М ИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Тольяттинский государственный университет»
(наименование института полностью)
Кафедра /департамент /центр1 институт химии и энергетики
(наименование кафедры/департамента/центра полностью)
13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
(код и наименование направления подготовки, специальности)
(направленность (профиль) / специализация)
лабораторная работа №__1_
по учебному курсу «Техника высоких напряжений»
(наименование учебного курса)
Вариант ____ (при наличии)
Студент |
Яшин И.А. (И.О. Фамилия) |
|
Группа |
ЭЭТбп-1801а (И.О. Фамилия) |
|
Преподаватель |
Бычков Александр Владимирович (И.О. Фамилия) |
|
Тольятти 2021
Лабораторная работа № 1 «Разряды в воздухе при переменном напряжении»
Цель работы:
1. Знакомство с основными понятиями и теоретическими сведениями о разрядах в воздухе, методом определения пробивного напряжения.
2. Получение навыков самостоятельного определения разрядного напряжения для различных промежутков в зависимости от расстояния между электродами с построением графиков.
3. Приобретение практического навыка определения разрядных напряжений различных промежутков в воздухе.
Теоретические положения
Корона – это самостоятельный газовый разряд, возникающий в резко неоднородных полях у электродов с большой кривизной поверхности (острия, тонкие провода).
Лавинная форма разряда – резкое нарастание числа заряженных частиц, что приводит к образованию лавины электронной и возникновению коронного разряда.
Стримерная форма разряда – представляет собой светящийся слабоионизованный, тонкий канал, который образуется в результате слияния электронных лавин и распространяется в ту или другую или в обе стороны к электродам.
Пробивное напряжение – это минимальное, приложенное к газовому промежутку электрическое напряжение, приводящее к его пробою.
Рис. 1. Электрическая схема экспериментальной установки:
АТ – |
автотрансформатор |
Т – |
трансформатор |
Rзащ – |
защитное сопротивление |
R1, R2 – |
высоковольтный омический делитель |
Rд – |
добавочное сопротивление |
V – |
вольтметр |
A – |
микроамерметр |
1–4 – |
испытуемые электроды |
Результаты эксперимента
Таблица
Форма электродов |
S, см |
Экспериментальные данные |
Расчетные данные |
|||||||||||||||
Uр, кВ |
Uр ср, кВ |
Еср, кВ/см |
Uр, кВ |
Еср, кВ/см |
|
|||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
||||||||||||
Шар – шар |
1,1 |
24 |
23 |
22 |
22 |
23 |
23 |
22,8 |
20,7 |
27,2 |
24,7 |
|
||||||
2,1 |
41 |
40 |
41 |
43 |
45 |
44 |
42,3 |
20,1 |
40,6 |
19,3 |
|
|||||||
3,1 |
64 |
59 |
60 |
62 |
63 |
59 |
61,6 |
19,8 |
49,04 |
15,8 |
|
|||||||
4,1 |
80 |
79 |
79 |
76 |
78 |
82 |
79 |
19,2 |
52,8 |
12,8 |
|
|||||||
5,1 |
92 |
93 |
94 |
93 |
93 |
98 |
93,8 |
18,3 |
55,3 |
10,8 |
|
|||||||
5,9 |
103 |
111 |
108 |
101 |
103 |
106 |
105,3 |
17,8 |
57,2 |
9,6 |
|
|||||||
Острие – острие |
1,1 |
13 |
13 |
13 |
13 |
13 |
13 |
13 |
11,8 |
13,9 |
12,6 |
|
||||||
2,1 |
15 |
15 |
14 |
14 |
14 |
15 |
14,5 |
6,9 |
16,5 |
7,8 |
|
|||||||
3,1 |
16 |
17 |
16 |
17 |
17 |
16 |
16,5 |
5,3 |
19,03 |
6,1 |
|
|||||||
5,1 |
21 |
21 |
20 |
20 |
21 |
20 |
20,5 |
4,01 |
24,09 |
4,7 |
|
|||||||
7,1 |
24 |
26 |
24 |
25 |
25 |
25 |
24,8 |
3,4 |
29,1 |
4,09 |
|
|||||||
9,9 |
31 |
31 |
32 |
30 |
30 |
31 |
30,8 |
3,1 |
36,2 |
3,6 |
|
|||||||
Острие – плоскость |
1,1 |
11 |
11 |
11 |
10 |
10 |
10 |
10,5 |
9,5 |
8,5 |
7,7 |
|
||||||
2,1 |
19 |
19 |
19 |
18 |
18 |
19 |
18,6 |
8,8 |
11,2 |
5,3 |
|
|||||||
3,1 |
26 |
26 |
25 |
25 |
26 |
25 |
25,5 |
8,2 |
13,9 |
4,4 |
|
|||||||
5,1 |
39 |
37 |
36 |
36 |
39 |
38 |
37,5 |
7,3 |
19,3 |
3,7 |
|
|||||||
7,1 |
47 |
47 |
45 |
45 |
49 |
47 |
46,6 |
6,5 |
24,6 |
3,4 |
|
|||||||
9,9 |
55 |
52 |
56 |
52 |
53 |
54 |
53,6 |
5,4 |
32,2 |
3,2 |
|
|||||||
Коронирующие кольца |
1,1 |
14 |
14 |
14 |
14 |
14 |
14 |
14 |
12,7 |
- |
- |
|
||||||
2,1 |
22 |
23 |
22 |
21 |
23 |
22 |
22,1 |
10,5 |
- |
- |
|
|||||||
3,1 |
29 |
29 |
31 |
31 |
30 |
31 |
30,1 |
9,7 |
- |
- |
|
|||||||
5,1 |
41 |
43 |
42 |
44 |
40 |
40 |
41,6 |
8,1 |
- |
- |
|
|||||||
7,1 |
51 |
52 |
52 |
52 |
50 |
49 |
51 |
7,1 |
- |
- |
|
|||||||
9,9 |
54 |
58 |
56 |
55 |
58 |
57 |
56,3 |
5,6 |
- |
- |
|
График 1-Зависимость Up = f (S)
Синий: шар-шар,
Красный: остриё-остриё,
Зелёный: остриё-рлоскость,
Оранжевый: коронирующие кольца.
2. Объяснить полученные результаты.
1. При какой форме электродов пробивное напряжение между электродами минимально?
Остриё-остриё
2. Как изменяется разрядное напряжение от расстояния между электродами в однородном и резко неоднородном полях?
При неизменной температуре разрядное напряжение в однородном поле является функцией произведения давления P на расстояние между электродами S.
В неоднородном поле, в отличие от однородного, напряженность поля в различных точках промежутка разная по величине или по направлению.
Контрольные вопросы
1. Для каких целей вводится поправка на относительную плотность воздуха?
2. Почему в однородном поле отсутствует коронная форма разряда?
3. Какие параметры электродной системы влияют на максимальную и среднюю напряженность электрического поля?
4. Как классифицируется степень неоднородности электрического поля?
5. Почему значения пробивных напряжений, полученных экспериментально и расчётным путем, отличаются больше, чем разброс полученных пробивных напряжений?
Ответы на вопросы
Поскольку от плотности воздуха зависит интенсивность ионизации воздуха,и, следовательно величина пробивного напряжения.
Коронный разряд происходит в части промежутка с наибольшей напряженностью поля. Так как в однородном поле напряженность постоянна вдоль силовых линийЕмакс = Еср, то коронный разряд непосредственно переходит в полный пробой.
Длина промежутка; размер и форма электродов; плотности газа; температура среды; вид газа; полярность напряжения; частота напряжения; способ подключения электродов.
Степень неоднородности электрического поля между электродами характеризуется коэффициентом неоднородностиk, который равен отношению максимальной напряженности к средней напряженности поля между электродами. В однородном поле его напряженность постоянна вдоль силовых линий(k=1). Электрические поля разделяются на однородные, слабонеоднородные и резконеоднородные. Слабонеоднородным можно назвать поле, в котором напряженность изменяется вдоль силовых линий не более чем в 2-3 раза (1<k≤3). При больших значениях изменения напряженности электрического поля имеем резконеоднородное поле (k>3).
Потому что в теории мы отталкиваемся только от давления и температуры воздуха. Но на практике воздух-это смесь газов,каждый из которых имеет свои характеристики, влажность и т.д. Из за этого разница настолько велика.
Выводы: В ходе лабораторной работы была исследована зависимость разрядного напряжения в воздухе от расстояния между электродами при различной форме электродов. Как видно из зависимостей Uр= f(S), чем больше расстояние между электродами, тем больше разрядное напряжение. Это подтверждается теорией возникновения разряда. С увеличением Sпо графикам наблюдается уменьшение Eр, это объясняется тем, что неоднородность поля возрастает с увеличением расстояния. В опыте при системе электродов шар-шар экспериментальные данные и расчётные наиболее точное совпали между собой, так как шары являются наиболее оптимальной формой для создания электрического поля. Острие-плоскость и острие-острие имели электрическое поле отличное от теоретического из-за отсутствия соосности между электродами.
1 Оставить нужное