POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA
LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIĘĆ
Numer ćwiczenia: 7	Temat ćwiczenia: Badanie wytrzymałości powietrza przy napięciu piorunowym	Zespół:
Data wykonania:	Data oddania:	Ocena:

1.Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie wytrzymałości powietrza w różnych układach elektrod przy napięciu piorunowym oraz wyznaczenie pięćdziesięcioprocentowego napięcia przeskoku.

2.Wyniki pomiarów i obliczeń:

Warunki atmosferyczne: t=21^oC, p=744mmHg=992hPa, wilgotność względna φ=42%

Względna gęstość powietrza δ=0.289p[hPa]/T[K]=0,98

2.1.Określenie współczynnika udarowego dla układu ostrze-ostrze i płyta-płyta:

Układ płyta-płyta: Pomierzona odległość między kulami iskiernika pomiarowego i odczytane z wykresu napięcie: a=2,8cm Upni=80kV Wartość szczytowa napięcia przeskoku na iskierniku kulowym w warunkach pomiaru: Upi=k*Upni=78,4kV k=f(δ)- z wykresu Wartość szczytowa 50% napięcia przeskoku dla układu płyta-płyta po przeliczeniu na warunki normalne: Upn=Upi/ δ =80kV

Układ ostrze-ostrze Pomierzona odległość między kulami iskiernika pomiarowego i odczytane z wykresu napięcie: a=2,3cm Upni=67kV Wartość szczytowa napięcia przeskoku na iskierniku kulowym w warunkach pomiaru: Upi=k*Upni=65,66kV k=f(δ)- z wykresu Wartość szczytowa 50% napięcia przeskoku dla układu płyta-płyta po przeliczeniu na warunki normalne: Kt=0,975, Upn=Upi/Kt=67,3 kV

Współczynnik udaru wyliczony ze wzoru:

ku=U_pn/(√2*Up_50Hz)

Up_50Hz - statyczne napięcie przeskoku (50Hz) dla tych samych odległości między elektrodami przeliczone na warunki normalne.

Biegunowość dodatnia
Układ płyta-płyta				Układ ostrze-ostrze
Odstęp a	Up50Hz	Upn	ku	Odstęp a	Up50Hz	Upn	ku
cm	kV	kV	-	cm	kV	kV	-
3	55	80	1,03	6	36	67,3	1,32

2.2.Pomiar udarowego napięcia przeskoku w układzie ostrze-płyta:

Układ ostrze-płyta (biegunowość dodatnia): Pomierzona odległość między kulami iskiernika pomiarowego i odczytane z wykresu napięcie: a=2 cm Upni=59kV Wartość szczytowa napięcia przeskoku na iskierniku kulowym w warunkach pomiaru: Upi=k*Upni=57,82kV k=f(δ)- z wykresu Wartość szczytowa 50% napięcia przeskoku dla układu płyta-płyta po przeliczeniu na warunki normalne: Kt=0,975, Upn=Upi/Kt=59,3 kV

Układ ostrze-płyta; biegunowość dodatnia
Odstęp a	Up50Hz	Upn	ku
cm	kV	kV	-
6	33	59,3	1,3

3.Obliczanie współczynnika poprawkowego K_t :

δ=0.289p[hPa]/T[K]=0,98

Odczytuję z tabelki:

Gdzie U_B -napięcie przeskoku

L -odległość między elektrodami [m]

Dla g=1,2 do 2

Wartości napięcia U_pn zostały wyznaczone podczas ćw. nr 1.

4.Wnioski:

Wytrzymałość powietrza będącego dielektrykiem zależy od wielu czynników tj. kształtu elektrod oraz ich konfiguracją, warunków atmosferycznych oraz od rozkładu pola elektrycznego. Należy zaznaczyć, że nawet w układach o jednostajnym rozkładzie pola wytrzymałość przeskoku E_p nie jest wielkością stałą i zależy od odległości między elektrodami . Należy przyjąć, że natężenie pola elektrycznego inicjujące wyładowanie

w normalnych warunkach atmosferycznych wynosi ok. 30kV/cm.

Przeprowadzenie doświadczenia polegało na stopniowej regulacji częstotliwości oraz na podnoszeniu napięcia na transformatorze zasilającym. Należało tak dobrać te wielkości aby na badanym układzie, którym początkowo był układ płyta-płyta można było określić 50% napięcie przeskoku. Kolejnym etapem pomiarów było załączenie iskiernika kulowego

w miejsce badanego układu elektrod i dobieranie odległości między kulami iskiernika, tak aby otrzymać przeskoki napięć, będące badanym 50% napięciem przeskoku. Pomiary w sposób analogiczny zostały wykonane dla układów kolejno ostrze-ostrze oraz ostrze-płyta dla biegunowości dodatniej i przy zadanych odległościach między elektrodami.

Na podstawie pomiarów można stwierdzić, że w przypadku układu ostrze-płyta, czyli o silnie niejednostajnym rozkładzie pola elektrycznego obszar największych naprężeń jest stosunkowo mały. Dlatego wytrzymałość udarowa tego układu jest dużo wyższa od wytrzymałości statycznej. Wartość współczynnika udaru ku dla tego układu wynosi 1,3 i jest stosunkowo większa niż dla układu płyta-płyta, gdzie ku=1,03. Tak więc można powiedzieć, że w układach o jednostajnym rozkładzie pola elektrycznego np. płyta-płyta wartości współczynnika udaru są mniejsze niż w układach o rozkładzie pola bardziej niejednostajnym.

Poprzez znajomość współczynnika udaru można określić wytrzymałość układu izolacyjnego. Współczynnik ku określa ile razy wytrzymałość udarowa jest większa od wytrzymałości statycznej. Tak jak to wcześniej zauważono w przypadku układu ostrze-płyta wartość tego współczynnika była większa od jedności. Wpływ biegunowości napięcia

w układzie ostrze-płyta na napięcie przeskoku można zaobserwować niemal jednakowym napięciem przeskoku przy dodatniej biegunowości ostrza. Przy napięciu przemiennym przeskok występuje w jego dodatnim półokresie. Również wpływ biegunowości napięcia uwidacznia się podczas określania współczynnika udaru. Przeprowadzone przez nas pomiary dotyczyły wyłącznie biegunowości dodatniej dla wszystkich konfiguracji układów elektrod.

W układzie o ostrzu dodatnim napięcie przeskoku jest niższe w porównaniu z ostrzem ujemnym. Można zauważyć, że w układach niejednorodnych wytrzymałość udarowa zależy od biegunowości napięcia.

Reasumując, napięcia udarowe stosuje się do badań wytrzymałości układów

w warunkach zagrożenia elektrycznością atmosferyczną pochodzenia burzowego lub

w wyniku zakłóceń występujących przy procesach łączeniowych.

1

---