4 Розрахункові формули й інші рекомендації

4.1 У залежності від завдання і вихідних даних у табл. 3.1 і табл. 3.2 потрібно визначити: , S чи d. Для цього необхідно використовувати формулу ємністі для плоского конденсатора:

, Ф

де - відносна діелектрична проникність діелектрика;

=8,854∙10^-12, - діелектрична проникність вакууму (діелектрична постійна), Ф/м

S -площа пластин електродів, м²;

d - товщина діелектрика, м.

Примітка. Величина ємністі (С) кожного конкретного конденсатора вимірюється за допомогою моста змінного струму типу Р5079.

4.2 Величину діелектричної проникністі для діелектриків циліндричних конденсаторів (див. табл. 3.3) визначати з формули:

, Ф,

де h — висота електродів циліндричних конденсаторів, м;

D₁ і D₂ -відповідно внутрішній і зовнішній діаметри конденсаторів, м;

n= 6 — число шарів діелектрика в циліндричних конденса-торах.

Значення параметрів h, D1 і D2 приведені в п. 3.9 і табл. 3.3.

4.3 Величину питомого об'ємного опору діелектрика конденсатора p_v визначати з формули:

,

де f = 1000 Гц - частота напруги генератора вимірювального моста змінного струму;

ε_r - відносна діелектрична проникність діелектрика дослід-жуваного конденсатора (див. п. 4.1 і п. 4.2);

ρ_v - питомий об'ємний опір діелектрика конденсатора, Ом·м.

4.4 Величину активної потужності, що розсіюється, у діелектриках конденсаторів визначати по формулі:

, Вт,

де U - напруга, подавана на конденсатор, В, (див. п. 2);

- кутова частота, пер/с;

С - ємність конденсатора, Ф;

tg δ - тангенс кута діелектричних втрат.

4.5 Для одного з плоских конденсаторів визначеної ємністі (за указівкою викладача) встановити його схему заміщення і визначити струм витоку через діелектрик конденсатора. По величині струму через активний елемент схеми заміщення (R_из) визначити величину активної потужності, що розсіюється (Р_а), і порівняти її з результатами розрахунку в п. 4.4. Використовуючи схему заміщення, визначити кут діелектричних втрат (δ).

Величину опору ізоляції (R_из) визначати по формулі:

, Ом,

де p_v - питомий об'ємний опір діелектрика конденсатора, Ом·м (див. п. 4.3.);

d - товщина діелектрика, м;

S-площа пластин електродів конденсатора, м².

Аналіз отриманих розрахункових даних відобразити у висновках по проведеній роботі, який повинен бути направлений на порівняння електричних властивостей твердих діелектриків.

5 Зміст звіту

5.1 Мета роботи.

5.2 Блок - схема автоматичного моста змінного струму типу Р5079.

5.3 Вказівки по виконанню лабораторної роботи.

5.4 Таблиці вимірів і обчислень, розрахункові формули.

5.5 Графіки залежностей ємністі конденсатора від товщини діелектрика, - за даними табл. 3.1, та від площі пластин електродів, - за даними табл. 3.2.

5.6 Схема заміщення конденсатора і векторна діаграма (за да-ними п. 4.5).

5.7 Висновки за результатами вимірів і обчислень.

6 Зразковий перелік питань для допуску до відпрацьовування лабораторної роботи

6.1 Склад і призначення основних елементів лабораторної установки, порядок відпрацьовування лабораторної роботи.

6.2 Від чого залежить ємність конденсатора? Які параметри характеризують якість діелектрика конденсатора?

6.3 Яке фізичне явище характеризує діелектрична проник-ність, які діелектричні проникністі використовують у практичних розрахунках?

6.4 Які з відомих факторів могуть впливати на величину діелектричної проникністі ізоляційних матеріалів?

6.5 Дайте визначення поняття діелектричних втрат. Охарактеризуйте природу діелектричних втрат у постійному і змінному електричному полях. Що називається кутом діелектричних втрат?

6.6 Порівняєте діелектричні втрати в полярних діелектриках на постійній і змінній напругах.

6.7 Приведіть найпростіші схеми заміщення діелектрика з втратами і їхню практичну значимість.

6.8 Назвіть основні види діелектричних втрат в електро-ізоляційних матеріалах. Для чого вводять питомі втрати?

6.9 Укажіть фактори, що могуть впливать на величину діелектричних втрат.

6.10 Якими властивостями повинні володіти діелектрики, застосовувані для виготовлення високовольтних конденсаторів?

6.11 Які електричні параметри діелектриків конденсаторів можна визначити в ході виконання лабораторної роботи (із указівкою їхніх розмірностей)?