POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Skład grupy: Data wykonania:

1. Iwaszko Waldemar 1995-05-23

2. Łatka Tomasz

LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIĘĆ

Nr ćwiczenia: 3

Temat: Badanie wytrzymałości dielektrycznej powietrza przy napięciu

stałym.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zbadanie wytrzymałości dielektrycznej powietrza przy napięciu stałym przy różnych układach elektrod oraz określenie wpływu ładunku przestrzennego na rozwój wyładowania w polu jednostajnym i niejednostajnym.

2. Pomiar zależności napięcia świetlenia U_o i przeskoku U_p iskiernika ostrze-płyta przy ostrzu ujemnym w zależności od odległości a między elektrodami.

Układ pomiarowy

Układ pomiarowy dla wszystkich pomiarów jest identyczny.

Warunki atmosferyczne, w których dokonano pomiarów:

- temperatura powietrza T = 292.5 K

- ciśnienie atmosferyczne b = 756 mmHg

- wilgotność względna powietrza j =74 %

Uwzględniając powyższe warunki atmosferyczne w obliczeniach przyjmuję k_w=1.

Wyniki pomiarów i obliczeń

		uo	uo śr	Uo	Uon	up	up śr	Up	Upn
		V	V	kVm	kVm	V	V	kVm	kVm
1	2	12				35
2	2	12	13,00	5,02	5,04	38	37,00	14,29	14,34
3	2	15				38
4	3	22				41
5	3	20	21,33	8,24	8,27	56	47,33	18,28	18,35
6	3	22				45
7	5	38				63
8	5	35	32,67	12,62	12,66	55	64,33	24,85	24,94
9	5	25				75
10	7	32				58
11	7	28	29,33	11,33	11,37	88	78,33	30,26	30,36
12	7	28				89
13	9	30				100
14	9	30	30,67	11,84	11,89	113	105,67	40,81	40,96
15	9	32				104
16	11	35				125
17	11	35	34,00	13,13	13,18	120	121,00	46,74	46,90
18	11	32				118
19	13	42				132
20	13	45	44,00	16,99	17,06	132	132,00	50,98	51,17
21	13	45				132
22	15	44				150
23	15	44	44,00	16,99	17,06	155	153,33	59,22	59,44
24	15	44				155
25	17	50				170
26	17	64	59,33	22,92	23,00	160	166,67	64,37	64,60
27	17	64				170
28	19	64				174
29	19	64	64,00	24,72	24,81	180	176,67	68,24	68,48
30	19	64				176
31	21	64				180
32	21	80	71,33	27,55	27,65	200	193,33	74,67	74,94
33	21	70				200

3. Pomiar zależności napięcia świetlenia U_o i przeskoku U_p iskiernika ostrze-płyta przy ostrzu dodatnim w zależności od odległości „a” między elektrodami.

Wyniki pomiarów i obliczeń

		uo	uo śr	Uo	Uon	up	up śr	Up	Upn
		V	V	kVm	kVm	V	V	kVm	kVm
1	2	15				40
2	2	15	15,00	5,79	5,81	40	40,33	15,58	15,63
3	2	15				41
4	3	20				95
5	3	20	20,00	7,72	7,75	95	95,33	36,82	36,95
6	3	20				96
7	5	25				125
8	5	25	25,33	9,78	9,82	118	121,00	46,74	46,90
9	5	26				120
10	7	25				145
11	7	28	26,67	10,30	10,34	145	145,00	56,00	56,21
12	7	27				145
13	9	25				170
14	9	27	26,33	10,17	10,21	165	166,67	64,37	64,60
15	9	27				165
16	11	25				196
17	11	25	25,00	9,66	9,69	200	197,33	76,22	76,49
18	11	25				196
19	13	25				214
20	13	25	25,00	9,66	9,69	214	214,00	82,66	82,95
21	13	25				214

Oznaczenia:

a - odległość między elektrodami,

u_o,u_p - napięcie świetlenia i przeskoku odczytane na woltomierzu po stronie niskonapięciowej transformatora probierczego,

u_ośr, u_pśr - średnie wartości napięć u_o i u_p obliczone z trzech kolejnych pomiarów dla danej odległości elektrod,

U_o, U_p - wartości maksymalne napięć świetlenia i przeskoku określone z zależności

U_o = √2*u_ośr*υ , U_p = √2*u_pśr*υ

- przekładnia napięciowa transformatora probierczego,

U_on, U_pn - maksymalne wartości napięć świetlenia i przeskoku przeliczone na warunki normalne według zależności

(za U podstawiamy odpowiednio U_o lub U_p), gdzie

Przykład obliczeń dla pierwszego punktu pomiarowego --> [Author:(null)] :

4. Pomiar zależności napięcia przeskoku U_p w układzie ostrze-ostrze w zależności od odległości „a” między elektrodami.

Wyniki pomiarów i obliczeń

		up	up śr	Up	Upn
		V	V	kVm	kVm
1	2	40
2	2	40	46,00	17,77	17,83
3	2	38
4	3	60
5	3	60	64,33	24,85	24,94
6	3	63
7	5	70
8	5	68	72,67	28,07	28,17
9	5	72
10	7	78
11	7	84	85,67	33,09	33,21
12	7	80
13	9	93
14	9	91	93,67	36,18	36,31
15	9	88
16	11	102
17	11	110	112,00	43,26	43,41
18	11	108
19	13	118
20	13	114	116,67	45,06	45,22
21	13	117
22	15	119
23	15	120	129,00	49,82	50,00
24	15	127
25	17	140
26	17	140	142,33	54,97	55,17
27	17	137
28	19	150
29	19	140	145,67	56,26	56,46
30	19	142
31	21	155
32	21	155	158,33	61,15	61,37
33	21	155
34	23	165
35	23	165	110,00	63.15	63.35
36	23	165

5. Wnioski

Na podstawie uzyskanych pomiarów należy stwierdzić, że zmienna odległości elektrod w minimalnym stopniu wpływa na wartość napięcia świetlenia, natomiast zmiana polaryzacji elektrod powoduje zmianę napięcia świetlenia o około 4 kV. Większa wartość napięcia świetlenia występuje przy dodatnio zasilanym ostrzu.

Z wykresu wyraźnie widać mniejszą wytrzymałość dielektryczną na przebicie układu ostrze - płyta, w którym „+” (plus) występuje na ostrzu. Jest ona zbliżona do wytrzymałości dielektrycznej układu ostrze - ostrze.

Ponadto należy stwierdzić, że przy zasilaniu układu napięciem stałym wytrzymałość powietrza zmniejsza się, gdyż przy takim zasilaniu łatwiej tworzą się i rozwijają kanały przewodzące. Wynika to stąd, że przy napięciu stałym pomiędzy elektrodami w każdej chwili występuje maksymalne natężenie pola elektrycznego zależne od wartości napięcia zasilającego, które sprzyja rozwojowi wyładowań. Natomiast przy napięciu przemiennym przez pewien czas natężenie pola elektrycznego jest bliskie zeru.

Dlaczego wyładowanie przy napięciu stałym i przemiennym 50Hz określamy jako wyładowanie przy napięciu statycznym ?

Wytrzymałość statyczną określa się gdy okres zmian napięcia jest kilka rzędów dłuższy niż czas rozwoju wyładowania. Napięcie stałe i przemienne 50Hz możemy traktować jako napięcia wolnozmienne i dlatego mówimy w obu przypadkach o napięciu statycznym.

przeskok

świetlenie

Odległość

między elektrodami

[cm]

L.p

L.p

Odległość

między elektrodami

[cm]

świetlenie

przeskok

U_pn

ostrze „-”

ostrze „+”

ostrze „-”

ostrze „ +”

U_on ,U_pn [ kV ]

U_on

a [cm]

przeskok

L.p

Odległość

między elektrodami

[cm]

U_pn [kV]

a [cm]

---