Politechnika Lubelska	Laboratorium TWN
w Lublinie	Ćwiczenie Nr 2
Nazwisko i imię: Jakub Urbala Marcin Targoński Mariusz Żywarski Piotr Widomski		Semestr VI	Grupa ED 6.4	Rok akad. 1996/97
Temat ćwiczenia: Badanie wytrzymałości dielektrycznej powietrza przy napięciu przemiennym 50 Hz.			Data wykonania 17.2.97	Ocena

Cel ćwiczenia:

• poznanie wyładowań w powietrzu dla układu elektrod: ostrze-ostrze, płyta nieuziemiona - ostrze, płyta uziemiona - ostrze.

• obserwacja i pomiar napięcia świetlenia, snopienia, przebicia dla różnych odległości pomiędzy elektrodami.

2. Wykonanie ćwiczenia:

Schemat układu pomiarowego

Warunki atmosferyczne

- temperatura otoczenia t=34

- ciśnienie atmosferyczne b=761 mmHg

- względna wilgotność powietrza ϕ=18%

-wilgotność bezwzględna powietrza w stanie nasycenia Wu=37,5g/m³

W=ϕ*Wu=6,4

kw=1,05

δ = = = 0,956

a) układ ostrze-ostrze

Tabela pomiarowa (zawierająca wartości uśrednione)

	świetlenie			snopienie			przeskok
a	uośr	Uo	Uon	uośr	Uo	Uon	uośr	Uo	Uon
cm	V	kV	kV	V	kV	kV	V	kV	kV
2	38,0	14,7	16,1	44,7	17,2	18,9	49,3	19,0	20,9
4	45,3	17,5	19,2	96,0	37,0	40,7	100,0	38,6	42,4
6	60,7	23,4	25,7	114,7	44,2	48,6	116,0	44,7	49,1
8	56,0	21,6	23,7	128,0	49,4	54,2	132,7	51,2	56,2
10	55,3	21,3	23,4	145,3	56,0	61,6	150,0	57,8	63,5
12	57,3	22,1	24,3	159,3	61,4	67,5	168,7	65,0	71,4
14	56,7	21,9	24,0	185,0	71,3	78,4	190,0	73,3	80,5
16	55,3	21,3	23,4	195,3	75,3	82,7	205,0	79,1	86,8
17	54,7	21,1	23,2	199,3	76,9	84,4	215,0	82,9	91,1

Przykładowe obliczenia:

ϑ = = 272.7

U_o = *u_ośr*ϑ = *60,7V*272.7 = 23,4kV

U_on = = =25,7 kV

Wykresy zależności U_on=f(a), U_sn=f(a), U_pn=f(a)

1-świetlenie

2-snopienie

3-przeskok

b) układ płyta nieuziemiona - ostrze

Tabela pomiarowa (zawierająca wartości uśrednione)

	świetlenie			snopienie			przeskok
a	uośr	Uo	Uon	uośr	Uo	Uon	uośr	Uo	Uon
cm	V	kV	kV	V	kV	kV	V	kV	kV
2	29,3	11,3	12,4	40,0	15,4	16,9	68,7	26,5	29,1
4	46,0	17,7	19,5	115,3	44,5	48,9	115,3	44,5	48,9
6	60,0	23,1	25,4	151,3	58,4	64,1	151,3	58,4	64,1
8	71,7	27,6	30,4	154,0	59,4	65,2	184,3	71,1	78,1
10	81,3	31,4	34,5	154,0	59,4	65,2	210,0	81,0	89,0

Przykładowe obliczenia:

U_o = *u_ośr*ϑ = *60,0V*272.7 = 23,1kV

U_on = = =25,4 kV

Wykresy zależności U_on=f(a), U_sn=f(a), U_pn=f(a)

1-świetlenie

2-snopienie

3-przeskok

c) układ płyta uziemiona-ostrze

Tabela pomiarowa (zawierająca wartości uśrednione)

	świetlenie			snopienie			przeskok
a	uośr	Uo	Uon	uośr	Uo	Uon	uośr	Uo	Uon
cm	V	kV	kV	V	kV	kV	V	kV	kV
2	25,3	9,8	10,7	55,3	21,3	23,4	62,7	24,2	26,5
4	39,3	15,2	16,7	113,3	43,7	48,0	113,3	43,7	48,0
6	49,3	19,0	20,9	138,7	53,5	58,7	138,7	53,5	58,7
8	53,3	20,6	22,6	160,0	61,7	67,8	160,0	61,7	67,8
10	56,0	21,6	23,7	162,7	62,7	68,9	162,7	62,7	68,9
12	57,3	22,1	24,3	161,3	62,2	68,3	161,3	62,2	68,3
14	58,0	22,4	24,6	168,0	64,8	71,2	170,0	65,6	72,0
16	59,3	22,9	25,1	174,7	67,4	74,0	195,3	75,3	82,7
17	59,3	22,9	25,1	180,0	69,4	76,3	207,0	79,8	87,7

Przykładowe obliczenia:

U_o = *u_ośr*ϑ = *49,3V*272.7 = 19,0kV

U_on = = =20,9kV

Wykresy zależności U_on=f(a), U_sn=f(a), U_pn=f(a)

1-świetlenie

2-snopienie

3-przeskok

napięcie przeskoku dla układu niesymetrycznego obliczone teoretycznie

	przeskok
a	U`p	U`pm
cm	kV	kV
8	39,3	55,6
10	45,6	64,5
12	51,9	73,4
14	58,2	82,4
16	64,6	91,3
17	67,7	95,8

Przykładowe obliczenia:

U`_p = 14+3.16*a = 14+3.16*12=51,9kV

U`<sub>pm</sub> = *U`_p = *51,9kV=73,4kV

Wykresy zależności U`_pm=f(a)

-1. Wnioski:

Na podstawie przeprowadzonych badań możemy stwierdzić, iż wraz ze wzrostem odległości pomiędzy elektrodami wzrasta napięcie świetlenia, snopienia oraz przeskoku. Przy czym wzrost napięcia świetlenia jest znikomy, natomiast napięcie snopienia i przeskoku wzrastają wyraźnie. Daje się zauważyć, że napięcie snopienia i przeskoku mają zbliżone wartości w pewnych warunkach trudno było je rozgraniczyć. Przeskok następował niekiedy przy napięciu snopienia po dłuższym okresie utrzymywania stałej wartości napięcia.

Największe wartości napięć w stosunku do odległości pomiędzy elektrodami zostały uzyskane w układzie płyta nieuziemiona - ostrze np. dla odległości 10cm U_pn=89,0kV podczas gdy dla tej samej odległości w układzie ostrze-ostrze U_pn=63,5kV. Można to uzasadnić różną gęstością ładunku zgromadzonego na elektrodach. Kiedy zasilana jest elektroda płytowa to gęstość powierzchniowa ładunku jest znacznie mniejsza niż na elektrodzie ostrzowej przy zasilaniu ją tym samym napięciem.

Dodatkowe obliczenia napięcia przeskoku otrzymane ze wzoru teoretycznego dla układu ostrze-ostrze są bardzo zbliżone do wyników otrzymanych doświadczalnie.

---