Meghatározása dielektromos szilárdság gáznemű dielektrikumokra - labor
A gáz-halmazállapotú dielektrikumok már nagy szigetelő tulajdonságok csak alacsony feszültségek. A szigetelő tulajdonságai a gáz annak a ténynek köszönhető, hogy az atomok és a molekulák a gázok a természetes állapotban semleges, töltés nélküli részecskék. Az intézkedés alapján a külső ionizálónál (térben és a napenergia sugarak, radioaktív sugárzás) az összes gáz egy kis mennyiségű, elektromosan töltött részecskéket elektronok és ionok egy kaotikus termikus mozgás, azaz a Ez történik a gáz ionizációja. Hatása alatt a külső elektromos mező előforduló rugalmas deformációja az elektron pályák az atomok és az elmozdulás relatív van azok magjaival. Ha egy gáz molekulában ionos szerkezetet struktúra, amely akkor fordul elő, mint ion elárasztásos egymáshoz képest. Ennek eredményeként, az elektronok és ionos polarizáció. Ha a gáz áll dipól-molekulák, és dipólus polarizáció lép fel. A polarizációs foka az atomok és molekulák a gáz jellemezhető dielektromos pronitsaemostyuε. A legtöbb gáz halmazállapotú dielektrikumok használt elektromos, polaritás és dielektromos pronitsaemostε≈1.
Ionizációs a gáz eredményezi, hogy a gáz lesz egy kis elektromos vezetőképesség. Egyidejűleg a gáz ionizációja történik, és rekombinációs a pozitív és negatív ionok alkotnak semleges molekulák és atomok. Alacsony térerősség tárolják közötti egyensúly a folyamat a ionizációs és rekombinációval.
2. ábra Dependence
feszültségű,
ppendIx térfogatra
Az áram-feszültség karakterisztika mutatja, hogy a térségben a gyenge elektromos mezőt a gáz jelenlegi arányosan növekszik az alkalmazott feszültség és Ohm törvénye figyelhető meg. A 2. ábrán, ez megfelel egy részét OA. A jellemzője ennek a része az, hogy amellett, hogy a a gáz ionizációja történik, rekombináció miatt előfordul, hogy szövetsége pozitív ionok és elektronok átesett folytonos véletlen hőmozgást. semleges gázmolekulák eredményeként kialakult a rekombináció. A fajlagos vezetőképessége a levegő a gyenge területeken mintegy 10-15cm / m.
A további növekvő feszültség közötti arányosságot az áram és a feszültség összeesik. Jelenlegi elkezd növekedni lassabb, mint a feszültség és áram-feszültség jelleggörbe kezd görbe (AB része a 2. ábrán). feszültség növekedése vezet az a tény, hogy ha egy bizonyos értékét vezetési áram értéke független a feszültség. Jelenlegi telítődés következik be, ami megfelel a vízszintes része a nap 2. ábra Ebben a régióban az összes töltött részecskék vannak, amelyek a szigetelő hatása alatt a külső ionizátorok, hordozza az elektromos mező, hogy az elektródák, nem rekombinálódnak. Az áram a dielektromos eléri a telítettséget. A telítési áram függ az elektródok közötti távolság a kondenzátor.
OC görbe áram-feszültség jelleggörbe megfelel a nem-én. Ahhoz, hogy megőrizze a nem-önkisülés megköveteli a folyamatos kialakulását a kisülési távolság töltött részecskék hatása alatt a külső tényezők. A gáz ionizációja történik elsősorban az elektronok, pozitív ionok alacsonyabb mobilitást.
A további növekedés a feszültség a töltött részecske sebessége növekszik élesen, úgy, hogy azok előfordulnak a gyakori ütközések semleges gáz részecskék. Ennek eredményeként, az elektronok elválasztott atomok és a kialakulását új elektromosan töltött részecskék: szabad elektronok és ionok. Ezt a folyamatot nevezzük ionizáció (EC rész), és okoz gáz bontásban. Az ionizáció az eljárással a kezdeti elektronok eredő külső tényezők, amelyek részt vesznek a további folyamán ionizációs, új elektronokat.
Az eredmény egy elsődleges elektrondonor lavina, amely sebességgel 105m / s mozog az anód felé. Az utat a lavina kialakult csatornákat, tagjai elektronok és pozitív ionok, amelyben a töltéssűrűség gyorsan növekszik, és éri el a maximumát élén egy lavina az anódon. A növekvő feszültség, nem önkisülés függetlenné válik. Önlemerülésnek létezhet hiányában a külső ionizálónál. Koncentrációjának növelése ionok és elektronok történik egyidejűleg miatt az új elemi folyamatok társított önkisülés.
Egyes típusú kisülő elektron lavina termelnek elektronok révén hatása a pozitív ionok a katódon. Attól függően, hogy a gáz nyomása, az ellenállást a külső áramkörben, a mértéke az inhomogenitása az elektromos mező és egyéb tényezők, különböző formái kisülés.
A bontás a levegő jelenlétében benne egyenletes villamos tér légköri nyomáson, nagy távolságok az elektródák között, de egy kis teljesítményű áramforrás, egy szikra történik. Az ilyen típusú kisülési, a különálló elektron lavina összeolvadnak és egy olyan folytonos csatornát. Több gyorsabban mozgó elektronok az anód felé, így csatorna főleg a pozitív ionok, és azt nevezzük szalagok. A szalagos meghajtó átkerül a katód sebességgel 106m / s. Amikor a szalag hajtás eléri a katód, és a villamosan vezető plazma csatornát lezárja a szikraköz, a formáció a fő áthaladását a szikra. Gáz letörési feszültség az a feszültség, amelynél az elektromos kisülést bekövetkezik. Ha az áramforrás feszültsége elegendő, a szikra kisülés mozoghat egy ív.
Gáz bontást egy nem egyenletes elektromos mező eltér a bontást egy egységes területen. A egyenetlen mező alakul ki a csúcs és a sík koaxiális hengerek között, a gömb alakú felületek, ha a köztük lévő távolság nagyobb, mint a gömb sugara.
Gáz bontást egy nem egyenletes elektromos mező fordul elő kisebb feszültséget bontása a gáz réteg egyenletes elektromos mező. Először jön részleges elektromos meghibásodási a gáz réteg az elektróda egy kisebb sugarú, mint a legnagyobb elektromos mező intenzitása figyelhető meg a felületen. Ha a feszültség kisülés jön létre a koronát. A további növekedés a feszültség válik korona elektromos kisülést, és kellő erő-forrás ív.
Egy homogén elektromos mező a t = constproboy gáznemű dielektromos fejezi ki a következő képlet:
gdeUpr = letörési feszültséget a gáz B réteg;
h-az elektródok közötti távolság, m;
Abban az alábbi 3. ábra a függőségét letörési feszültséget különböző gáznyomás működik a elektródok közötti távolság.
3. ábra A függőség a letörési feszültségét különböző gáznyomás működik a az elektródok közötti távolság
A villamos szilárdsága a gáz függ annak jellegét, a szerkezet a molekula. Elektromos gáz ereje erősen függ a sűrűség, azaz a által nyomása t = const: ezért a képlet kiszámításához használt levegő átütési feszültség
gdeUpr-letörési feszültséget egy adott hőmérsékleten és nyomáson;
UPro-letörési feszültséget normál körülmények között;
δ-levegő relatív sűrűség.
A relatív sűrűség kiszámítása a következőképpen történik:
A 3. ábra azt mutatja, hogy az átütési feszültség növekszik nyomását és növekvő réteg az elektródok között. Magasabb nyomás, a távolságot az egyes molekulák kisebb lesz, csökkenő átlagos szabad elektron ionizációs út, és a járulékos energia a töltött részecskék szükséges ionizációs nyerhető növelésével a térerősséget. (= 280 V vozduhaUpr), majd emelkedni kezd újra a régióban a rarefied gázt a nyomás csökken, és a második elektród közötti távolság letörési feszültséget a minimumra csökken. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a régióban a rarefied gáz drasztikusan csökkenti a az atomok és molekulák, amelyek tárgyak a ionizációs és következésképpen, a ionizáció folyamat zajlik magasabb feszültség.
4. ábra-függését a letörési feszültséget a levegő közötti csúcsa és a gép különböző polaritású a csúcs.
A egyenetlen mező a gázminta függ az elektródák polaritását. Ha a hegy egy pozitív töltésű és negatív töltésű sík letörési feszültség alacsonyabb lesz, mint a negatív töltésű tip. A az elektródák közötti távolság mindkét esetben változatlan.
Az ilyen függőség annak a ténynek köszönhető, hogy a széle körül a pozitív töltésű ionok felhalmozott és forgalmazott az irányt a negatív töltésű felületét. Ebben az esetben, a csúcs, mint nő a vastagsága a gáz, csökkentve a szikra kisülési út. Ahhoz, hogy növelje a letörési feszültségét dielektromos gáz- és elkerüljék a előfordulását elektromos Corona, éles szélek az elektródák kell kerekíteni.
IzmenenieEprvozduha egységes mező változást rasstoyaniyahmezhdu elektródok az 5. ábrán látható
5. ábra a levegő-függése az elektromos ellenállás a az elektródok közötti távolság a homogén mező normál ± 50 Hz., T = 20 ° C, mPa r≈0,1.
Abban a kis távolságok az elektródák között van egy jelentős növekedés a villamos szilárdság a levegő. Ez azért van, mert a fejlesztés az ionizációs folyamat nehéz, mert a kis teljes hossza átlagos szabad elektron útját. Mivel a bontást a folyamat gáz történik nagyon gyorsan, a értéke átütési szilárdság (letörési feszültség vagy gáz rés) alatt váltakozó feszültség csúcsértéke határozza meg:
A gyakorlatban előforduló esetek megoszlása a gáz a határon szilárd dielektromos. A példa lehet képviseli formájában egy lapos kétrétegű kondenzátor változó rétegvastagság és a relatív permittivitás. Mivel gázok alacsonyabb dielektromos pronitsaemostεi alacsonyabb elektromos szilárdságú, ők hátrányban. A dielektromos rétegek egy nagyobb dielektromos pronitsaemostyuεstremyatsya leterhelő és elmozdulás része a feszültség rétegek mensheyε. A letörési feszültséget a levegő a határfelületen a szilárd dielektrikum lehet kevesebb, mint a letörési feszültség az ugyanolyan távolságra a gáz hiányában szilárd dielektromos (lásd. 6. ábra).
6. ábra függése átfedési feszültség
légvonalban különböző anyagok
összehasonlítva a letörési feszültséget
megfelelő légrés.
bontásban a légrés
porcelán, üveg rossz kapcsolat
Mivel a villamos szilárdsága levegő kicsi, a gáz, hogy növelje a szigetelést alkalmazott magas sűrített gázok, például a kén-hexafluorid. Főbb jellemzői kén-hexafluorid (SeF6): sűrűség-6700 kg / m3-t = 00Cip = 0,1 MPa; dielektromos pronitsaemostε ha p = 1,0021 = 0,1 MPa; Elektromos prochnostEpr = 7,2 MV / m.
Szintén nagy dielektromos szilárdság szigetelő gázt magasabb ívoltó teljesítmény. Köszönhetően annak tulajdonságait hexafluoridot alkalmazunk kapcsolókat nagyfeszültségű kábelek, kapcsolóberendezések.
Leírás A laboratóriumi beállítás
Sematikus ábrája a laboratóriumi beállítási vizsgálatra szigetelők ábrán mutatjuk be a 7.
7. ábra vázlatos diagramja A telepítés AII 70 AC feszültség izmereniyaUprna
A vizsgálati berendezés a következőket tartalmazza:
QF1-megszakító;
TV1-szabályozó transzformátor;
TV2-kenotron izzószál transzformátor;
TV3-teszt transzformátor feszültség növelésével;
Működési elv tesztelésére szolgáló berendezés a szigetelő típusú All-70.
IzmerenieUpr mintákat folyékony és szilárd anyag végezhető létesítmények által sorozatban gyártott.
Tesztelésére szolgáló berendezés típusától AII-70 szigetelés meghatározott leniyaUpr anyagok és tesztelése kábel szigetelése. A maximális feszültség a vizsgálat során a váltakozó áram 50 kV és 70 kV egyenáramú nagyfeszültségű transzformátor 2 KW.
Feszültség a hálózaton keresztül a blokkoló kapcsolatok és biztosítékok juttatni a szabályozó transzformátor TV1, munkavállaló folyamatosan változtatható feszültséget és a szálat transzformátor kenotron TV2. Inclusion nagyfeszültségű hajtjuk beépítésével automatikus vyklyuchatelyaQF1 amelynek három tekercseléssel; közülük kettő sorba vannak kapcsolva (egy kapcsoló van párhuzamosan zaschityS2). A nyitott pozíció kapcsoló megfelel az „érzékeny” Protection automata működik a bontás az AC oldalon, és maradjon bekapcsolva áram az az egyenirányított feszültség nem haladja meg az 5 mA. Amikor pereklyuchatelS2 zárva készült „durva” védelem automatikus nem váltja ki rövidzárlat magasnak, és marad, ha a magas oldali kimeneti feszültség 50 kV nem haladja meg a 2 kW-ot. Ezt az üzemmódot nem tart tovább 1 percnél. Feszültségének mérése a minta végzett voltmetromkVklassa 1.5 a kisfeszültségű oldalon, van beosztva kilovolt. Kondenzátorok. A elleni védelmet szolgáló túlfeszültség a primer tekercs. a szekunder feszültség a nagyfeszültségű transzformátor az inaktív módban nem különbözik a szinuszos több mint 5% szinuszos feszültség görbét. RezistorR1 védi a transzformátor túlterhelés ellen bontását mintát. A berendezésnek van egy edénybe elektródák szabványos vizsgálati folyékony anyagot. Vizsgálatok egyenárammal előállított útján félhullámú egyenirányító, amely azért alkalmazzák, hogy kenotronVL1; a mintán alkalmazott egyenfeszültség a negatív polaritású. Ha meg kell mérni a szivárgási áram, erre a célra az anód mikroampermetrPA1 lánc. Túlterhelés elleni védelem mikroampermérő végezzük razryadnikaFV1, sönt C3 kondenzátor és soprotivleniyaR2. A berendezés el van látva egy kontroll, őr és a földelő utáni eltávolítására töltést a vizsgálati minta és a földelés a nagy kimeneti feszültség. A hiba a vizsgálat mérése feszültség nem lehet nagyobb, mint ± 2%.
Vizsgálatok használja ezt a készüléket lehet tenni a következő három mód.
Test 1.Kratkovremennoe egyenirányított feszültség 70 kV feszültséggel időtartama legfeljebb 10 perc időközökben 3 perc.
2.Prodolzhitelnoe teszt egyenirányított feszültség akár 8 órán keresztül.
3.Kratkovremennoe teszt 50kV AC feszültség időtartama az nem több, mint 1 perc 5 perces időközönként.
Ismeri a rendszert, a laboratóriumi körülmények között, megvizsgálja a készüléket, és működése a FIA-70 készülék.
Való felvétel előtt a laboratóriumi beállítás a hálózat tegye a következőket:
a) kössük össze az elektródákat nagyfeszültségű tüskék.
b) létrehozni egy előre meghatározott távolságot az elektródák között.
c) állítsa az autotranszformátor gombot a nulla pozícióba
d) tartalmazza a laboratóriumi környezetben, egy hálózatban az automatikus vklyuchatelyaQF1. A autotranszformátor kiigazítás TV1 változik a feszültség nullától a letörési feszültséget sebességgel 1 kV / sec. Mivel a letörési feszültségét a legnagyobb vezetékes voltmérő a bontást pont. Miután a bontást a fogantyú automatikus transzformátor TV1 nullázott, és tiltsa le a telepítést.
3. Távolítsuk el a leírt eljárással zavisimostUpr = f (H) a levegő egyenletes elektromos mező. Átütési feszültség határozza meg a távolságot a lapos elektródok 0,5, 1, 1,5, 2,0, 3,0 és 4,0 cm-es. A vizsgálati eredményeket a 1. táblázat.
1. táblázat eredményei vizsgálata az elektromos erejét levegő egyenletes villamos tér (sík - sík)
A az elektródák közötti távolság H, m