Устройство и принцип работы стенда
1 Стенд состоит из двух устройств, измерительного и высоковольтного, соединенных между собой блокировочным 14 и измерительным 13 кабелями. Внешний вид устройств приведен на рис.5 – рис.4.
2 На передней панели устройства измерительного расположены цифровой индикатор выходного напряжения 15, кнопка «ПУСК» 17, кнопка «СБРОС» 19, соответствующие светодиоды, сигнализирующие о нажатии кнопок «ПУСК» 18 и «СБРОС» 20, и светодиод индицирующий событие пробоя 16.
На задней панели устройства измерительного расположены гнездо блокировки сети «БЛОКИРОВКА СЕТИ».
Рис.5. Устройство измерительное. Вид спереди.
3 Сверху на устройстве высоковольтном расположена измерительная головка 1 для измерения толщины образца с ручкой коррекции установки «0» 7 и рычагом перемещении подвижного стержня 2. Внутри устройства высоковольтного расположена измерительная камера, в которую введен подвижный стержень измерительной головки 3. На стержне испытательные электроды четырех типоразмеров 4 и 5, которые меняются посредством вращения.
Электроды измерительного стержня электрически соединены с корпусом (общим проводом) устройства высоковольтного и клеммой защитного вмонтированным электродом 6, на который подается положительный испытательный потенциал.
Внутри измерительной камеры расположено устройство крепления испытуемого образца, которое состоит из прижимной планки 10 и прижимных винтов 9, и две стойки с винтами предварительной установки «0» 8 измерительной головки. Измерительная камера снаружи закрыта прозрачным защитным щитком 11, который при открывании блокирует, посредством вмонтированного в измерительный блок концевого выключателя.
Рис.6. Устройство высоковольтное. Вид спереди.
4 Устройство измерительное служит для измерения и индикации испытательного напряжения, а также для управления работой устройства высоковольтного.
В устройстве размещены источники питания, необходимые для работы самого устройства измерительного и для работы устройства высоковольтного, генератор медленно нарастающего напряжения, которое управляет преобразователем напряжения в устройстве высоковольтном, устройство выборки и хранения, необходимое для фиксации напряжения пробоя, схема управления и аналого-цифровой преобразователь.
5 Устройство высоковольтное служит для получения высокого напряжения, измерения толщины тонких испытуемых пленок с помощью измерительной головки, а также как защитная камера для проведения экспериментов.
В устройстве высоковольтном размещены преобразователь напряжения, высоковольтный делитель напряжения, и система блокировки сети, другой для блокировки генерации генератора в преобразователе напряжения. Преобразователь напряжения управляется с помощью медленно нарастающего напряжения, подаваемого с устройства измерительного. С высоковольтного делителя измеряемое напряжение поступает на устройство измерительное.
Подготовка стенда к работе
1 На подвижном стержне измерительной головки в устройстве высоковольтном отпустите крепежный винт и путем вращения установите вертикально вниз один из четырех испытательных электродов 4, 5 (рис. 6), закрутите крепежный винт (замена вышедших из строя электродов производится путем их вывинчивания).
2 Произведите грубую установку "0" головки измерительного блока путем вращения регулировочных винтов 8 (рис. 6), расположенных на опорных стойках измерительной камеры.
3 Опустите защитный щиток измерительного блока и произведите точную установку "0" измерительной головки путем вращения ручки коррекции 7 (рис. 6).
4 Включите шнур питания в сеть 50 Гц, 220 В, переведите сетевой выключатель устройства измерительного в положение "Включено". При этом должен светиться индикатор выходного напряжения 15 (рис. 2) и показывать нулевые значения всех трех цифровых разрядов.
5 Проверьте работу блокировки питания высоковольтного блока защитным щитком измерительного блока, для чего поднимите вверх защитный щиток. При этом индикаторы выходного напряжения высоковольтного блока должны погаснуть. Опустите вниз защитный щиток - индикаторы высоковольтного блока должны засветиться.
6 Подготовьте образец диэлектрического материала к испытаниям.
Порядок работы
1 Выключите питание стенда с помощью сетевого переключателя устройства измерительного.
2 Плавно поднимите защитный щиток устройства высоковольтного.
3 Вращением винтов 9 (рис. 6) поднимите прижимную планку устройства крепления образца 10 (рис. 6).
4 Легким нажимом на боковой рычаг 2 (рис. 6) поднимите подвижный стержень вверх и введите между электродом и столом измерительной камеры
испытуемый образец, после чего плавно отпустите боковой рычаг головки
5 Вращением винтов опустите прижимную планку устройства крепления образца.
6 Плавно опустите защитный щиток устройства высоковольтного.
7 Зафиксируйте значение толщины образца по показаниям индикатора измерительной головки.
8 Включите питание стенда с помощью сетевого выключателя устройства измерительного.
9 Нажмите и отпустите кнопку "ПУСК" устройства измерительного. При этом на цифровом индикаторе будут отображаться значения линейно нарастающего испытательного напряжения и будет гореть соответствующий светодиод.
10 При возникновении пробоя (начинает мигать светодиод "ПРОБОЙ" и срабатывает звуковая сигнализация) зафиксируйте показания цифрового индикатора (гарантированное время фиксации значения напряжения пробоя 5 с).
Примечание: для предотвращения преждевременного выхода стенда из строя, при достижении значения испытательного напряжения 25 кВ и отсутствии пробоя образца, необходимо нажать на кнопку "СБРОС".
Измеренное значение напряжения записать в таблицу 1.
Таблица 1.
| Форма электрода | Напряжение пробоя Uпр, кВ | ||||
| «игла» | |||||
| «дуга» | |||||
| «полудуга» | |||||
| «плоский» |
11 Нажмите и отпустите кнопку "СБРОС" высоковольтного блока. При этом показания цифрового индикатора обнуляются, и загорится светодиод "СБРОС".
12 Выключите питание стенда с помощью сетевого выключателя устройства измерительного.
13 Плавно поднимите защитный щиток устройства высоковольтного.
14 Вращением винтов поднимите прижимную планку устройства крепления образца.
15 Легким нажимом на боковой рычаг измерительной головки поднимите подвижный стержень вверх и сместите испытуемый образец для получения новой точки пробоя.
16 Повторите последовательно операции согласно пп. 5-15 данного раздела. Образец подвергать пробою в пяти точках.
17 Измерения производить для четырех типов электродов. При смене испытательного электрода, повторите операции по пп.1–3 раздела «Подготовка стенда к работе».
18 По окончании работы стенд должен быть отключен от питающей сети, текущий испытательный электрод 4, 5 должен касаться электрода 6 (рис. 6) (между ними не должно быть образца), а защитный щиток опущен вниз.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Часть 3. Определение электрической прочности твердых диэлектриков
1. Определить электрическую прочность измеряемых образцов в отдельных точках при использовании различных типов электродов по формуле
, где
- напряжение пробоя испытуемого образца,
h – толщина испытуемого образца.
2. Определить среднюю диэлектрическую прочность материала при использовании различных типов электродов.
3. В выводе проанализировать влияние формы электрода на электрическую прочность диэлектрического материала.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое поляризация и диэлектрическая проницаемость? Как они связаны между собой?
2. Какие основные виды поляризации наблюдаются у диэлектриков?
3. Как изменяется диэлектрическая проницаемость при различных видах поляризации при изменении температуры диэлектрика?
4. Как изменяется диэлектрическая проницаемость при различных видах поляризации при изменении частоты приложенного напряжения?
5. Дайте понятие электропроводности диэлектриков.
6. В чем отличие электропроводности диэлектриков в постоянных и переменных электрических полях?
7. Что такое диэлектрические потери и почему они возникают?
8. С помощью электрической схемы замещения и векторной диаграммы, построенной для неё, дайте понятие угла диэлектрических потерь.
9. Пробой в жидких, твердых и газообразных диэлектриках.
10. Классификация диэлектриков.
11. Дайте характеристику различным диэлектрическим материалам (трансформаторное и конденсаторное масла, битумы, смолы, лаки, компаунды, волокнистые материалы, слоистые пластики).
ЛИТЕРАТУРА
1. Материаловедение. Технология конструкционных материалов : Учеб. пособие / Под ред.В.С.Чередниченко. - 4-е изд., стер. - М. : Омега-Л, 2008.
2. Лахтин Ю.М. Материаловедение : Учебник / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. - 3-е изд.,перераб.и доп. ; Репр.изд. - М. : Альянс, 2013.
3. Журавлева. Электроматериаловедение. – М .:ПрофОбрИздат, 2002
4. Справочник по электротехническим материалам. Т.1, 2, 3.
5. Электротехнический справочник, Т.1.