Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Лабораторная работа № 1

Программа работы

1. Определить постоянную гальванометра по току .

2. Определить удельное объемное сопротивление нескольких образцов листовых твердых материалов.

3. Определить удельное поверхностное сопротивление тех же образцов.

4. Сравнить результаты измерений  и  с данными, приводимыми в справочной литературе [2].

 

Указания к выполнению работы

1. Для градуировки гальванометра по току собрать схему (рис. 2, а). Подобрать сопротивления  так, чтобы при изменении напряжения от 0 до 100 В отклонения гальванометра составляли бы не менее одной четверти шкалы. Затем измерить отклонение  при трех достаточно сильно разнящихся значений напряжения и определить среднее значение постоянной гальванометра по току , А/мм. Для расчета использовать формулу

.

2. Удельное объемное и поверхностное сопротивления измерить при высоком напряжении. Выполняя опыт, необходимо строго соблюдать все требования, предусмотренные правилами техники безопасности.

Для измерения удельного объемного сопротивления собрать схему (рис. 2, б). Для этого испытуемый образец укладывается на плоский электрод Э и плотно прижимается к нему верхним электродом, выполненным в виде цилиндрической гири.

Для исключения протекания поверхностного тока  через гальванометр и его шунт на поверхность испытуемого образца накладывается охранное кольцо ОК, соединенное с зажимом «земля».

 

в)

б)

а)

Рис. 2. Схемы для градуирования гальванометра (а)

и измерений сопротивлений ЭИМ (б – удельного объемного, в – поверхностного)

 

С помощью  добиваются, чтобы отклонение  при изменении напряжения U от 0 до 1000 В было удобным для измерения.

Измерить сопротивление для двух значений напряжения U = 800 и 1000 В. Каждое измерение повторяется при положительной и отрицательной полярности электрода Э. Действительное значение отклонения  находится как среднее арифметическое:

.

Ток сквозь электроизоляционный материал вычислить по формуле

.                             (4)

Удельное объемное сопротивление рассчитать по выражению (2).

3. Для измерения удельного поверхностного сопротивления собрать схему (рис. 2, в). Порядок работы аналогичен описанному выше. Ток  рассчитать по формуле, аналогичной (4), а удельное поверхностное сопротивление  ρ_S по формуле (3).

Все полученные данные свести в табл. 1.

 

 

Таблица 1

Наименование ЭИМ		Ом	, мм	, А	, Ом × см	, А	Ом	Данные из справочника		Значения измеренных параметров
										= ... А/мм = ... Ом = ... = ... см  = ... см  = ... см b =... см

 

Содержание отчета

 

1. Программа работы.

2. Электрические схемы испытаний.

3. Таблица наблюдений, вычислений.

4. Расчетные формулы, примеры вычислений.

5. Сравнительная оценка данных эксперимента и справочной литературы.

 

 

Лабораторная работа № 2

Программа работы

1. Определить зависимость мгновенного пробивного напряжения от толщины электроизоляционного материала (простая изоляционная бумага и пропитанная).

2. Определить длительную электрическую прочность изоляционной бумаги.

3. Снять разрядные характеристики  для диэлектрика с цилиндрической поверхностью в неравномерном электрическом поле.

4. Снять разрядные характеристики воздушного зазора в равномерном электрическом поле с твердым диэлектриком и без него.

5. Пронаблюдать и описать явление скользящего разряда на ЭИМ с плоской поверхностью (стекло).

 

Таблица 2

Число слоев	Толщина d, мм	, кВ, при t, c			, кВ/мм, при t, c
		мгнов.	30	60	мгнов.	30	60

 

На основании данных построить графики зависимостей  и .

По п. 3 и 4 программы работы. Схема испытательной установки имеется на рабочем месте в лаборатории. Необходимо снять зависимость  по стеклянной трубке с расположением электродов, показанным на рис. 4, и по воздуху. Результаты испытаний занести в табл. 3.

 

Таблица 3

Способ расположения электродов	, см	Up, кВ

 

 

 

Рис. 4. Эскизы приспособлений для определения разрядного напряжения

по поверхности: 1– металлические электроды: 2 – стеклянная трубка

По п. 5 программы работы. Испытуемым ЭИМ служит стеклянная пластина 1, которая устанавливается между электродами 2 приспособления, изображенного на рис. 5. К электродам подводится напряжение от высоковольтного трансформатора. Плавно повышая напряжение, необходимо проследить за образованием и развитием скользящего разряда по поверхности пластины, отметить все его стадии и зафиксировать напряжение перекрытия.

 

Рис. 5. Приспособление для наблюдения стадии разряда

по плос­кой поверхности: 1 – стеклянная пластина; 2 – электроды.

 

 

Содержание отчета

1. Программа работы.

2. Схемы испытаний и эскизы приспособлений.

3. Таблицы измеренных и вычисленных величин.

4. Графики зависимостей ,  по п. 1, 2; U_p = f(а) по п. 3, 4.

5. Описание развития скользящего разряда и схематические изображения его отдельных стадий.

6. Выводы.

 

 

Лабораторная работа № 3

Рис. 7. Схема, иллюстрирующая эффект полярности электродов

 

В обоих случаях ионизация начинается вблизи иглы, где напряженность электрического поля максимальная. При положительной игле объемный положительный заряд уменьшает поле вблизи стержня и несколько усиливает его во внешнем пространстве. Электроны, движущиеся от отрицательно заряженной плоскости к положительной игле, будут разгоняться объемным зарядом, и ударная ионизация усилится. При отрицательной игле объемный заряд усилит поле вблизи иглы, но ослабит поле в остальной части промежутка. Ударная ионизация на большей части промежутка ослабнет, так как движущиеся к положительной плоскости электроны будут тормозиться объемным зарядом. Поэтому в первом случае разрядное напряжение значительно меньше, чем во втором.

Оценка электрической прочности ЭИМ при воздействии на них импульсного напряжения производится по вольтсекундным характеристикам (ВСХ). ВСХ – зависимость времени пробоя ЭИМ от воздействующего импульсного напряжения.

Расчетная формула для ВСХ:

где

Программа работы

1. Снять разрядные характеристики при переменном напряжении промышленной частоты для электродов:

а) плоскость – плоскость;

б) игла – плоскость;

в) игла – заземленная плоскость;

г) игла – игла;

д) шар – шар.

2. Исследовать влияние полярности электродов «игла – заземленная плоскость».

3. Определить ВСХ воздушного зазора.

 

Таблица 5

 

По данным опыта			По расчету
Unp.имп, В	tp, с	, B	Unp.имп, В	tp, с	Т, с

 

 

 

Рис. 8. Схема для исследования ВСХ:

ГИН – генератор импульсных напряжений; ИО – испытуемый образец;

ДН – делитель напряжения; N – регистрирующий прибор (осциллограф)

Содержание отчета

1. Программа работы.

2. Принципиальные электрические схемы испытаний.

3. Таблицы измеренных и вычисленных величин.

4. Расчетные формулы.

5. Графические зависимости , ,  для опытных и расчетных данных.

6. Выводы.

 

 

Лабораторная работа № 4

Программа работы

1. Определить вязкость трансформаторного масла в градусах Энглера и кинематическую вязкость в сантистоксах (сСт).

2. Определить температуру вспышки паров масла.

3. Определить электрическую прочность и качество масла путем испытания на АИМ-90.

4. Снять температурные зависимости ε (t °С) и tg δ (t °С).

5. Снять разрядные характеристики:

а) для электродов «игла – плоскость»;

б) для электродов, с применением барьера из твердого диэлектрика.

6. На основе результатов испытаний по нормам ПТЭ дать заключение в каких электроустановках можно использовать испытанное трансформаторное масло.

 

Содержание отчета

1. Программа работы.

2. Схемы испытаний, эскизы приспособлений.

3. Таблицы измеренных и вычисленных величин.

4. Графики дифференциальной и интегральной кривых вероятностей по п. 3, разрядные характеристики U_np = f ( a ), U_np = f ( a '/ a ).

5. Дать заключение о пригодности масла для использова­ния в высоковольтном аппарате с заданным рабочим напря­жением.

6. Выводы.

 

 

Лабораторная работа № 5

 

Программа работы

1. Измерение сопротивлений фазовой и межфазовой изо­ляции высоковольтного кабеля мегомметром.

2. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь изо­ляции кабеля.

3. Испытание изоляции высоковольтного кабеля повышен­ным выпрямленным напряжением.

4. Определение места повреждения изоляции жилы ка­беля.

Порядок выполнения работы

По п. 1 программы работы. Перед измерением сопротивления изоляции ка­беля необходимо проверить исправность мегомметра. При замкнутых накоротко зажимах «Л» и «З» (рис. 15) при по­даче напряжения стрелка прибора должна показывать ноль, при разомкнутых – << >>.

3

5

4

2

1

Рис. 15. Измерение сопротивлений изоляции кабеля: а –  мегомметром; б – между жилой и землей; в – между двумя жилами;

1 - жила кабеля; 2 - изоляция жилы кабеля; 3 - защитная оболочка;

4 - бандаж кабеля; 5 - зажимы экрана

Соединительные высоковольтные провода необходимо располагать на весу с целью исключе­ния шунтирования изоляции кабеля. Экранный зажим «Э» используется для исключения влияния поверхностных токов на результаты измерений. Схемы для измерения сопротивле­ний фазовой и междуфазовой изоляции показаны на рис. 15, б, в. Результаты измерений следует свести в табл. 10.

 

Таблица 10

№ жилы кабеля	Сопротивление изоляции, МОм				Кабс
	без экрана		с экраном
	R15	R60	R15	R60
1 2 3 1–2 1–3 2–3

По п. 2 программы работы. Измерение tg  изоляции между жилами и зем­лей выполняется по «перевернутой» схеме (см. рис. 3), измере­ние между отдельными жилами – по «нормальной» схеме (см. рис. 2).

При сборке схемы необходимо следить, чтобы все высоковольтные провода, находящиеся под испытательным напря­жением, нигде не приближались к заземленным предметам ближе 100 мм.

Результаты измерений свести в табл. 11.

 

Таблица 11

Испытательное напряжение, кВ
	для жилы кабеля №
	1	2	3	1-2	1-3	2-3
4 6 8

 

По п. 3 программы работы. Испытания изоляции повышенным напряжением произвести с помощью высоковольтной установки. Принципи­альные схемы испытаний приведены на рис. 16. Испытатель­ное напряжение плавно поднять до 24 кВ и после выдержки в течение 5 мин измерить ток утечки через изоляцию. Результаты измерений свести в табл. 12.

 

Таблица 12

№ жил кабеля	Uисп,, кВ	Iут, мкА	Rиз, МОм	Касс

 

4

5

0

5

Рис. 16. Схема для измерения токов утечки сквозь изоляцию

Рис. 17. Схема подключения прибора для измерения расстояния до места повреждения кабеля

По п. 4 программы работы. Прибор для измерения расстояния до места по­вреждения изоляции кабеля подключается по схеме, приведенной на рис. 17. Необходимо плавно поднять напряжение, заря­дить жилу кабеля 5 через зарядное сопротивление 2 до на­пряжения срабатывания разрядника 6. При разряде произ­водится пуск прибора 4 фронтом волны положительной по­лярности, попадающей на клемму П с делителя напряжения 3. Остановка прибора осуществляется фронтом волны отри­цательной полярности, попадающей на клемму 0 прибора. Перед измерением необходимо произвести настройку прибора согласно инструкции.

 

Содержание отчета

 

1. Схемы испытаний.

2. Таблицы наблюдаемых и вычисленных величин.

3. График tg  = f(U_исп).

4. Сравнение полученных результатов со справочными данными для высоковольтного кабеля на 6 кВ, оценить пригодность изоляции кабеля для эксплуатации.

 

 

Лабораторная работа  № 6

МЕТОДЫ ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ИЗОЛЯЦИИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Цель работы – изучение и практическое освоение методи­ки проведения испытаний изоляции электрических машин.

Общие сведения. Контроль состояния изоляции электри­ческих машин и тяговых двигателей позволяет своевременно предупредить возможность выхода из строя оборудования. Для проверки изоляции электрических машин должны быть проведены следующие виды испытаний:

1. Измерение сопротивления изоляции относи­тельно корпуса машины.

2. Испытание на степень увлажнения изоляции.

3. Испытание на ионизационные процессы.

4. Испытание витковой изоляции.

5. Испытание электрической изоляции повышенным на­пряжением.

 

1. Измерение сопротивления изоляции являет­ся наиболее простым и распространенным средством провер­ки ее состояния. Измеряя сопротивление изоляции мегомметром, можно обнаружить пробой электрической изоляции, ее сильное загрязнение, общее увлажнение изоляции, посто­ронние предметы на токоведущих частях.

Измеренное сопротивление изоляции электрических машин при температуре, близкой к рабочей, должно удовлетворять условию

,

где U – номинальное напряжение машины, В;

R_из – сопротивление изоляции, МОм;

Р – номинальная мощность электрической машины, кВА.

Сопротивление изоляции машины практически не подда­ется расчету, поэтому по измеренному абсолютному значе­нию R_из трудно судить о ее состоянии.

При контроле изоляции вместо анализа абсолютных зна­чений целесообразно производить сравнения с данными предыдущего измерения и, если сопротивление изоляции уменьшилось на 25% и более, то изоляцию следует считать поврежденной.

Этот вид испытаний следует рассматривать не как про­филактическое испытание, а лишь как контрольное испыта­ние перед включением электрической машины в работу, име­ющее целью проверить отсутствие случайного замыкания об­мотки на корпус.

2. Существенное влияние на характеристики изоляции электрических машин оказывает процесс увлажнения. Сте­пень увлажнения изоляции может быть определена по значе­нию коэффициента абсорбции К_абс, тангенсу угла диэлектрических потерь tg  и сопоставлением емкостей изоляции при различных частотах – методом «емкость – частота». Во внешнем электрическом поле в изоляции происходит медленная миграция носителей заряда, характеризующая перемещение свободного заряда абсорбции. После отключе­ния источника питания емкость изоляции разряжается на со­противление утечки по закону

где R_n – объемное сопротивление изоляции; С _n – емкость изоляции.

При увлажнении R и постоянная времени  уменьшаются. Это обстоятельство используется для оценки состоя­ния изоляции.

На основании опыта эксплуатации принято считать изоля­цию сухой, если

Метод контроля tg  угла диэлектрических потерь базиру­ется на явлении, возникающем в диэлектрике под действием слабых электрических нолей, электрической поляризации. Процесс поляризации в реальных диэлектриках сопровожда­ется рассеянием энергии – диэлектрическими потерями. Кон­троль этих потерь (tg ) является наиболее распространен­ным способом обнаружения общего ухудшения состоянии изо­ляции. Увеличение потерь свидетельствует об увлажнении, появлении неоднородностей между слоями, возникновении ча­стичных разрядов.

Метод «емкость–частота» основан на том, что емкость неувлажненной изоляции с изменением частоты почти не из­меняется, в то время как в увлажненной изоляции процессы поляризации протекают достаточно быстро. Это существенно сказывается на диэлектрической проницаемости и, в конечном счете, на емкости образца.

При измерении емкости в функции частоты приложенного напряжения для влажной изоляции достаточно резко прояв­ляется перепад емкостей при частотах f₁ = 2 Гц и f₂ = 50 Гц. Для сухой изоляции этот перепад практически не заметен. Опытным путем установлено, что для неувлажненной изоляции отношение С _f1/С _f2 близко к 1, а для увлажненной, требующей сушки, – C_f1/C_f2 > 1,3. Таким образом, по коэффициенту K_f= C_f1/C_f2 можно судить о степени увлаж­нения изоляции образца.

3. По современным представлениям, пробой изоляции элек­трических машин при длительном воздействии напряжения имеет ионизационный характер, т. е. обусловлен постепенным разрушением изоляции частичными разрядами. Частичные разряды представляют собою электрические локализованные разряды в микрообластях пор изоляции тяговых электриче­ских машин. Они могут обнаруживаться при напряжениях, существенно меньших пробивного значения.

Поскольку в миканитовой изоляции имеется большое чис­ло воздушных включений, то при приложении к ней напря­жения, особенно переменного, разряды происходят весьма часто и в питающей цепи образуются непрерывные высокоча­стотные несинусоидальные колебания тока (рис. 18). Ампли­туда импульса тока, вызываемого частичным разрядом, зави­сит от размера воздушного включения. Измеряя импульсы тока, можно оценить состояние изоляции и относительные размеры воздушных включений. По рекомендации МЭК для оценки интенсивности ЧР используется понятие о кажущем­ся заряде. При возникновении в воздушном включении ЧР происходит нейтрализация заряда Q, а в изоляции возни­кают переходные процессы. При этом на изоляции наблюда­ется скачкообразное изменение напряжения U_X, которое соответствует кажущемуся изменению заряда на емкости всей изоляции С_х на значение Q, пКл:

.

Энергия, выделяемая при ЧР, нДж,

где U_чр – действующее напряжение на изоляции, при котором в воздушном включении возникают ЧР.

 

Рис. 18. Схема для измерения интенсивности ЧР и осциллограммы им­пульсных токов

и напряжений

 

Средняя мощность ЧР в изоляции оценивается как

,

где n – число ЧР в единицу времени, причем минимальное значение n = 4f;

f – частота напряжения.

4. Для испытаний витковой изоляции обычно используют
метод осциллографирования импульсного тока в обмотке ма­шины. В кривой тока, снятой при неопасной для изоляции амплитуде импульсного напряжения и остающейся себе по­добной с повышением напряжения, в момент пробоя витковой изоляции отмечается характерное изменение.

5. Испытание электрической изоляции повышенным на­пряжением является одной из важнейших контрольных опе­раций, обеспечивающей надежную работу изоляции электри­ческих машин в эксплуатации. Испытания повышенным на­пряжением могут включать в себя испытание переменным на­пряжением промышленной, высокой и низкой частот, выпрямленным и импульсным.

Испытание повышенным напряжением промышленной час­тоты обязательно при заводских и профилактических испы­таниях. Оно дает возможность выявить большинство мест­ных дефектов изоляции. Значение испытательного напряже­ния составляет (1,7...2,0) U_н. Отступления от максималь­ных норм испытательного напряжения возможны и необхо­димы. Но эти отступления должны основываться не только на принципе, предусматривающем применение пониженных испытательных напряжений, а с учетом экономических фак­торов, так как испытания повышенным напряжением таят в себе много неопределенного, и при этом постоянно существует опасность разрушения изоляции.

Испытание повышенным выпрямленным напряжением яв­ляется разновидностью высоковольтных испытаний и осуще­ствляется обычно в тех случаях, когда значительная собст­венная емкость оборудования затрудняет проведение испыта­ний переменным током. Следует отметить, что при испытании постоянным напряжением отсутствует опасность появления мощных ЧР, вследствие чего напряжение можно увеличить для лучшего выявления дефектов. Значение испытательного напряжения, согласно рекомендациям МЭК, составляет 2U _н + 1000 В. Кроме того, во время испытания можно измерять ток утечки и тем самым получать дополнительную информацию.

Импульсные испытания с кратностью (1,7 ... 2,0)U_н про­водят с целью проверки состояния межвитковой изоляции обмоток и определения ВСХ изоляции электрооборудования.

 

Программа работы

1. Измерить сопротивление корпусной изоляции электри­ческой машины.

2. Испытать изоляцию на степень увлажнения:

а) определить коэффициент абсорбции; б) определить коэффициент по методу «емкость–частота»; в) снять кри­вую саморазряда.

3. Исследовать ионизационные процессы в изоляции.

4. Испытать изоляцию электрической машины повышен­ным напряжением.

Порядок выполнения работы

 

По п. 1 программы работы. Измерить сопротивление изоляции относительно корпуса машины с помощью мегомметра типа Е-4.

По п. 2 программы работы. Мостом М-4100 измерить сопротивление корпусной изоляции через 15 и 60 с после подачи напряже­ния, определить коэффициент абсорбции.

Замерить емкость испытуемой изоляции с помощью при­бора ПКВ-7 при частотах напряжения 2 и 50 Гц. Вычислить коэффициент влажности изоляции.

 

 

Рис. 19. Схема для получения кривой самозаряда изоляции

электрической машины

Снять кривую саморазряда изоляции электрической ма­шины. Схема испытания (рис. 19), содер­жит источник постоянного высокого напряжения ИВН, испы­туемую изоляцию С_х и регистрирующий напряжение электростатический вольт­метр V. Изоляцию пред­варительно в течение 2...3 мин зарядить от ИВН до напряжения 1 кВ (ключ в положении 1), после чего переключатель перевести в положение 2, одновременно включив секундомер и для различных значений време­ни t, записать в табл. 13 соответствующие значения напряже­ния. При необходимости повторения опыта необходимо раз­рядить емкость С_х , переведя ключ в положение 3.

По п. 3 программы работы. Модель изоляции электрической машины подклю­чить к источникам переменного напряжения. Измерить напряжение появления частичных разрядов U_{n. чр} и напряжение гашения ЧР U_{г. чр.} Зарисовать на экране осциллографа кривые напряжения до появления ЧР и при их возникновении.

 

Таблица 13

Опыт

Расчет

Rиз, МОм

R15, МОм

R60, МОм

C2, пФ

C50, пФ

Iут, мкА

Uвосст, В

Кисп

Кабс

Rиз, МОм

Кувл

 

Отношение AQ _х / AU_BX определяется схемными фактора­ми, поэтому его выявляют на готовой изоляции с использо­ванием генератора прямоугольных импульсов ГПИ (рис. 20).

 

 

Рис. 20. Схема для исследования ЧР в изоляции

 

Величину емкости С_г выбирают из условия С_г << С_х. При этом напряжение генератора U_г оказывается практически полностью приложенным к емкости С_г. При каждом импуль­се С_г возникает заряд Q_г. С_гU_г. Поскольку емкость С_х со­единена с С_г последовательно (относительно ГПИ), то на ней также появится заряд Q_г, что равносильно возникновению в С_х ЧР с кажущимся зарядом Q_г. Одновременно на входе из­мерительной части (резистор z) появляется импульс напряже­ния . Измеряя его максимальные значения и зная ем­кость С_г и напряжение U_г, можно установить соотношение Q_r/ .

По результатам градуировки построить зависи­мость отклонения луча осциллографа h = f(Q_r) для испыту­емого образца изоляции. Результаты свести в табл. 14.

 

Таблица 14

Объект	Градуировка					Qх, нКл	Wчр, пДж	Рчр, пВт
	Uг, В	Сг, пФ	Qг, пКл	Uвх, мВ	h, мм
Исследуемый объект

 

По п. 4 программы работы. Испытать корпусную изоляцию электрической машины с помощью высоковольтной установки выпрямленного напряжения.

Инструкция по работе с высоковольтной установкой и правила испытаний с соблюдением ПТБ имеются на рабочем месте в лаборатории.

Содержание отчета

 

1. Программа работы.

2. Схема электрических испытаний.

3. Таблицы измеренных и вычисленных величин.

4. Кривые саморазряда изоляции (опытная и расчетная).

5. Градуировочная зависимость для схемы измерения ЧР, осциллограммы ЧР.

6. Заключение о состоянии электрической изоляции машины.

Лабораторная работа № 7

Программа работы

 

1. Испытание изолирующей штанги.

2. Испытание одной пары диэлектрических перчаток для
установок с напряжением свыше 1000 В.

3. Испытание электроизолированного инструмента.

4. Испытание резинового диэлектрического коврика.

5. Составление протокола испытаний ЗС.

Содержание отчета

 

1. Программа работы.

2. Схемы электрических соединений испытательных уста­новок.

3. Таблица с результатами испытаний.

4. Протоколы испытаний ЗС.

 

Список литературы

 

1. Казарновский Д. М., Тареев Б.М. Испытание электроизоляционных материалов и изделий. – Л.: Энергия, 1980. – 212 с.

2. Справочник по электротехническим материалам / под редакцией Ю. В. Корицкого, В. В. Пасынкова, Б. М. Тареева. Т. 1. – М., 1974. – 584 с.; Т. 2. – М., 1974. – 616 с.; Т. 3. – Л., 1976. – 806 с.

3. Гольдберг О. Д. Испытания электрических машин: учеб. для вузов. – М.: Высшая школа, 2000. – 225 с.

 

 

Содержание

Лабораторная работа № 1. Электропроводность диэлектриков…... Лабораторная работа № 2. Электрическая прочность и явление разряда по поверхности твердых электроизоляционных материалов …. Лабораторная работа № 3. Разрядные характеристики воздушных промежутков …………………………………………….……………... Лабораторная работа № 4. Исследование физических свойств и электрической прочности трансформаторного масла ..…………….. Лабораторная работа № 5. Методы профилактических испытаний изоляции высоковольтного кабеля …………………………………….. Лабораторная работа № 6. Методы профилактических испытаний изоляции электрических машин …………………………………….… Лабораторная работа № 7. Испытания электроизоляционных защитных средств ……………..……………………………………….. Список литературы …………………………….………………………..

1   5   10   16   23   30   36 40

 

 

 

ЭЛЕКТРОМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Методические указания

к лабораторным работам по курсам

«Материаловедение» и «Электротехнические материалы

 

 

Составители: В. В. Егоров, А. Ф. Петров

 

 

Редактор и корректор Л. Г. Щёкина

Компьютерная верстка А. В. Никифорова

 

План 2011 г., № 143 

 

Подписано в печать с оригинал-макета 26.09.2012.

Формат 60´84 1/16. Бумага для множ. апп. Печать ризография.

Усл. печ. л. 2,625. Тираж 300 экз.

Заказ 943.

Петербургский государственный университет путей сообщения.

190031, СПб., Московский пр., 9.

Типография ПГУПС. 190031, СПб., Московский пр., 9.

Лабораторная работа № 1

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ

 

Цель работы – освоение методики измерения удельных объемных и удельных поверхностных сопротивлений твердых электроизоляционных материалов (ЭИМ).

Общие сведения. Электропроводностью ЭИМ называют способность материала проводить электрический ток. Протекание тока проводимости связано с наличием в ЭИМ небольшого количества свободных электрических зарядов, носителями которых являются ионы примесей, ионы самого диэлектрика, а у некоторых материалов – свободные электроны. У газообразных и жидких ЭИМ свободные заряды распределены в объеме вещества. У твердых же диэлектриков некоторая часть зарядов – ионов адсорбирована на поверхности. Поэтому электроизоляционные материалы в газообразном и жидком агрегатном состояниях характеризуются только объемной электропроводностью, а твердые вещества – объемной и поверхностной электропроводностью.

Под действием электрического поля в ЭИМ возникают токи объемной –  и поверхностной –  утечки (рис. 1). Для количественной оценки электропроводности материала введены понятия удельного объемного ρ_V и удельного поверхностного ρ_S сопротивлений.

Удельное объемное сопротивление равно сопротивлению куба с ребром, равным единице длины, мысленно вырезанного из ЭИМ так, что ток проходит только через две противоположные грани этого куба. Объемная электропроводность диэлектрика зависит от структуры вещества и нарушений этой структуры (наличия примесей и дефектов в виде пор, микротрещин). Кроме того, она зависит от температуры и других физических факторов.

Поверхностная электропроводность представляет собою электропроводность весьма тонкого слоя газа или жидкости, окружающего твердый электроизоляционный материал. Число адсорбированных на поверхности диэлектрика ионов зависит от влажности окружающей среды, структурного строения диэлектрика и физических свойств его поверхности.

Удельное поверхностное сопротивление равно сопротивлению квадрата любых размеров, мысленно выделенного на поверхности ЭИМ так, чтобы ток проходил через две противоположные стороны квадрата. Его значение тем выше, чем меньше полярность диэлектрика, чем лучше отполирована и чище его поверхность.

Обозначим через  – объемное сопротивление образца материала, через R_S  – поверхностное сопротивление. Тогда

,                                        (1)

где U – напряжение, приложенное к образцу;

 – соответственно токи, протекающие сквозь образец и по его поверхности.

Если площадь электродов, наложенных на образец, S, см², а толщина материала d , см, то

.                                         (2)

Если наложить на поверхность изоляционного материала параллельно два электрода длиною , см, и разделить их на расстояние , см, то

.                                             (3)

Для измерения величин  ρ_V и ρ_S применяют образцы ЭИМ, отвечающие требованиям стандартов, и электроды соответствующей формы. Сторона квадрата плоского образца 50–100 мм, толщина 0,5–2,0 мм. В [1] приведены рекомендуемые формы и размеры электродов плоских образцов материалов, а также различные методы определения величин ρ_V и ρ_S, среди которых метод непосредственного отклонения, метод сравнения и метод заряда конденсатора.

Электроизоляционные материалы, используемые для электротягового оборудования, характеризуются значениями . Такие сопротивления можно измерить методом непосредственного отклонения с помощью зеркального баллистического гальванометра с динамической постоянной по току . Постоянное напряжение, подводимое к образцу ЭИМ, необходимо выдержать в течение 1 мин с целью исключения влияния токов поляризации и абсорбции, после чего произвести измерение. Напряжение должно обеспечивать напряженность электрического поля Е в образце не менее 500 В/мм.

 

Программа работы

1. Определить постоянную гальванометра по току .

2. Определить удельное объемное сопротивление нескольких образцов листовых твердых материалов.

3. Определить удельное поверхностное сопротивление тех же образцов.

4. Сравнить результаты измерений  и  с данными, приводимыми в справочной литературе [2].