Установка должна быть выполнена с учетом требований, относящихся к установкам высокого напряжения, т.е. испытательное поле имеет сеточное ограждение, на входной двери установлены блок-контакты, имеется световая сигнализация о наличии на испытательном поле, имеется защитное устройство, закорчивающее конденсатор С в промежутках между измерениями. Соединительные провода должны быть в исправном состоянии. Изоляция должна поддерживаться на должном уровне и систематически проверяться. Особое внимание следует обратить на заземление схемы.
Рис.3. Принципиальная схема установки для измерения удельного объемного сопротивления плоского диэлектрика
Оборудование и принадлежности
1. система из трёх измерительных электродов;
2. образец плоского диэлектрика для испытания;
3. штангенциркуль для измерения толщины диэлектрика, диаметра d1 - измерительного электрода и d2 – внутреннего диаметра «кольцевого» электрода;
4. электростатический киловольтметр;
5. магнитоэлектрический гальванометр типа М-195 с постоянной по току С1 = 4,0 ·10-9 А/мм;
6. регулируемый источник высокого напряжения постоянного тока.
Порядок выполнения
Задание 1
Для определения ρv собирается схема согласно рис.2, а и рис.3.
Перед началом измерений необходимо:
1. С помощью штангенциркуля измерить толщину плоского диэлектрика, замерить диаметры d1 и d2 электродов, подсчитать площадь измерительного электрода. Получить задание у преподавателя на проведение измерения: величины напряжения, количество повторных измерений. Все данные занести в таблицу 1.
2. Включить автомат А и убедиться в нормальной работе оптической системы гальванометра, киловольтметра.
3. Включить пускатель (кнопка пуск на передней панели стенда) и убедиться что блокировка двери работает исправно и что закорачивающее устройство выполняет свои функции четко, а именно раскорачивает конденсатор С во время замыкания блокирующих контактов и кнопки пуск, и закорачивает конденсатор при нарушении любого контакта в блокировки цепи.
4. Убедиться в отсутствии токов утечки между электродами установки и на землю, для чего:
а) проверить что наконечники В, Г и З не подключены и их разделяют воздушные промежутки,
б) поставить переключатель шунта Rш в положение n = 100,
в) подключить схему автоматом А, закрыть дверь и нажать на кнопку пуск. Установить по киловольтметру напряжение 1 кВ,
г) постепенно переводить переключатель шунта с контакта n = 100 до контакта n = 1, непрерывно наблюдая, не смещается ли на шкале гальванометра световая “метка”. “Метка” должна оставаться на месте. Если “метка” смещается, установка неисправна – обратиться к лаборанту.
д) при отсутствии токов утечки переключатель вернуть в исходное положение и отключить установку от сети.
5. Смонтировать на испытательном стенде образца электроды согласно рис.3 для измерения ρv.
6. Произвести измерения, для чего:
а) включить автомат А,
б) подать замыкание кнопки “ПУСК” (при замкнутой двери) и регулировкой автотрансформатора установить заданное преподавателем напряжение на образец,
в) если отклонение “метка” мало или отсутствует совсем, то переводя переключатель Rш постепенно с контакта на контакт,
г) снять напряжение с образца, нажав кнопку “СТОП” и дождаться момента, когда “метка” вернется в исходное (нулевое) положение,
д) снова подать напряжение на образец, нажав кнопку “ПУСК”, включив одновременно секундомер и через 60 секунд, считая с момента подачи напряжения, отсчитать и записать отклонение “метки” и шунтовый коэффициент n в таблицу напряжения.
Повторить измерения с пункта 6 “г”.
На последующих значениях напряжения измерения производить с пункта 6 “б”.
Задание 2
Для определения удельного поверхностного сопротивления собирается схема (рис.2, б). Провести измерения согласно п.6.
Данные измерений занести в табл.1.
Таблица 1
Результаты измерений удельного объемного и удельного поверхностного
сопротивлений плоского образца диэлектрика
| Наименование образца | U, В | h, м | d1, м | d2, м | α, мм | n - | Расчетные данные | Справочные данные | ||
| ρv, Ом·м | ρs, Ом | ρv, Ом·м | ρs, Ом | |||||||
Задание 3
1. Определить удельное объемное сопротивление плоского образца диэлектрика в зависимости от напряжения. Повторность измерений при каждом напряжении задается преподавателем.
2. Определить удельное поверхностное сопротивление в зависимости от напряжения.
3. Построить графики снятых зависимостей и дать краткое объяснение характеру этих зависимостей.
4. Сравнить полученные результаты со справочными и литературными данными.
5. Результаты расчетов и справочных данных занести в табл.1.
6. Провести оценку погрешностей измерений.
Содержание отчёта
1. Цель работы.
2. Принципиальная схема установки.
3. Основные характеристики измерительных приборов. Расчетные формулы, использованные в работе.
4. Таблица экспериментальных и расчетных данных.
5. Графики снятых зависимостей.
6. Выводы по работе. Сравнительная оценка испытанных материалов.
ВОПРОСЫДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Чем определяется электропроводность идеального технического диэлектрика?
2. От чего зависит электропроводность диэлектриков?
3. Объясните физическую сущность явления поляризации диэлектрика?
4. Дайте определение и объясните физическую сущность тока абсорбции и сквозного тока.
5. Схема определения ρv и ρs и в каких единицах измеряется ρv и ρs диэлектриков?
6. Какова зависимость ρv и ρs твердых диэлектриков от температуры, влажности и напряжения?
7. Объясните принципиальную схему установки для измерения удельного объемного сопротивления плоского диэлектрика?
8. Чем объяснить снижение сопротивления диэлектрика при повышении приложенного к нему напряжения?
9. Почему ток протекающий через диэлектрик при переменном напряжении больше, чем при постоянном?
Литература
1. Колесов В.А., Колесов. Материаловедение и технология конструкционных материалов, 2004 г.
2. Богородицкий Н.П. и др. Электротехнические материалы. – М.: Энергия, 1987.
3. Конструкционные и электротехнические материалы: Учеб для ВУЗов / В.Н. Бородулин, А.С. Воробьев, С.Я попов и др.; под ред. В.А. Филикова. – М.: Высш. Шк., 1990. -296 с.
4. Козарновский Д.М. Испытания электроизоляционных материалов, Энергия, 1980. - с. 20-28.
5. И.И. Алиев, С.Г. Калганова. Электротехнические материалы и изделия. Справочник. Москва: Радиософт, 2005. -253 с.
6. Пасынков В.В. Материалы электронной техники. М.: Высшая школа,1980
7. Корицкий М.В. Основы физики и диэлектриков. М.: Энергия 1970.
8. Моряков О.С.Материаловедение (для технических специальностей): Учебник для ВУЗов.- М: «Академия», 2010г. – 256с.
9. Стерин И.С. Материаловедение: Учебник для ВУЗов.- М: «Дрофа», 2010г. – 374с.
10. Научно-технический журнал «Вопросы материаловедения» №1(77)2014г ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей»» 142с.
11. Бондаренко Г.Г. Материаловедение: учебник для бакалавров/ Г.Г. Бондаренко, Т.А. Кабанова, В.В. Рыбалко; под ред. Г.Г.Бондаренко. -2-е издание - М.: Издательство Юрайт, 2014.- 359с.-Серия: Бакалавр. Базовый курс.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ОБЪЕМНОГО И ПОВЕРХНОСТНОГО
СОПРОТИВЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Методические указания к выполнению лабораторной работы
по курсам «Электротехническое и конструкционное материаловедение»
Составила: КАЛГАНОВА Светлана Геннадьевна
Рецензент Ю.С. Архангельский
Редактор