Электртехникалық материалтану «Электртехникалық материалтану»



жүктеу 0.6 Mb.
бет2/2
Дата16.06.2016
өлшемі0.6 Mb.
1   2

1.2 Есеп мазмұны

Зертханалық жұмыс бойынша есеп беру қағазында келесі болу керек:

- қалыптасқан формада жасалған титулдық бет;

- жұмыста қолданылатын есептеу формулалары мен керекті қысқаша мәліметтері бар жұмыс мақсаты;

- принципиалды электрлік сызбасы;

- эксперименталды есептелген мәндердің кестесі;

- тәжірибе үшін есептеулер;

- алынған мәліметтер бойынша, масштабта салынған графикалық тәуелділіктер;

- қолданылатын аспаптардың және құрылғылардың техникалық сипаттамалары;

- алынған мәндер немесе тәуелділіктер бойынша қысқаша қорытында беру.



2 Зертханалық жұмыс
Сұйық диэлектриктер үшін және

тәуелділіктерін анықтау



Жұмыстың мақсаты: полярлануды оқу және диэлектриктердегі диэлектрлік шығындары туралы түсінікті бекіту, осы құбылыстардың және олардың негізгі сипаттамаларының тәжірибелік мәнін түсіну. Р – 595 көпірінің қосу сызбаларын меңгеріп және солар арқылы трансформатор майы үшін диэлектрлік шығындардың бұрыш тангенсінің шамасын өлшеу. Диэлектрлік шығындардың шамасы мен сипатына электрлік өрістің кернеуі мен температурасының әсерін айқындау.
2.1 Жалпы мәліметтер

Электр өрістің диэлектрикке әсері кезінде, өтпе электрөткізгіштіктің тогынан басқа, полярлану үрдісі өтеді, яғни байланысқан зарядтардың серпімді ығысуы немесе дипольдардың өріс бойымен бағдарлануы.

Бұл жағдайда, диэлектриктің күйі электрлік D = εεo E ығысу векторымен, ал диэлектриктің полярлану қабілеттілігі қатыстық диэлектрлік өтімділік шамасымен сипатталады
(2.1)
мұнда Со – ауа конденсаторының сыйымдылығы, Ф;

Сх – зерттелінетін диэлектриктегі конденсатордың сиымдылығы, Ф.

Диэлектрикте уақыт бірлігінде сейілетін және оның қызуына шығындалатын электрлік өрістің энергиясының бөлігін диэлектрлік шығындар деп атайды.

Тұрақты кернеу кезінде, полярланудың мерзімдік құраушысы болмаған кезде, диэлектрлік шығындары өтпе электрөткізгіштіктің токтарымен шартталады, ал материалдың сапасы меншікті кедергілердің шамаларымен сипатталады


(2.2)
Айнымалы кернеу кезінде, диэлектрлік шығындардың пайда болуына өтпе электрөткізгіштіктің токтарынан басқа, полярланудың баяу түрлері (молекулалардың “ішкі үйкелісімен” шартталған шығындар) мәнді әсер етеді, ал ауа қосылуы бар диэлектриктерде иондалу құбылысы да болады.

Ылғалдылық, ластану, иондалу және де ионды жартылай өткізгішті қоспалардың болуы (көміртегінің тотығы, металдар және т.б.) ток құрамының ұлғаюына себеп болады, сонымен қатар диэлектрлік шығындардың бұрыш тангенсі өседі


(2.3)
Айнымалы кернеу кезінде жұмыс істейтін электроқшауланған материалдың диэлектрлік шығындары Ра келесі формула бойынша анықталады
(2.4)
мұнда – жұмсалған кернеу, В;

– сыйымдылық, Ф;

ω = 2πf – айнымалы кернеудің бұрыштық жиілігі;

f – кернеудің жиілігі, Гц.

Тәжірибеде диэлектрлік шығындарының шамасын меншікті шығындармен ρ (материал көлемінің бірліктерімен есептелген) немесе диэлектрлік шығындардың бұрыш тангенсімен жиі бағалайды.

Диэлектрлік шығындардың бұрышы деп, сыйымдылық тізбегіндегі ток пен кернеу арасындағы фазалардың ығысу бұрышын 90о-қа дейін толықтыратын бұрышын айтады. Жылуға айналатын диэлектриктегі қуат көп сейілетін болса, онда фазалардың ығысу бұрышы аз, ал бұрышы және функциясының мағынасы үлкен болады.

Диэлектрлік шығындардың келесі түрлерін айырады:

а) өтпе өткізгіштіктен шыққан шығындар;

б) полярланудың баяу түрлерінен шыққан шығындар;

в) газды қосылулардың иондалуынан шыққан шығындар;

г) оқшаулама құрылымының теңсіздігінен шыққан шығындар.

Оқшалаума сапасының өзгеруіне өте сезімтал болғандықтан, оны өлшеген кезде электр жабдықтардың оқшалама күйін де бақылайды.

Оқшаулама материалдардың диэлектрлік өтімділігін (ε) және жасалынған диэлектрлік шығындардың бұрыш тангенсін көпірлік, резонанстық немесе калориметрикалық әдістерімен өлшеуге болады.

Жиілік f = 50 Гц болғанда, сыйымдылық пен өлшеу үшін айнымалы токтың көпірлерін (мысалы, Р - 595) қолданады, ал жоғары жиіліктерде (100 кГц ... 100 мГц) сапалық өлшеуіштерді (мысалы, Е 9-4) қолданады.

2.1.1 Сұйық диэлектриктердегі диэлектрлік шығындар. Бейтарап сұйықтарда (трансформаторлық май және т.б.) егер де соңғының құрамында дипольдік молекулалары бар қоспалар болмаса, онда диэлектрлік шығындар тек қана электрөткізгіштікпен негізделген. Бейтарап сұйықтардың меншікті өткізгіштігі өте кішкентай болғандықтан, бұл сұйықтардағы диэлектрлік шығындар мәнді емес. Бірақ,температураның өсуімен олар да ұлғаяды (2.1 сурет).

Төменде, трансформаторлық май үшін (2.1 сурет) және майлы – канифольды компаунд үшін (2.2 урет) тәуелділіктері көрсетілген.

2.1Сурет  Трансформаторлық май үшін диэлектрлік шығындардың бұрыш тангенсінің температурадан тәуелділігі


Жұмыс шарттарына байланысты (жұмыс температураның шамасы және жиілік) полярлы сұйықтардың (совол, кастор майы және т.б.) электрөткізгіштіктен басқа дипольді – релаксациялы полярланумен шартталатын елеулі шығындары болуы мүмкін.

Жоғары жиіліктер кезінде тұтқырлық шығындарда дипольді – релаксациялы полярланудан шыққан диэлектрлік шығындар, электрөткізгіштіктен шыққан шығындардан үлкен болуы мүмкін. Дипольді шығындар дипольді молекулалардың үйкелісімен шартталғандықтан, шығындар максимумы тұрақты жиіліктердің өрісінде сұйықтың оңтайлы тұтқырлығы кезінде орын алады немесе өрістің оңтайлы жиіліктері кезінде, сұйықтың тұтқырлығы тұрақты болғанда орын алады. Температураға байланысты осындай сұйықтардың диэлектрлік шығындарының максимумы 2.2 суретінде көрсетілгендей өрістің жиілігі өзгерген сайын, тым жоғары температуралар жағына ығысады.





2.2 Сурет  Майлы - шайыр компаунды үшін диэлектрлік шығындардың бұрыш тангенсінің температурадан тәуелділігі


2.1.2 Қатты диэлектриктердегі диэлектрлік шығындар. Қатты техникалық диэлектриктер, әсіресе қатты қиыстырылған оқшауламалар ауа қосылуларға ие болады. Осындай оқшауламаманың жұмысы кезінде, кернеулілігі иондаудың басталуына сәйкес келетін мәннен үлкен біртексіздік электрлік өрістерде иондалу шығындары пайда болады. Сондықтан, тәуелділігін иондалу қисығы деп атайды (2.3 сурет).

Максималды тазартылған (идеалды) диэлектриктері үшін диэлектрлік шығындардың бұрыш тангенсі кернеуден тәуелсіз болады, ал техникалық диэлектриктер үшін кернеудің жоғарлауынан диэлектрлік шығындардың бұрыш тангенсінің өсуі бойынша қатты оқшауламаның газды қосылулары бар екендігін көруге болады. Бұл суреттегі Uo – ауа қосылулардың иондалу басталғандағы кернеуі; U1 – иондалу аяқталғандағы кернеу.



2.3 Сурет Иондалудың кисығы


Жоғары кернеулер мен жиіліктер кезінде иондалу шығындардың өсуі, бұйымдардың қирауына себепші болуы мүмкін.

Ауа қосылулардың иондалуы озонның және азот тотығының пайда болуына әсерін тигізетінін есте сақтау керек, себебі бұл органикалық оқшауламаның химиялық жіктеуіне және оның қарқымды ескіруіне алып келеді.

2.1.3 Көпірді қосу сызбасы, диэлектрлік шығындарды және объектінің сыйымдылығын анықтау. Әртүрлі электртехникалық құрылғылардың сиымдылығы мен диэлектрлік шығындарын өлшеу үшін қолданылатын айнымалы токтың көпірлері көбінесе Шеренг сызбалары бойынша жиналады. Кернеуі 3-тен 10 кВ - қа дейінгі Р-595 көпірі әртүрлі объектілердің (диэлектриктер, кабельдер, конденсаторлар, электр машиналары және т.б.) және С өлшеу үшін арналған.

Өлшенетін объектілердің ерекшелігіне қарай, мынадай көпірлер қолданылады:

а) көпірді қосудың «тура» жоғары вольтты сызбасы, онда сыналатын объектінің электродтарының екеуі де жерден оқшауланған, 2.4 суретте көрсетілген;

б) көпірді қосудың «аударылған» жоғары вольтты сызбасы, онда өлшеу объектінің бір электроды жермен қосылған, 2.5 суретте көрсетілген;

в) «тура» төмен вольтты қосу сызбасы (көпірдің қақпағында қара).


2.4 Сурет - Көпірді қосудың «тура» жоғары вольтты сызбасы



2.4 және 2.5 суреттерінде көрсетілгендей, көпірдің бір иығы болып Сх сыналатын объектісі саналады; екінші иығы – үлгілі конденсатор (төмен вольтты өлшеулерде көпірдің ішінде орналастырылған Со қолданылады, жоғары вольтты өлшеулерде шығарылмалы Со қолданылады және ол жоғары вольтты трансформатордың ұяшығында орналасады), үшінші иық – R3 кедергілер жинағы, төртінші иық - R4 тұрақты кедергіден және параллель жалғанған С4 сыйымдылықтар жинағынан тұрады.
2.5 Сурет - Көпірді қосудың «аударылған» жоғары вольтты сызбасы
Сиымдылық пен диэлектрлік шығындардың бұрыш тангенсін анықтау үшін көпірді теңестіру қажет. Көпірді теңестірудің шарты болып шамасы және фазасы бойынша көпірдің иығының шыңына жұмсалған кернеудің теңдігі саналады. Ол үшін, қатар екі параметрді өзгерту керек – сиымдылық С4 және кедергі R3. Бір қатар реттеулер арқылы, көпірдің қиғаш сызығындағы кернеудің активті және реактивті құрамдары нөлге тең болуы керек. Көпірдің тепе-теңдігі кезінде келесі қатынасты аламыз

(2.5)

мұнда R4 = 10000/π = 3184 Ом;



(2.6)
мұнда С4 = 10-6 мкФ.
(2.5) және (2.6) өрнектері бірізді баламалы алмастыру сызбасы үшін дұрыс. Объектінің және С өлшеуі келесі түрде жүргізіледі:

а) көпірді R3 және С4 жинақтарының тұтқаларымен нөл – индикатор нөлге тұрғанша дейін теңестіру қажет;

б) объектінің диэлектрлік шығындарының бұрыш тангенсі көпірдің беттік панелі бойынша пайызбен тікелей есептелінеді;

в) өлшенетін объектінің Сх сыйымдылығы (2.1) формуласымен есептелінеді (көпірдің беткі панелінде көрсетілген).



тәуелділігін анықтау үшін керекті температуралар үшін 4...5 өлшеулер өткізу қажет. Есептеулер нәтижелерін 2.1 кестесіне еңгізу керек.

2.1 Кесте - Өлшеулер және есептеулер нәтижелері























Ескертулер

























тәуелділігін анықтау үшін, әртүрлі кернеулер кезінде бірнеше өлшеулер өткізіп, өлшеулер нәтижелерін 2.2 кестесіне еңгізу керек.

2.2 Кесте - Өлшеулер және есептеулер нәтижелері























Ескертулер

























2.2 Қауіпсіздік шаралары

2.2.1 Өлшеулер өткізгенде, көпірді реттеуідің және қосудың тәртібін жұмыс орнында қара.

2.2.2 «Аударылған» сызбамен жұмыс істегенде ерекше абайлы болу керек. Ол үшін, сынау кернеудегі барлық сымдар жерленділілген заттармен жанаспау және де оларға 100 ... 150 мм-ден кем емес қашықтыққа жақындамау керек, үлгілі конденсатордың жоғары вольтты қыспағының сымдары конденсатор қорабынан 100 ... 150 мм-ден кем емес қашықтықта орналасуы керек.

2.3 Есептің мазмұны

Зертханалық жұмыстың есебі бекітілген форма ( № 1 зертханалық жұмысқа арналған нұсқауға қара) бойынша орындалады.

Есеп қағазына, принципиалды сызбалардан (2.4 және 2.5 сурет) басқа, көпірді объектіге қосудың үш жұмыс сызбалары келтірілуі керек және оның біреуінде көпірдің басқару панелінің дәлме - дәл нақты суреті болу тиіс.

және графикалық тәуелділіктерін келтіру.

Қортынды ретінде, осы диэлектрлік шығындардың және диэлектриктердің физика – химиялық құрылымының теориясына сәйкес түсіндіру.



3 Зертханалық жұмыс
Қатты диэлектриктер үшін диэлектрлік шығындардың бұрыш тангенсін және диэлектрлік өтімділіктің температуралық тәуелділігін зерттеу

Жұмыс мақсаты: Р 502 айнымалы токтың көпірі көмегімен диэлектрик үлгілерінің сыйымдылығы мен диэлектрлік шығындардың бұрыш тангенсін өлшеу әдістерін меңгеру, сонымен қатар жиілігі 50 Гц кезінде қатты диэлектриктер үшін диэлектрлік өтімділігінің және диэлектрлік шығындардың бұрыш тангенсінің температуралық және басқа тәуелділіктерін анықтау.
3.1 Жұмыс бағдарламасы

3.1.1 Жұмыс орнында қауіпсіздік техникасының нұсқауымен танысу.

3.1.2 Өлшеу сызбалары мен зерттеуге арналған аппаратурамен танысу.

3.1.3 Диэлектриктің сипаттамасы ретінде сыналатын диэлектрлік өтімділік пен диэлектрлік шығындардың бұрыш тангенсінің мәндерін нақты білу және олар арқылы техникада қолданылу мүмкіндігін бағалау.

3.1.4 Әртүрлі температуралар кезінде диэлектрик үлгілерінің сиымдылығы мен өлшеулерін жүргізу.

3.1.5 Үлгілер сыйымдылықтарының өлшеу нәтижелері бойынша диэлектриктің диэлектрлік өтімділігінің мәнін есептеу.



      1. және тәуелділіктерін салу.

3.1.7 Эксперименттің нәтижелері бойынша келесіні анықтау керек:

а) зерттеліп жатқан диэлектрикте полярланудың қандай түрі артады;

б) қандай факторлар диэлектриктегі энергия шығындарын шарттайды;

в) қандай кернеуде (тұрақты немесе айнымалы) зерттеліп жатқан диэлектрикті техникада қолдану дұрыс;

г) жиіліктің қандай аралығында (айнымалы кернеу кезінде) диэлектрикті қолдану дұрыс.
3.2 Жалпы мәліметтер

Диэлектриктің диэлектрлік өтімділігі болып электр өрісіндегі диэлектрик полярлануының өлшемі саналады. Диэлектриктің полярлануы деп электр өрісінің әсерінен диэлектриктегі байланысқан электр зарядтардың ығысу процесін айтады.

Полярлану сандық жағынан электр ығысу ∆ шамасымен сипатталады, диэлектрик қимасының ауданынан 1 м2 бойымен электр өрісінің бағытына перпендикуляр ығысқан зарядтың шамасын көрсетеді. Электр ығысу ∆ электр өрісінің Е кернеулігінен және материалдың абсолют диэлектрлік өтімділігінің коэффициентімен сипатталатын диэлектриктің электр өрісінде полярлану қабілетіне тәуелді болады
(3.1)
Тәжірибеде, диэлектриктің электр өрісіндегі полярланудың өлшемі ретінде қатыстық диэлектрлік өтімділік саналады, ол мына қатыснастан анықталады
(3.2)
мұнда – вакуумның диэлектрлік өтімділігі, Ф/м.
Полярлану процесі әр диэлектрикте әртүрлі өтеді және диэлектрлік өтімділіктің әртүрлі мәндерін алуға қамтамасыз етеді.

Диэлектриктердің полярлануының электронды, диполды, ионды, сегнетоэлектрлік деген төрт басты түрі бар.

Диэлектрлік өтімділіктің шамасы бойынша диэлектрик полярлануының дәрежесінен басқа, техникадағы диэлектриктің физикалық – химиялық табиғаты туралы да пікір айтуға болады. Бұл сипаттама жаңадан алынған диэлектриктердің техникада қолданылуы туралы сұрақты шешкенде өте маңызды болып келеді. тәуелділігі полярлануы әртүрлі диэлектриктер үшін әртүрлі болады.

Біріншіден, диэлектрлік өтімділіктің шамасы бойынша диэлектрикті конденсатор жасауда қолдану мүмкіндігі, ал тәуелділігінен анықталатын полярлану түрі, диэлектрикті қоршаған ортаның ылғалдылығының әртүрлі әсерінен қолдану мүмкіндігі қарастырылады және де берілген диэлектрикті қолданғанда ылғалдылықтың әсерінен қорғану үшін қандай әдістер қолданылады. Қазіргі кезде техникада қолданылатын электроқшауланған материалдар бірнеше диэлектриктердің композициясы болып келеді, осы композицияның әрбіреуінде өзіне тән қасиеттері бар. Осындай электроқшауланған материал үшін анықталған тәуелділігі бойынша композициялық материал қандай диэлектриктің қасиетін анықтайтынын сынауға мүмкіндік береді.

Диэлектриктегі диэлектрлік шығындар деп электр өрістің әсерінен уақыт бірлігінде сейілетін энергияны айтады. Диэлектрлік шығындарды шарттайтын негізгі факторлар:

а) диэлектриктің өткізгіштігі;

б) диэлектриктің полярлануы;

в) ауалық қосылулардың иондалуы.

Диэлектриктердегі энергия шығындары айнымалы және тұрақты кернеулерде байқалады. Тұрақты кернеуде диэлектрлік шығындар тек қана өткізгіштікпен сипатталады, ал айнымалы кернеу кезінде, жоғарыда аталған барлық үш факторлар да әсер етуі мүмкін.

Диэлектрлік шығындардың сипаттамасы ретінде диэлектрлік шығындардың бұрыш тангенсі саналады. көрсеткіші диэлектрлік шығындардың коэффициенті болып келеді және диэлектрлік шығындардың қуатын анықтауға арналған төменгі формуладан шығады


(3.3)
мұнда Ра – электрлік шығындардың қуаты;

U – диэлектрик үлгісіне немесе оқшауламаға жұмсалған кернеу, В;

ω – айнымалы токтың шеңберлік жиілігі;

С – электроқшауламалық құралымның немесе диэлектрик үлгісінің сиымдылығы, Ф;



– толық токтың және сыйымдылықты токтың векторлары арасындағы ығысу бұрышы.

Өлшеулер кезінде U, С және ω шамаларын тұрақты деп санап, диэлектрлік шығындардың Р қуаты tgσ шамасына тәуелді болады


(3.4)
Бұл өрнек әртүрлі факторлардан тәуелділігін талдауға өте қолайлы.

Қазіргі кезде диэлектрлік шығындардың қуаты Ра нақты оқшаулама үшін анықталмайды.

Оқшауламаны қолданудың үлкен тәжірибесі негізінде, эксплуатациядағы оқшаулама үшін шектеулі жіберілген мәндерін анықтау болып табылады. ең кіші мәніне газды диэлектриктер ие, ол тең (иондалу жоқ болғанда). Қатты және сұйық диэлектриктер үшін кең шектерде өзгереді. Мысалы, полярлы емес диэлектриктерде (слюда және керамиканың кейбір түрлері) . Бұндай материалдар радиоэлектроникада кең қолданылады. Жоғары кернеуде электртехникалық материалдар қолданылады, олардың тең. диэлектриктер тек қана төмен кернеулерде қолданылады, ал жоғары мәндерде, диэлектриктер тұрақты кернеуде ғана жұмыс істеу үшін жарамды.
3.3 Жұмысты орындау тәртібі

3.3.1 Жұмысқа дайындалу.

Зертханалық жұмысқа дайындалу кезінде:

а) зерттеуге арналған аппаратура мен өлшеу сызбалармен танысу;

б) қондырғының сызбасын салу;

в) зерттеу үшін арналған диэлектрик үлгілерімен танысу және диэлектрлік өтімділікті есептеу жолымен анықтау үшін қажетті диэлектрик үлгісінің параметрлерін анықтау.

3.3.2 Экспериментті жүргізу.

Эксериментті жүргізу кезінде:

а) зерттелетін үлгілерді термостат ішіне орнатып, сәйкес қысқыштарға қосу;

б) оқытушымен көпірді қосу және оның жұмысын тексеру;

в) қоршаған ортаның температурасы (20  5 оС) кезінде үлгінің және сыйымдылығын өлшеу, нәтижелерін кестеге еңгізу;

г) термостатты қосып, (40 ± 5) о С температурасын орнату керек. Зерттелетін үлгілерді берілген температурада 20 минут үстап, кейін олардың сыйымдылықтарын және өлшеу;

д) температурасы (60 ± 5) о С және (80 ± 5) о С кезінде үлгілердің және сиымдылығын 20 минут өткеннен кейін өлшеу.

е) өлшеуіш көпірді және термостатты өшіру.

3.3.3 Эксперименттің нәтижелерін өңдеу.

Үлгінің өлшенген сыйымдылығының мәні келесі қатынастан анықталады


(3.5)
мұнда Со – көпір сызбасындағы үлгілі сыйымдылық;

R4 – айнымалы ток көпірінің бір иығының кедергісі;

R3 – сыйымдылықты өлшегенде көпір тепе - теңдікке жеткен кезден есептелетін кедергі.

Қатысты диэлектрлік өтімділік келесі формуламен анықталады


(3.6)
мұнда S – үлгі электродтарының ауданы, см2;

d – диэлектрик қалыңдығы, см;

С – диэлектрик үлгісінің сыйымдылығы, пФ.

Эксперимент пен есептеулердің нәтижелерін кестеге еңгізу. Әр диэлектриктің үлгісі үшін ε = f (t) және tgσ = f (t) графиктерін салу.

Салынған, ε = f (t) және tgσ = f (t) графиктері бойынша әр зерттелулі диэлектрикте полярланудың қандай түрі артатынын дәлелдеу.

4 Зертханалық жұмыс
Қатты диэлектриктердің электр беріктігін анықтау

Жұмыс мақсаты: тұрақты және айнымалы кернеулер кезінде қатты диэлектриктерді электр беріктігіне сынау процесімен тәжірибелік танысу.
4.1 Жұмыс бағдарламасы

4.1.1 Жұмыс орнындағы қауіпсіздік техникасының нұсқауымен танысу.

4.1.2 Қатты диэлектриктерді электр беріктігіне сынау кезінде қолданылатын электродтардың құрамымен танысу.

4.1.3 Қатты диэлектриктердің тесіп өту механизмімен танысу.

4.1.4 Кернеудің аз уақыт әсер етуі кезінде тесіп өту кернеуі мен тесіп өту кернеулігінің диэлектриктің қалындығынан тәуелділігін анықтау.

4.1.5 Нәтиже алуды талдау және сынаудан өткен диэлектриктерге қысқаша сипаттама беру.


4.2 Жалпы мәліметтер

4.2.1 Қатты диэлектриктердің тесіп өтуі. Қатты диэлектриктер жоғары кернеудегі электр аппараттарының негізгі оқшаулама материалы болып келеді. Қандай да бір диэлектриктің үлгісіне жұмсалған кернеу артқан кезде, біз кернеудің бір мәнін аламыз. Кернеудің осы мәні кезінде, диэлектрик өз көлемінің бір бөлігінде жұмыс істеуден бас тартады, сол кезде ол өзінің диэлектрлік қарама-қарсылығына, яғни өткізгіштікке айналады. Бұл кезде электродтар арасынан үлкен ток өтеді және үлгі қысқа тұйықталған болып қалады. Бұл құбылыты диэлектриктің тесіп өтуі деп атайды, ал осы құбылыс кезіндегі кернеуді тесіп өту кернеуі деп атайды.

Диэлектриктің тесіп өтуге дейін кернеуді үстай білу қасиетін электр беріктігі деп атайды.

Бұл қасиетті, тесіп өту кернеудің Uпр, үлгі қалындығына α қатынасымен сипаттауға қолайлы және оны тесіп өту кернеулігі дейді Епр [кВ/мм немесе кВ/см]


(4.1)
Электр беріктік диэлектриктің маңызды электр сипаттамасы болып табылады. Егер, диэлектрик немесе қанағаттанарлықсыз мәндеріне ие болса, онда ол жаман жұмыс істейді, ал егер Епр мәні қанағаттанарлықсыз болса, онда ол мүлдем жұмыс істеуден бас тартады, яғни тесіп өту пайда болады.

Қатты диэлектриктің тесіп өтуіндегі электр беріктігі, тесіп өту орны арқылы өтетін ток тоқтағаннан кейін де қалпына келмейді. Осы, сұйық және газ тәрізді диэлектриктердің, қатты диэлектриктерден маңызды айырмашылығы болып табылады.

Қатты диэлектриктің тесіп өту кернеулігі химиялық құрамынан, құрылымынан, қоспалардан және келесі физикалық жағдайлардан: қоршаған ортаның температурасынан, кернеудің әсер ету ұзақтығынан тәуелді болады.

Қатты диэлектриктің тесіп өтуі екі түрлі болады: жылулық және электрлік. Диэлектрлік шығындар мен өткізгіштік тогы арқасында айнымалы электрлік өрісте орналасқан қатты диэлектриктен жылу шығады және оның қабырғалары арқылы қоршаған ортаға таралады.

Егер, диэлектрикте пайда болатын жылу мөлшері мен қабырғалары арқылы қоршаған ортаға бөлінетін жылу арасындағы айырымы тұрақты болса, онда жылулық тепе-теңдігі пайда болады. Жылулық тепе-теңдік жағдайында диэлектрик ұзақ уақыт бойы жұмыс істей алады.

Жылулық тепе-теңдіктің бұзылуы кезінде, яғни диэлектрикте пайда болатын жылу, берілетін жылудан үлкен болса, онда жылулық тесіп өту дамиды.

Жылулық тесіп өту кезінде, электр беріктік қоршаған ортаның температурасы мен диэлектриктегі шығындар өскен сайын төмендейді, ал диэлектриктің жылуөткізгіштігін көтергенде, жылу беру жағдайларын жақсартқанда және электр өрістің әсер ету уақытын азайтқанда жоғарлайды.

Диэлектриктің қызуы тек – қана жылыстау токтарынан пайда болатындығынан, тұрақты кернеулік кезінде қатты диэлектриктің жылулық тесіп өтуінің аз мүмкіндігі бар, бірақ, тұрақты кернеуге айнымалы құрамын немесе оның гармоникаларын салған кезде, жылулық тесіп өтуге әкелуі мүмкін.

Қатты диэлектриктердің тесіп өтуінің электр түрі кернеудің қысқа мерзім әсер етуі кезінде және импульсті сипатқа ие кернеу кезінде орын алады.

Электр тесіп өтудің физикалық маңызы сыртқы электр өрісінің әсерінен диэлектрик атомдарының ядроларынан электрондардың ажырауынан тұрады. Диэлектриктегі электрон атом ядросымен серпімді күштермен байланысқан. Өрісті сала отырып, біз электронды ядродан басқа жаққа ығыстыра аламыз (электронды полярлану). Өте қатты өрісте электронды ядромен байланыстыратын серпімді күш жеңілген болады және өріс электронды үзіп бос етіп ажыратады. Диэлектрикте бос электрондардың жеткілікті мөлшерде пайда болуы үлкен ток береді, яғни тесіп өту.

Кернеу шамасына электрлік тесіп өту кезінде әсер ететін негізгі факторлар болып диэлектрик құрылымы, электр өрісінің пішіні және кернеу түрі саналады.

4.2.2 Өрістің тесіп өту кернеулігін өлшеу үшін арналған үлгілер мен электродтар келесі формула бойынша анықталатын


(4.2)
орташа тесіп өту кернеулікті анықтау кезінде қолданылатын қатты материалдардың үлгілері квадрат немесе шеңбер пішінді өлшеп қойылған тілімдер түрінде, жалпақ тілімдер немесе түтікшелер түрінде жасалады. Электродтар шеттеріндегі өріс біртекті емес болады, сондықтан тесіп өту үлгінің орта бөлігінде емес, ал электрод шетінде жиі болады.

Өлшеп қойылған және жалпақ үлгілер үшін арналған электродтар диаметрі 10, 25 немесе 50 мм болуы мүмкін. Тесіп өту орнындағы үлгінің қалыңдығы 2 мм аспау керек.

Барлық жағдайларда үлгінің өлшемі сынау кезінде үстінгі беті бойынша жабу болмағандай етіп алынады. Кейбір жағдайларда, жабуды алдын ала ескеру үшін оқшаулама материалдың үлгісін минерал майға еңгізу керек. Әдетте май, электр беріктік материалдардың (слюда, шыны) тесіп өту кернеулігін өлшегенде қоршаған орта сияқты қолданады. Диэлектриктің жалпақ үлгілерін қолданғанда өрістің Епр тесіп өту кернеулігін анықтау үшін электрод диаметрін электрод пен үлгінің шеті арасында маңызды аралық қалғандай етіп таңдайды. Шет аралығын анықтау үшін келесі өлшемдерді қолданады: егер үлгі ауада сыналса Ешет ар. = 5 кВ/см, ал майда сыналса Ешет ар. = 8 ... 10 кВ/см болады.

Үлгінің өлшемін электрод диаметрінен және шет аралығының шамасынан тәуелді 25...100 мм шегінде таңдау керек.

4.2.3 Жиілігі 50 Гц тұрақты және айнымалы ток кезіндегі тесіп өту кернеулігін өлшеу үшін арналған сызба.

Айнымалы ток кезінде сынау. Тесіп өту кезіндегі электр өрісінің кернеулігін 4.1 суретінде көрсетілген сызба бойынша анықтайды. Онда, жоғары кернеуді, кернеуді баяу реттеу үшін арналған құрылғымен және үлгінің тесіп өтуі кезінде жұмыс істеп қалатын автоматты ажыратқышпен жабдықталған жоғарлатқыш трансфоратордан алады. Бұл жағдайда, тесіп өту кедергісі үлкен болмағандықтан, екінші реттік орама қысқа тұйықталған болып шығады. Тесіп өту кезіндегі токты шектеу үшін тізбектей R қорғаныш кедергісі қосылады.




1 – дабылды шам; 2 – бұғаттау; 3 – жоғарлатқыш трансформатор; 4 – автотрансформатор; 5 – шектейтін кедергі;

6 – сыналатын бұйым; 7 – қоршау.


4.1 Сурет - Айнымалы ток кезінде тесіп өту кернеуін өлшеу үшін арналған принципиалды сызбасы
Үлгідегі Uпр кернеуін төменгі кернеу жағында орнатылған вольтметр арқылы өлшейді және ол трансформатордың екінші реттік орамасының кернеуімен өлшемделген.

Тесіп өтудің басталуы туралы вольтметр бойынша сынайды, себебі тесіп өту кезінде бірінші реттік кернеу төмендейді.

Тесіп өту кернеуін анықтау үшін құрылғыға келесі талаптар тізімі қойылады. Саналатын трансформатордың қуаты, тесіп өту кезіндегі кернеудің төмендеуі үлкен болмайтындай үшін, жеткілікті болуы керек. Жоғарғы кернеу 60 кВ болғанда, трансформатор қуаты 2 кВА төмен болмауы керек, ал 150 кВ кернеуінде – 8 кВА төмен емес болуы керек.

Тұрақты ток кезіндегі сынаулар. Тұрақты ток кезінде тесіп өтетін кернеуді жоғарыда бейнеленген айнымалы токтың жоғарывольтты қондырғылары бойынша анықтайды.

4.2 суретте көрсетілгендей, ол қосымша түзеткішпен және кернеудің лүпілін тегістейтін конденсаторлармен жабдықталған.

АТ – автотрансформатор; С – сүзгінің сыйымдылығы;

ЖТ – жоғарывольтты трансформатор; ӨШ – өлшемді шарикті разрядтауыш; Т – түзеткіш; R – шектейтін кедергі; СО – сыналатын объект.


4.2 Сурет - Тұрақты токтағы тесіп өту кернеуін анықтау

үшін арналған принципиалды сызба


Шамамен 75 кВ үлкен емес кернеулер кезінде түзеткіштің жартылай бір периодтты сызбасы қолданылады, одан артық кернеулер кезінде екі түзеткіші бар кернеуді екі есе жоғарлататын сызбасы қолданылуы тиіс.

Кей жағдайларда кернеуді төменгі кернеу жағында орнатылған вольметрмен өлшейді және ол түзетілген жоғары кернеудің мәндерімен өлшемделген болады. Мұндай топтауды үлгі қосылған кезде орындау керек. Бұл кезде үлгі оқшауламасының кедергісі Rиз < 109 Ом, ал сыйымдылығы С > 1000 пФ болуы керек. Түзеткіш ретінде кенотронды қолданған кезде, ондағы кернеудің кемуін ескеру керек. Сондықтан, тесіп өту кезіндегі кернеуді үлгінің қасындағы жоғарывольты вольтметр немесе шарикті разрядтауыш көмегімен өлшеу керек.

Тұрақты токта сынау кезінде түзетілген кернеудің лүпілдері 5% көп болмауы керек.

Шектейтін R кедергінің шамасы тесіп өту сынаулары үшін құрылғының жоғарғы кернеуінің 1 кВ-на 200 Ом-нан кем болмауы керек. Кернеуді сол немесе басқа әдіспен өлшегенде ±4% қателікпен жүзеге асырылуы керек. Тесіп өту кернеуін анықтағанда кернеу жатық немесе сатылы көтерілуі мүмкін.

4.2.4 Қысқа мерзімді тесіп өту кернеуі мен тесіп өту кернеулігінің диэлектрик қалыңдығынан тәуелділігін анықтау. Uпр = f (d) және Епр = f (d) анықтау үшін қалыңдығы шамалы материал үлгілерін қолдану керек. Мұндай материалдар – кабельді қағаз, жылтырсырлы мата және басқалары.

Диэлектриктің әрбір қалыңдығында тесіп өту кернеуін өлшеп, орташа мәнін табу керек


(4.3)
мұнда Uпр1, Uпр2, Uпр3 – әртүрлі үлгідегі тесіп өту кернеулерінің

мәндері, В.

Тесіп өту кернеуінің орташа мәнін біле отырып, орташа тесіп өту кернеулікті табуға болады
(4.4)
мұнда d – диэлектрик қалыңдығы, мм.

Өлшеулер, есептеулер және сынаулар нәтижелері бойынша диэлектриктердің электр беріктігі туралы қорытынды жасау.

Өлшеулер мен есептеулер нәтижелерін 4.1 кестеге еңгізу.

4.1 Кесте – Есептеулер мен есептеу нәтижелері



Диэлектрик

атауы


Қалындық

мм


Тесіп өту кернеуі

Eпр. ср

кВ/мм


Ескер-

тулер


Uпр1

кВ


Uпр2

кВ


Uпр3

кВ


Uпр4

кВ



























5 Зертханалық жұмыс
Трансформаторлық майдың және сұйық диэлектриктердің электрлік беріктігін анықтау

Жұмыс мақсаты: сұйық диэлектриктердің тесіп өту құбылысының физикалық негіздерін оқып үйрену. Трансформаторлық майды электр беріктігіне сынаған кезде тәжірибелік дағды алу және әдісті меңгеру. Жоғары вольтты жабдықтарда қолдану үшін майдың жарамдылығын және жұмыс кернеуінің шамасын анықтау.
5.1.1 Жалпы мәліметтер

Сұйық диэлектриктер (мұнай майлары, совол, октал, калории – 2, кремний және фторорганикалық сұйықтар) газдарға қарағанда жоғары электр беріктікпен ерекшеленеді. Сұйық диэлектриктерді тесіп өтудің келесі негізгі түрлері бар:

а) иондалған тесіп өту (максималды тазартылған сұйықтар үшін);

б) жылулық тесіп өту (техникалық сұйықтар үшін);

в) электр өрісі күшімен молекулаларын бұзумен шартталған электрлік тесіп өту.

Диэлектрлік сұйықтардың көпшілігі электр жабдықта жұмыс істегенде салқындататын және доға өшіретін ортаның электр оқшалауламасы функцияларын орындайды.

Сұйық диэлектриктер гигроскопты және ауа оттегінің, жоғары температура мен күн сәулесінің әсерінен әсіресе жылтырсырлы оқшаулама және металдармен жанасқанда тотығады. Бұл жағдайда пайда болатын және сырттан әкелінген қоспалар (әсіресе су, целлюлозды талшықтар, тұздар, сілтілер мен қышқылдар) электр беріктігін тез төмендетеді және электроқшаулама сұйықтардың тесіп өту механизмін күрделендіреді.

Электртехникасында трансформатор майы ең көп қолданылады (оның түрлері: конденсаторлы, кабельді), шекті типті метандық

Cn H(2n + 2), мұнайлы Cn H2n және хош иісті Cn H(2n + 2) сұйықты көміртектілердің қоспаларын өзімен көрсетеді және мұнайды өткізуінің бір фракциясының өнімі болып келеді.

Трансформатор майы – түссізден қою сарыға дейін түсті сұйық зат. Метанды және мұнайлы көміртектілердің негізінде ароматиктің үлкен пайыздық мөлшері бар майға қарағанда электр өрісінің әсеріне су тұрақты, бірақ тотығуға артығырақ тұрақты. Сондықтан, бұл майды трансформаторлардың жұмысында қолдану орынды болады, мұндағы электр өрісінің жұмыстық кернеулігі Еж оқшауламада үлкен емес, бактың жеткілікті толық емес, ал қыздыру температурасы едәуір болуы мүмкін.

Құрамында хош иісті көміртектілердің пайыздық мөлшері жоғары трансформатор майы, электр өрісінің әсер етуіне арттығырақ тұрақты, өйткені ароматиканың еркін байланыстары кезінде бөлінетін сутегін байланыстырады да, осымен газ бөлінуді тоқтатады. Сондықтан мұндай майды конденсаторларға сіңдіру немесе құю үшін қолдану орнықты, мұндағы кернеулік үлкен, ал ауаның жіберілуі конденсатор банкаларының жақсы қымтау әсерінен жойылады.

Көміртектілердің процесі газдардың пайда болуына және тұнбаның түсуіне әкеледі, ал қышқылдану процестерге әкелетін майды қыздыру қышқылдықтың өсуіне әкеледі, бұл соңғы кезде майдың электр қасиеттерін нашарлатады.

Басқа сұйық диэлектриктер сияқты, трансформатор майы өзінің электроқшаулағыш қасиеттерін қалпына келтіре алады. Бұл мақсатта электржабдықты қалыпты жұмыс істеуімен қамтамасыз ету үшін май сапасын кезеңді тексереді, керек кезде қоспалардан тазарады және құрғатады. Мемлекеттік стандарт жаңа майларда tgσ мәнін келесі шамалармен шектейді:

а) Т = 20о С болғанда, 0,15 ... 0,3 % көп емес;

б) Т = 70о С болғанда, 2,0 ... 2,5 % көп емес.

Епр электр беріктігі, оның оқшаулама қасиеттерін анықтайтын трансформатор майының ең маңызды сипаттамаларының бірі болып келеді және келесі формула бойынша анықталады


(5.1)
Uпр тесіп өту кернеуінің шамасы электродтардың пішіні мен өлшемінен, олардың арасындағы d қашықтықтығынан, сұйық диэлектриктің қысымы мен температурасынан, жұмсалған кернеуден және май ластануының дәрежесінен тәуелді.

Трансформатор майының электр беріктігімен едәуір дәрежеде май толтырылған аппараттарын тесіп өту кернеуін анықтайтындықтан, тәжірибеде электр беріктікті жаңа (жұмыс істемеген) сияқты, пайдаланып жатқан май үшін де анықтайды.

Трансформаторлық майдың электр беріктігінің нормалары 5.1 кестеде берілген.

5.1. Кесте Майдың сипаттамасы



Жұмыс істейтін кернеуі аппараттар үшін, кВ.

кВ/2,5 мм төмен болмайтын майдың электрлік беріктігі (стандартты әдіс).

Құрылғаннан кейінгі таза құрғақ май

Эксплуатациядағы май

6 кВ және төмен

35 кВ.


110 және 220 кВ.

330 кВ және жоғары.



25

30

40



50

20

25

35



45

Сынауды алу үшін, трансформаторлық майдың сынауы жауапты операция болып келеді және тек қана жазда құрғақ және қыста суық күндерде, 1 литрден кіші емес әдейі ыдыста (шыны, фарфорды) өткізіледі.

Жуылған ыдысты 110о С температура бойынша 2 сағаттан кем емес шкафта кептіреді, одан кейін баяу салқындатып, тығынмен жабады. Сынауды алғанша оларды ашуға рұқсат етілмейді. Сынауды алудың алдында кранды жақсылап тазартады және жуады (ол үшін кран арқылы 1,5 литр майды ағызады). Одан кейін банканы екі рет шаяды, үстіне дейін толтырады және жақсылап жабады. Ыдыстың температурасы ағызылатын майдың температурасынан 3 ... 5о С көп болмауы керек, ал сынақ кезінде бөлменің температурасына сәйкес болуы керек.

5.1.2 Трансформаторлық майды тесіп өтуге сынау. Электрлік беріктікке электроқшаулама сұйықтың, сонымен қатар трансформаторлық майдың сынауы АНМ – 80, АНН – 70, АМН – 60 аппараттарда өткізілуі мүмкін АНМ – 80 аппараттың принципиалды сызбасы 5.1-суретте көрсетілген.



1 – бұғаттауыш түйіспе; 2 – кернеудің реттегіші; 3 – автоматты ажыратқыш; 4 – жоғарывольтты трансформатор; 5 – майды сынау үшін арналған ыдыс.


5.1 Сурет – АИМ – 80 аппаратының принципиалды сызбасы
Қақпақ арқылы аппаратқа бекітілетін әдейі ыдысқа (0,5 л сыйымдылықпен) сыналатын май құйылады. 5.2 суретте көрсетілген диаметрі 2,5 мм келетін жездің екеуінен және қола электродтан құралатын ыдыстың ішіне разрядтауыш өндірілген. Ыдыс құрылғаннан кейін қақпақ жабылады, аппарат қосылады және электродтарда 1 ... 2 кВ/с жылдамдықпен кернеуді 0-ден тесіп өту мағынасына дейін көтереді.

Электродтар разрядтауыштарының арасында пайда болатын тесіп өту электрлік доға бойынша анықталады. Барлығы 6 сынақ өткізіледі, бірақ сынаудың тесіп өту кернеуі үшін ақырғы бес сынақтың орташа арифметикалық мәні алынады.

Әр тесіп өтуден кейін сынаудың келесі сынаққа өту дайындығы өндіріледі. Осы мақсатпен шыны таяқшамен разрядтауыштан күйюдің іздерін және газдың көпіршігін жояды, ал электродтан ысты. Майды араластырғанан кейін оны 5 ... 6 минут аралығында тұндыру керек және осыдан кейін келесі сынау орындалады.

5.2 Сурет – Сынау ыдысы


Сынаудың қорытындысын 5.2 кестеге еңгіземіз.

5.2. Кесте-Өлшемнің және есептеудің қорытындылары



Сынақтың №

1

2

3

4

5

6

Опр орташа мәні.

Тесіп өту кернеуі, кВ.























5.2 Есептің мазмұны

Есепті зертханалық жұмыс бойынша бекітілген қалыпта орындайды (№1 зертханалық жұмыстың әдістемелік нұсқауына қара).

Қорытындыда келесіні көрсету керек:

а) Uпр = f (W) тәуелділікті салу және оны түсіндіру;

б) сыналатын трансформаторлық майдың келесі пайдалануына жарамды ма және аппараттардың номиналды кернеуі қандай болуы керек;

в) майды сынау кезінде тесіп өтуінің түрін көрсет.



6 Зертханалық жұмыс
Қатты диэлектриктердің ылғалдылық жұтуын анықтау

Жұмыс мақсаты: қатты диэлектриктердің ылғалдылық жұтуын анықтау әдісін меңгеру және оқшауламаның ылғалдылықтан қорғау әдісімен танысу.
6.1 Жұмыстың бағдарламасы

6.1.1 Сынақтан өтетін материалдардың электрлік және физика – механикалық сипаттамаларымен танысу.

6.1.2 Салыстырмалы ылғалдылықта ұзақ уақыт болған электртехникалық материалдар үлгілерінің таразылауын жүргізу.

6.1.3 Ылғалдылық жұтудың коэффициентін анықтау және алынған қорытындылардың сараптамасын жүргізу.


6.2 Жалпы мәліметтер

Оқшауламаны қоршайтын ауа сұдың буын ұстайды. Оқшауламаның (диэлектриктің) бетіне қонған су диэлектриктің меншікті көлемдік және меншікті беттік кедергілерін күрт төмендетеді.

Ылғалдың әсер етуіне орнықтылық бойынша диэлектриктерді үш топқа бөлуге болады:

а) диэлектриктер ылғалдылықты жұтады және оны сулайды;

б) диэлектриктер ылғалдылықты жұтпайды, бірақ суланады;

в) диэлектриктер ылғалдылықты жұтпайды және онымен суланбайды.

Үшінші топтың диэлектриктері басқаларға қарағанда артықшылыққа ие, бірақ та олардың саны аз. Берілген топтардың келесі материалдары белгілі: парафин, церезин, фторопласт-4.

Басқа электроқшаулама материалдар ылғалдылықтың әсерінен өзінің электроқшаулама қасиеттерін нашарлатады. Бұл олардың ылғалдылығының сипаттамасы болып келеді.

Бетке тұнған ылғал – полярлану табиғатынан тәуелді материалдың сулануы. Бетінде белгілері қарама-қарсы иондар ауысатын иондалу полярлануы бар заттар өзінің бетіне ауадағы полярлы су молекулаларын тартады, ал олар өзімен қатар қалындығы бірнеше молекуладан тұратын ылғал оқшауламасымен қосылады (6.1-а сурет).

Өріс жоқ болғанда электронды полярлануға ие диэлектрліктер бейтарап бетке ие және судың молекуласын (6.1 сурет в) тартпайды. Сондықтан, иондық полярлануға ие диэлектрліктер сумен жақсы суланады, дипольды полярлануға ие диэлектриктер азырақ суланады, ал электрондық полярлануға ие (бейтарап диэлектриктер) диэлектриктер суланбайды.

Ылғалдылықтың диэлектрикпен жұтылуы материалдағы кеуектілікпен түсіндіріледі: макро, микро немесе субмикроскопиялық және гигроскопиялық немесе ылғалды жұтудың шамасымен сипатталады.





а) б) в)
а) иондық полярлануға ие диэлектриктер;

б) дипольды полярлануға ие диэлектриктер;

в) электронды полярлануға ие диэлектриктер.


6.1 Сурет – Диэлектриктердің сулану табиғаты
Берілген жұмыста ылғалдылықты жұту салыстырмалы ылғалдылықтың үш мәні бойынша анықталады:

а) бірнеше пайыздық салыстырмалы ылғалдылық кезінде;

б) қоршаған ортаның (бөлменің ішінде) салыстырмалы ылғалдылығы кезінде;

в) үлкен ылғалдылық φі = (95 ... 98) % кезінде.

Диэлектриктің ылғалдылық жұтуы ылғал жұту коэффициентімен сипатталады және келесі формуламен есептелінеді
(6.1)
мұнда Р1 – құрғақ үлгінің массасы, г;

Р2 – ұзақ уақыт ылғалдылық жағдайында болған сол үлгінің массасы, г.

Ылғалдылық жұтудың коэффициенті арқылы диэлектрик сапасының төмендеуін бағалауға болады. Толық гигроскопиялық емес материалдар үшін

G = 0, қатты гигроскопиялық материалдар үшін G 100%-ке дейін және одан да көп болуы мүмкін (мысалы, қатты қағаз үшін).


6.3 Оқшалаудың ылғалдылық сақтау әдістері.

Осы уақытта оқшауламаны ылғалдылықтан сақтаудың бірнеше әдістері ғана қолданылады.

6.3.1 Сіңдіру – оқшауламадағы кеуектерді гигроскопиялық емес және нашар гигроскопиялық қатты және сұйық диэлектриктермен толтырады.

Егер материалдың кеуектері сіңірілген массамен толтырылған болса, онда сұйық материалдың ішіне сіңіре алмайтыны және оның электрлік қасиеттері жоғары деңгейде орнықты сақталатыны ерте қарастырылған. Бұл, субмикрокеуектері (мрамор) жоқ материалдар үшін дұрыс болады, ал көптеген диэлектриктер үшін (субмикрокеуектері бар) электр қасиеттерінің нашарлауы көрінеді.

Сондықтан сіңдіру, қағаз, тоға, маталар және басқа целлюлозды материалдар үшін ылғалдылықтан қорғаушы бола алмайды.

Ылғал түріндегі сіңдірілген материалдың G коэффициенті құрғақ сіңдірілмеген материалға қарағанда үлкен болады.

6.3.2 Жылтырсырғыш – бұл сіңдірілген бұйымды қалындығы

0,1 ... 0,2 мм оқшаулама жылтырсырмен жабу. Бұл әдіс салыстырмалы ылғалдылық 10% кезінде керекті сенімді ылғал қорғаныс бермейді.

6.3.3 Пластмассамен қысымдау – бұл жылтырсырға қарағанда үлкен механикалық беріктікке ие, қалындығы 1 мм және одан көп қорғаныс қабатпен жабу. Бұл әдіс ауаның ылғалдылығы 80% кезінде сенімді қорғаныс береді, бірақ жоғары ылғалдылық ұзақ уақыт әсер еткенде тиімді емес.

6.3.4 Компаундпен құю – бұйымды қорғаныс металды қаптамаға орнатқаннан кейін жүргізіледі. Құйылатын массаның “компаундтың” қорғаныс қабаты 10 ... 20 мм дейін құрайды. Сонымен қатар, компаундпен бұйымның бетін жабуға болады, ол балқытқан компаундқа бұйымды батыру жолымен жүргізіледі.

Құю да, компаундпен жабу да ылғалдылықтың ұзақ уақыт әсер етуі кезінде сенімді ылғалдылық сақтаудың толық кепілдігін бермейді.

Осы уақытта құю үшін шамалы ылғал өтімділікке ие жаңа синтетикалық материалдар қолданылады.

Бірақ, жоғары сапалы ылғалдылық сақтау жаңа материалдарды қолдану ылғалдығы 100 % кезінде тек қана бір шама уақыт аралығында ылғалдылық сақтау қамтамасыз етеді.

Егер ылғалдылықтың әсері ұзақ болса, онда ол органикалық материалдан жасалған қабат арқылы өтеді.

Бұл ылғалдылық сақтау қабат ретінде қолданылатын диэлектриктердің ылғал өтімділігі нолге тең емес екенімен түсіндіріледі.

6.2 суретте көрсетілген материалдың ылғал өтімділік коэффициентімен сипатталады, ал қорғаныс материалдың қабаты арқылы өтетін сұйық булардың Qв саны келесі формуламен анықталады


(6.2)
мұнда S – ылғалдылық сақтау қабатының толық беті, мм2;

τ – ылғалдылықтың әсер ету уақыты, С;



– ылғал өтімділік коэффициенті;

∆Р – ылғалдылық сақтау қабатының екі жағындағы сұйық булар қысымдарының айырымы (∆Р = Р1 – Р2).



6.2 Сурет – Ылғалдылық сақтау қабат арқылы ылғалдылықтың өтуі
Ылғал өтімділік коэффициентінің шамасы (г/сағ ∙ см,

мм. сынап бағынасы бойынша) түрлі диэлектриктерде әр түрлі болады:

- парафин 5 ∙ 10-10;

- полиэтилен 3 ∙ 10-10;

- полихлорвинил 1 ∙ 10-2;

- пластмассалы фенопласт 3 ∙ 10-8;

- эпоксидті шайыр 5 ∙ 10-9;

- мұнайлы битум 1 ∙ 10-9;

- ацетилцеллюлозды жылтырсыр 2 ∙ 10-7.

6.3.5 Вакуум – қорғаныс бұйымды металды корпусқа еңгізіп тығыз қымтау қарастырылады, содан кейін металды қақпақ дәнекерленеді.

Егер дәнекерлеу жақсы орындалса, бұл әдіс абсолютті ылғалдылық сақтауды беру керек, өйткені металдар үшін ылғал өтімділік Р = 0 болады.

6.3.6 Диэлектриктердің ылғалдылық жұтуын анықтау. Сынау ылғалдылық әсеріне ұшыраған диэлектрик үлгілерінің үш тобы үшін өткізіледі.

Әр топ түрлі материалдардан (үштен аз емес) жасалған үлгілерден тұрады. Бір материалдың үлгісі үш топта да болуы керек.

Әр топтың диэлектрик үлгісінің қысқаша сипаттамасы.

Бірінші топтың үлгілері эксинаторда, ауаны силикогельмен немесе цеолитпен кептіруге ұсталынады. Эксинатордағы ылғалдылықты бақылау психометрмен жүзеге асырылады. Ол ылғи эксинаторда орналасады. Салыстырмалы ылғалдылық бірнеше пайыз шегінде болуы керек.

Екінші топтың үлгілері қоршаған ортаның ылғалдылығында ұсталынады, қоршаған ортаның ылғалдылығын бақылау стационар бөлмеде орнатылған психометрмен жүзеге асырылады.

Үшінші топтың үлгілері эксинаторда ауаның салыстырмалы ылғалдылығы кезінде ұлғайған ылғалдылық жағдайында ұсталынады.

Жұмысты орындау кезінде үш топқа да бірдей аналитикалық таразы арқылы үлгінің массасын өлшеп, ылғалдылық жұту коэффициентін (6.1) формула бойынша есептеу.

Өлшеулер нәтижесі бойынша сынақтан өткен диэлектриктер үшін G = f (і) тәуелділік графиктері салынады және диэлектрик кедергісіне ылғалдылықтың әсер ету көзқарасы бойынша әр диэлекрик үшін қысқаша сипаттама беру. Үлгілердің массасы термостатта сегіз сағат (120 ... 140)о С температурамен құрғатқаннан кейін анықталған.

Есептеулер мен өлшеулер нәтижесі 6.1 кестесіне еңгізіледі.


6.1 Кесте – Эксперименттер нәтижесі



Материалдың атауы

Құрғақ қалпындағы үлгінің массасы, г


Уақыт созылатын кездегі салыстырмалы ылғалдылық, %

Берілген ылғалдылық жағдайында болғаннан кейін үлгінің массасы, г

Үлгі массаларының

өсімшесі, г



Ылғалдылық жұтудың коэффициенті, %

Полярланудың ең мүмкін түрі

Ескетулер


























7 Зертханалық жұмыс
Аморфты диэлектриктердің жылуға төзімділігін анықтау

Жұмыс мақсаты: аморфты диэлектриктердің қыздыруға төзімділігін анықтау әдістерімен танысу және әдісті тәжірибелік меңгеру.
7.1 Жұмыстың бағдарламасы

7.1.1. Аморфты диэлектриктердің қыздыруға төзімділігін анықтау әдістерімен танысу.

7.1.2. «Сақина және шар» аспабымен танысу.

7.1.3. «Сақина және шар» әдісі бойынша аморфты диэлектриктердің жылуға төзімділігін анықтау.

7.1.4. Сынақтың қорытындысы бойынша битумның маркасын анықтау.
7.2 Жалпы мәліметтер

Диэлектриктердің қыздыруға төзімділігі ұзақ уақыт жұмыс істеген кезде рауалы температурасымен сипатталады және де ол диэлектриктердің негізгі сипаттамасы болып табылады. Әсіресе, қазіргі кезде электжабдықтар мен радиожабдықтардың жұмыс температурасы техниканың жаңа салалары дамығаннан кейін температураның өсуіне әкеледі.

Салыстырмалы тезбалқитын диэлектриктер үшін қыздыруға төзімділік балқыту температурасымен сипатталады, талшықтардың құлауы шартты әдісі бойынша немесе «сақина және шар» әдісімен анықталатын жұмсару температурасымен табылады.

Пластмассалар үшін қыздыруға төзімділік шамалы жүктемелер кезінде деформацияға әкелетін температура бойынша бағаланады, бірақ бөлменің температурасы кезінде деформацияға әкелмейді (Мартенс әдісі). Жоғарыда бейнеленген қыздыруға төзімділіктің әдістері электрмашина жасауда және аппарат құруда кең қолданылатын жұқа жапырақты және таспалық материалдар үшін ыңғайлы емес. Бұндай материалдар үшін әртүрлі температуралар кезінде механикалық беріктіктің қыздыру уақытынан тәуелділігін зерттеу керек.

Ұзақ уақыт қыздырған кезде механикалық беріктіктің рауалы төмендеуі пайда болмаған кезде температураны, машина және аппарат жасау үшін электроқшаулама материалдарының қыздыруға төзімділік сипаттамасы ретінде қабылдайды. 7.1 суретінде таспалы диэлектриктердің қыздыруға төзімділігін анықтау үшін графикалық мысалы келтірілген.

Мұндағы - үлгі ұсталынатын температуралар .


7.1 Сурет – Диэлектриктердің қыздыруға төзімділігінің графигі


7.3 Жұмысты орындау тәртібі

Бұл жұмысты орындау үшін келесі аспаптар мен материалдар қажет:

а) «Сақина және шар» аспабы;

б) электрлік плита;

в) термометр;

г) глицерин және тальк;

д) пышақтар;

е) мұнайлы битум

Жұмсарту температурасын 7.2 суретте көрсетілген «Сақина және шар» әдісімен анықтаймыз. Ол үш диск орнатылған металды тағаннан тұрады. Екі астынғы дисктер қашықтықта орналасқан. Ортаншы дискіде екі тесік бар, оларға ішкі диаметрі 15,88 мм және ұзындығы 6,25 мм жезді жүзікті орнатады.

Битум мен сақинаны ауада 30 минут ұстайды, ал битумның артығын пышақпен кеседі. Үстіңгі дискінің ортасында термометр орнатылатын тесік бар. Термометрдің сынапты шаригі 5 сақина діңгейіне сәйкес болуы керек. Битумның бетіне сынақ өткізу үшін әр сақинаның ортасына салмағы

3,45...3,55 г және диаметрі 9,53 мм тең болаттан жасалған шарикті орнатады.

Осыдан кейін, таған мен сақиналарды сумен толтырылған шыны түтікке салады да, термометрді орнатып шыны түтікті электр плитасына қояды. Қыздыру кезінде битум жұмсарады және бір температура кезінде салмақтың әсерінен шарик пен битум түседі де төменгі дискімен жанасады. Жанасу кезіндегі температураны битумның жұмсару температурасы ретінде қабылдаймыз. Оны, екі тәжірибенің орташа арифметикалық мәнін алып есептейді.



1- термометр; 2- шар; 3- сақина; 4- «сақина және шар» аспабы;

5-түтік; 6- су; 7- термометр мен дискілерді бекітетін таған.
7.2 Сурет – Суы мен түтікке батырылған «сақина және шар» аспабы
Есептеулер нәтижесін 7.1 кестеге еңгіземіз.

Жұмсару температура бойынша битум маркасын анықтаймыз.

7.1 Кесте – Есептеулер мен өлшеулер нәтижелері

Материал

Жұмсару температурасы

Ескертулер

1 үлгі

2 үлгі

3 үлгі

















8 Зертханалық жұмыс
Осциллографтың көмегімен материалдардың магниттік қасиеттерін зерттеу

Жұмыстың мақсаты: Осциллографтың көмегімен ферромагниттік үлгінің гистерезистік тұзағын алу және зерттелетін үлгінің магниттік сипаттамаларын зерттеу.
8.1 Жалпы мәліметтер

Материалдардың негізгі қасиеті, ол ферромагнетик емес материалға қарағанда, олардың магнит индукциясының В шамасы магнит өрістің кернеулігі Н шамасының бір мәні кезінде маңызды үлкен болады.

Ферромагнетиктерді кеңістікке еңгізгенде, оның атомдары біркелкі қалыпқа болады, осының салдарынан қосымша магниттік индукция ағыны пайда болды.

Ферромагнетик материалдағы нәтижелі магнит өрісін сипаттайтын магнит индукциясының В шамасы магнит өрісінің кернеулігінен Н тәуілді болды. Магнит өрісінің кернеулігі магниттеу тогымен және сол ток жерінен өткізгіштіктің құралымымен анықталады. Магниттік индукцияның В магнит өрісінің кернеулігінен Н тәуелділігі қисығымен беріледі.

Магниттік материалдардың тұрақты магнит өрісінде анықталған сипаттамасы статикалық, ал айнымалы магнит өрісінде анықталған сипаттамасы динамикалық деп аталады.

Статикалық сипаттамаларға және магнит материалдардың параметрлеріне келесі жатады:

а) негізгі магниттеу қисығы.

б) 8.1 суретте көрсетілген гистерезистің симметриялы шектік тұзағы. Оның ауданы заттың қайта магниттеуіне жұмсалған энергияға пропорционал.

в) салыстырмалы магнит өтімділігі , оның бастапқы және максималды мәндері 8.1 суретте көрсетілген.

Негізгі магниттеу қисығы бойынша негізгі қисықтың әр нүктесі үшін салыстармалы магнит өтімділігі мәнін анықтауға және тәуелділігін салуға болады (8.2 сурет).



8.1 Сурет – Гистерезис тұзағы



8.2 Сурет – Салыстырмалы магнит өтімділігі
В магнит индукциясы және Н магнит өрісінің кернеулігі келесі өрнекпен байланысқан
, (8.1)
мұнда - магниттік тұрақты, .

Магниттік материалдарды зерттеудің ең қарапайым түрі осциллографиялық әдісі болып табылады. Ол бізге жиіліктің кең аралығында динамикалық қисықтарды көзбен бақылап, суретке түсіруге мүмкіндік береді. Бұл әдістің жетіспеушілігі болып төмен дәлдік саналады, яғни В және Н мәндерін өлшегенде қателік 10% жетеді.

8.3 суретінде электронды осциллограф арқылы динамикалық сипаттамаларды анықтау сызбасы келтірілген. Осциллографтың X және Y кірістеріне екі кернеу беріледі, олар сәйкесінше магниттеу өрісінің кернеулігінің лездік мәніне және материалдағы В манит индукциясына пропорционал болады.





8.3 Сурет – Электронды осциллографты қосы сызбасы


Х кірісіндегі кернеу келесі формуламен анықталады
(8.2)
мұнда - магниттік күш желісінің орташа

ұзындығы, м;

W – орамдар саны;

- магниттеу өрістің лездік мәні;

dорт – үлгінің (сақинаның) орташа диаметрі, м.

Ү кірісіндегі кернеу келесі формуламен анықталады
(8.3)
мұнда - өлшеуіш орауыштың ЭҚК;

және - интегралды тізбегінің параметрлері, ;

- үлгі қимасының ауданы.

Сонымен, осциллографқа және кернеулерін жұмсаса, экранда динамикалық тұзақтың бейнесі шығады.


8.2 Жұмыс бағдарламасы

8.2.1 Сызбаны жинау (8.3 сурет)

8.2.2 Алдын ала үлгіні магнитсіздендіріп негізгі магниттеу қисығын алу.

8.2.3 Осциллограф экранында гистерезистің шекті тұзағын алуы және оны салу. Суретте коэрцитивті күшке Нс және қалдық индукцияға Вқал сәйкес нүктелерін белгілеу.


8.3 Жұмысты орындау бойынша нұсқаулар

8.3.1 Негізгі магниттеу қисығын салу. Негізгі магниттеу қисығы гистерезистің жеке тұзақтарының шындары бойынша салынады. Негізгі магниттеу қисығын алу үшін магниттеу тогын нөлден бастап баяу көтеру керек және шектік гистерезис қисығы шыққанға дейін гистерезис тұзақтарының шыңдар координаталарын алу.

Кем дегенде 5 нүкте алу керек. Жеке тұзақтардың шыңдар координаталарын 8.1 кестеге еңгізу.

8.1 Кесте – Есептеулер мен өлшеулер нәтижесі



Тұзақ номері

Өлшеулер нәтижесі

Есептеулер нәтижесі

Х, мм

Ү, мм

В, Тл

Н, А/м

1

2

3



4

5














8.3.2 Гистерезистің шектік тұзағын алу.

Шектік тұзақ токты әрі қарай көтергенде тұзақ тұрақты болып қалатын магниттелу тогына сәйкес келеді.

Шектік тұзақ ординат өсімен қиылысқанда Вқал қалдық индукция анықталады, ал абцисс өсімен қиылысқанда Нс коэрцитивті күш анықталады.

Есеп қағазына шектік тұзақты салу.

8.1 кестесі бойынша масштабта негізгі магниттеу қисығын салу.



Әдебиет

1 Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электро­


технические материалы.  М. : Энергия, 1985.  192 с.

2 КазарновскийД.М., Тареев Б.М. Испытание электро­


изоляционных материалов.  ГЭИ, 1963.  292 с.

3 Бабиков М.А., Комаров Н.С., Сергеев А.С. Техника высоких


напряжений.  М. : Госэнергоиздат, 1963.  С. 153-164.

4 Материаловедение и конструкционные материалы. Программированные задания для самостоятельной работы студентов.Республиканский издательский кабинет.  Алматы, 1993 г.

5 Основы электроизмерительной техники. Учебник для
техникумов/ под ред. Малиновского.  М.: Энергия, 1982,  392 с.

6 Справочник по электротехническим материалам. В 3-х


томах / под. ред. Корицкого и др. М. : Энергия, 1974.  152 с.

7 Тареев В.М. Электротехнические материалы.  ГЭИ, 1958.  309 с.

8 Электрические измерения. Учебник для вузов /под ред.
А.В.Фремке, Е.М.Душина  М. : Энергия, 1980,  392 с.

9 Шишин А.В. Электротехническое материаловедение.


Учебное пособие.  Новосибирск, 1997 г. 252 с.

Мазмұны


Кіріспе.....................................................................................3

1 Зертханалық жұмыс. Диэлектриктердің меншікті

көлемдік және меншікті беттік

кедергілерін анықтау..............................................................4



  1. Зертханалық жұмыс. Сұйық диэлектриктер үшін

және

тәуелділіктері нанықтау.......................................................12

3 Зертханалық жұмыс. Қатты диэлектриктер үшін

диэлектрлік шығындардың бұрыш тангенсін және

диэлектрлік өтімділіктің температуралық

тәуелділігін зерттеу...............................................................20

4 Зертханалық жұмыс. Қатты диэлектриктердің электр

беріктігін анықтау..................................................................25

5 Зертханалық жұмыс. Трансформаторлық майдың және

сұйық диэлектриктердің электрлік беріктігін анықтау......31



  1. Зертханалық жұмыс. Қатты диэлектриктердің

ылғалдылық жұтуын анықтау.............. ................................35

7 Зертханалық жұмыс. Аморфты диэлектриктердің

жылуға төзімділігін анықтау........................... ......................41

8 Зертханалық жұмыс. Осциллографтың көмегімен

материалдардың магниттік қасиеттерін зерттеу.................44

Әдебиет...................................................................................48






1   2


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет