1.Cel i zakres pracy

W doświadczeniu dokonałyśmy pomiarów rezystancji trzech próbek dielektryku w układzie trójelektrodowym celem wyznaczenia rezystywności powierzchniowej oraz skrośnej. Pomiar wykonany został dla różnych wartości napięcia przyłożonego do elektrod próbek: 50V, 100V oraz 500V zarówno dla próbek suchych (klimatyzowanych w warunkach panujących w pomieszczeniu pomiarowym: t=22°C, p=1028 hPa oraz RH=60%) jak i próbki mokrej znajdującej się w eksykatorze, w którym wilgotność względna zbliżona była do 100%. Dodatkowo dla napięcia 100V wykonałyśmy pomiar rezystancji skrośnej w funkcji czasu.

2.Opis sposobu wykonania ćwiczenia

Po przygotowaniu i zmierzeniu próbek suwmiarką oczyściłyśmy je delikatnie w celu usunięcia zanieczyszczeń. Następnie włożyłyśmy suchą próbkę wykonaną z melaminy z celulozą do układu trójelektrodowego, gdzie ustawiłyśmy uziemienie oraz prąd przepływający zgodnie ze schematem do pomiaru rezystancji skrośnej. Po zamknięciu obudowy ustawiłyśmy napięcie 50V i uruchomiłyśmy układ pomiarowy. Odczyt następował po 1 minucie. Następnie zmieniałyśmy napięcie na 100V i 500V ,przy każdej próbce( sucha i mokra próbka z melaminy z celulozą i sucha próbka z żywicy fenolowo-formaldehydowej z włóknem szklanym) przy pomiarach rezystywności skrośnej przy tych wartościach napięcia odczyt następował co 10 s. Kolejną czynnością była zmiana ustawienia w układzie trójelektrodowym do pomiaru rezystywności powierzchniowej. Tutaj pomiary wykonałyśmy dla 60 s, oprócz tego dla suchej próbki z melaminy została zmieniona kolejność ustawionego napięcia z 500V do 50V.

3.Schemat układów pomiarowych

1. Pomiar rezystancji skrośnej przy wykorzystaniu układu trójelektrodowego.

2. Pomiar rezystancji powierzchniowej przy wykorzystaniu układu trójelektrodowego.

4. Spis przyrządów

-gigaohmometr GA-3a

- komora pomiarowa EH6 - 7

-stoper

-suwmiarka

5. Stabelaryzowane wyniki i wykresy

• Pomiary rezystywności skrośnej

1. Melamina z celulozą

a) Próbka sucha

U	MR	MV	t	α	Rv 10^10	A 10^-3	ρv 10^10
V			s		Ω	m^2	Ωm
50	10^11	0,5	60	8,0	40	2,25	22,47
100	10^11	1	10	2,5	25	2,25	14,04
100					20	3,0	30	2,25	16,85
100					30	4,0	40	2,25	22,47
100					40	4,5	45	2,25	25,28
100					50	5,0	50	2,25	28,09
100					60	5,5	55	2,25	30,89
100					70	5,5	55	2,25	30,89
100					80	6,0	60	2,25	33,70
100					90	6,0	60	2,25	33,70
100					100	6,0	60	2,25	33,70
500			10^10	5	10	4,0	20	2,25	11,23
500					20	5,0	25	2,25	14,04
500					30	6,0	30	2,25	16,85
500					40	7,0	35	2,25	19,66
500					50	7,5	38	2,25	21,06
500					60	8,0	40	2,25	22,47
500					70	9,0	45	2,25	25,28
500					80	9,5	48	2,25	26,68
500					90	9,5	48	2,25	26,68
500					100	10,0	50	2,25	28,09

b) Próbka mokra

U	MR	MV	t	α	Rv 10^10	A	ρv 10^10
V			s		Ω	m^2	Ωm
50	10^10	0,5	60	2,75	1,375	2,12	9,73
100	10^10	1	10	1,2	1,2	2,12	8,49
					20	1,3	1,3	2,12	9,20
					30	1,325	1,325	2,12	9,37
					40	1,325	1,325	2,12	9,37
					50	1,375	1,375	2,12	9,73
					60	1,4	1,4	2,12	9,91
					70	1,4	1,4	2,12	9,91
					80	1,4	1,4	2,12	9,91
					90	1,4	1,4	2,12	9,91
					100	1,4	1,4	2,12	9,91
500			10^9	5	10	2,5	1,25	2,12	8,84
					20	2,65	1,325	2,12	9,37
					30	2,7	1,35	2,12	9,55
					40	2,725	1,3625	2,12	9,64
					50	2,75	1,375	2,12	9,73
					60	2,76	1,38	2,12	9,76
					70	2,78	1,39	2,12	9,83
					80	2,79	1,395	2,12	9,87
					90	2,79	1,395	2,12	9,87
					100	2,8	1,4	2,12	9,91

2. Żywica fenolowo-formaldehydowa z włóknem szklanym

U	MR	MV	t	α	Rv 10^10	A 10^-3	ρv 10^10
V			s		Ω	m^2	Ωm
50,00 zł	10^10	0,5	60	19	9,5	2,37	75,20
100,00 zł	10^10	1	10	6	6	2,37	47,49
					20	7	7	2,37	55,41
					30	7,5	7,5	2,37	59,37
					40	8	8	2,37	63,32
					50	8,5	8,5	2,37	67,28
					60	8,5	8,5	2,37	67,28
					70	8,5	8,5	2,37	67,28
					80	9	9	2,37	71,24
					90	9	9	2,37	71,24
					100	9,5	9,5	2,37	75,20
500,00 zł			10^10	5	10	1,1	5,5	2,37	43,53
					20	1,2	6	2,37	47,49
					30	1,25	6,25	2,37	49,47
					40	1,3	6,5	2,37	51,45
					50	1,3	6,5	2,37	51,45
					60	1,3	6,5	2,37	51,45
					70	1,3	6,5	2,37	51,45
					80	1,3	6,5	2,37	51,45
					90	1,35	6,75	2,37	53,43
					100	1,35	6,75	2,37	53,43

• Pomiary rezystywności powierzchniowej

1. Melamina z celulozą

a) Próbka sucha

U	MR	MV	α	Rs 10^10	D1/D2	ρs 10^12
V				Ω		Ωm
50	10^13	0,5	2,6	1300	1,14	625,96
100	10^12	1	3	300	1,14	144,45
500	10^11	5	4,1	205	1,14	98,71

b) Próbka mokra

U	MR	MV	α	Rs 10^10	D1/D2	ρs 10^11
V				Ω		Ωm
50	10^10	0,5	3,75	1,88	1,12	10,24
100	10^10	1	1,79	1,79	1,12	9,78
500	10^9	5	3,5	1,75	1,12	9,56

2. Żywica fenolowo-formaldehydowa z włóknem szklanym

U	MR	MV	α	Rs 10^10	D1/D2	ρs 10^12
V				Ω		Ωm
50	10^11	0,5	6,6	33	1,2	11,42
100	10^11	1	2,6	26	1,2	9,00
500	10^10	5	3,6	18	1,2	6,23







log ρv	melamina
		sucha		mokra
pomiar	11,37	10,98
norma	8	8

log ρs	melamina
		sucha		mokra
pomiar	14,46	11,99
norma	11	11




6. Przykładowe obliczenia:

Rezystywność skrośną obliczona ze wzoru:





,

A - powierzchnia efektywna

Przykładowe obliczenia dla melaminy z celulozą, próbka sucha dla napięcia U = 50V:







Rezystywność powierzchniową obliczona ze wzoru:




Przykładowe obliczenia dla melaminy z celulozą, próbka sucha dla napięcia U= 50V:







7. Wnioski

• Według norm, dla próbek okrągłych D1 próbki powinno być wybrane z szeregu: 25, 75, 100, D powinno się mieścić w zakresie od 50 do 150 mm, szczelina między elektrodami od 1mm do 2 krotnej grubości próbki. Grubość próbki nie powinna być większa od 10 mm. Nasze próbki spełniają wymóg normy dotyczący wymiarów.

• Rezystywność zmienia się w zależności od badanej próbki, co można łatwo spostrzec dokonując analizy wykresu tego parametru od napięcia.

• Wyznaczyliśmy również rezystywność dla próbki melaminy z celulozą w warunkach suchych i wilgotnych. Na podstawie wykresu możemy powiedzieć, że wilgotnej próbce rezystywność powierzchniowa zmniejszyła się o dwa rzędy, a rezystywność skrośna o jeden rząd. Ponadto rezystywność w próbkach wilgotnych ustaliła się praktycznie na początku pomiaru.

• Ostatecznie wyznaczyliśmy zależność rezystywności skrośnej od czasu.

• Porównując rezystywność skrośną jak i powierzchniową z normami dla próbki z melaminą i celulozą widzimy, że wyniki nie są identyczne z tablicowymi, ale nie różnią się od nich bardzo.

• Wpływ wilgotności szczególny wpływa ma na dielektryki, które chłoną wilgoć w całej objętości (wilgotność skrośna i powierzchniowa maleją ze wzrostem RH). W przypadku rezystywności powierzchniowej dodatkowo występuje problem z pomiarem dla dielektryków jonowych i dipolowych - na powierzchniach hydrofilowych tworzy się błonka wodna powodująca zwarcie elektrod.

9

1

---