2,9*1012 |
8,8*1012 |
1,136* 10-13 |
1,268 |
70 |
PE2 |
10 |
69 |
33 |
2,09 |
2,51 |
33 |
3,23* 10-11 |
6,765* 10-6 |
3,1*1012 |
9,625* 1012 |
1,039*10-13 |
1,24 |
70 |
PCV |
10 |
100 |
24 |
4,17 |
4,17 |
91,25 |
2,5* 10-10 |
3,721* 10-5 |
4*1011 |
8,83* 1011 |
1,133* 10-12 |
1,745 |
70 |
EP |
10 |
94 |
39 |
2,41 |
2,99 |
31,25 |
5* 10-11 |
1,1* 10-8 |
2*1012 |
7,097* 1012 |
1,41* 10-13 |
1,085 |
70 |
PK |
10 |
740 |
340 |
2,177 |
2,56 |
110 |
1,07* 10-7 |
0,236 |
9,3*108 |
3,04* 1010 |
3,29* 10-11 |
0,118 |
70 |
SZKŁO |
10 |
100 |
13,7 |
7,3 |
8,73 |
60 |
4* 10-9 |
3,5* 10-4 |
2,1*1010 |
2,812* 1010 |
3,56* 10-11 |
2,975 |
70 |
MIKA |
10 |
128 |
36 |
3,56 |
4,25 |
37,5 |
4,76* 10-12 |
1,092* 10-6 |
2,1*1013 |
7,142* 1013 |
1,4* 10-14 |
1,132 |
70 |
WZORY OBLICZENIOWE:
— współczynnik przenikalności elektrycznej:
I
II ε = C*a / S*εo
— rezystywność materiału izolacyjnego:
RS - rezystancja skrośna materiału izolacyjnego
S - przekrój czynny próbki ( a = 50 mm )
d - grubość próbki
— γ konduktywność materiału izolacyjnego 1 / ρs
PRZEBIEG ĆWICZENIA:
Układ pomiarowy dobiera się tak, aby uchyb graniczny był jak najmniejszy. Urządzenia pomiarowe też muszą spełniać określone warunki. Napięcie sinusoidalne generatora nie może zawierać więcej niż 5% harmonicznych, błąd określania częstotliwości nie może być większy od 1%, a wahania amplitudy napięcia nie większe niż 3%.
Elektrody pomiarowe także muszą spełniać określone wymogi. Rozróżniamy elektrody z pierścieniem ochronnym i bez pierścienia ochronnego. PN precyzują kształty elektrod i podają odpowiednie wzory do obliczeń.
Wyznaczyliśmy przenikalność dielektryczną , kąt strat dielektrycznych i rezystywność skrośną. Do pomiarów używaliśmy dwóch układów. W pierwszym układzie w początkowej fazie ćwiczenia mierzyliśmy pojemność geometryczną kondensatora z dielektrykiem. Pozwoliło nam to wyznaczyć przenikalność dielektryczną względną. Kąt strat dielektrycznych odczytywaliśmy bezpośrednio z mostka pomiarowego. Drugi układ służył do pomiaru rezystancji skrośnej, dzięki czemu wyznaczyliśmy rezystywność skrośna, konduktywność skrośną, moc strat dielektrycznych i stratność właściwą .
Pierwszy układ pomiarowy składał się z mostka pomiarowego, generatora napięcia przemiennego, kondensatora numer 1 do badania próbek materiału. Kondensator do badania próbek to w zasadzie jest układ elektrod płaskich okrągłych o regulowanej odległości między nimi. Regulacja odległości zbudowana z użyciem śruby mikrometrycznej pozwoliła od razu na pomiar grubości próbki materiału. Elektrody miały średnicę 70 [mm].
Mostek pomiarowy po zrównoważeniu pozwalał nam odczytać pojemność kondensatora z próbką dielektryka, a następnie mierzyliśmy pojemność kondensatora o takich samych wymiarach geometrycznych, ale z powietrzem w roli dielektryka. Przez proste porównanie tych pojemności wyznaczyliśmy przenikalność względną badanego materiału. Jest to pewnego rodzaju uproszczenie gdyż należało by jeszcze uwzględnić fakt, że przenikalność powietrza nie jest równa 1, ale wynosi 1,00053. Błąd powstały z takiego postępowania jest pomijalnie mały.
WNIOSKI :
Po opracowaniu wyników pomiarów okazało się że największą przenikalnością dielektryczną charakteryzuje się szkło a najmniejszą miał PE próbka druga.
Podczas wykonywania ćwiczenia zaobserwowaliśmy że im cieńsza próbka materiału dielektrycznego tym większa pojemność kondensatora.
Z pośród badanych materiałów największą rezystywność skrośną posiada mikka a najmniejszą szkło.
Wyniki pomiarów obarczone są błędami które związane są z błędem odczytu przyrządu.
- 5 -
Wyszukiwarka