Учебно-методический комплекс по дисциплине «электротехнические материалы»

Задание 1. Построит график зависимости ТКε_r=f(t) для неполярных диэлектриков. Для этой цели определяется показатель преломления при различных температурах.
Таблица 1

№	t^0C	N	ε=n^2
1 2 3

Задание 2. Определение ТКε_r для полярных диэлектриков.
ПРИМЕЧАНИЕ: После каждого измерения коэффициента преломления жидкости, поверхность призмы тщательно очищают чистой тряпкой, смоченной водой или спиртом и затем вытирают салфеткой или тряпочкой.
Контрольные вопросы

1. 
   Что такое показатель преломления ?
   
2. 
   Как устроен рефрактометр?
   
3. 
   Что такое ТКε_r
   
4. 
   Что такое поляризация.
   

Литература
1. Богородицкий Н.П., Посынков В.В., Фареев Б.М. Электротехническиематериалы.
Л. Энергоатомиздат, 1985.
2. Kаmolоv Sh.M., Аxmеdоv А.Sh. Elеktrоtеxnikа mаtеriаllаri. O’qituvchi, Tоshkеnt. 1994.
3. Kаmolоv Sh.M., Аxmеdоv А.Sh. Dielеktriklаr. O’qituvchi, Tоshkеnt. 1990.
4. Казанцев А.П. Электротехнические материалы. – Минск. Дизайн ПРО,
1998.


Практическое занятие №4
Изучение диэлектрических свойств газообразных диэлектриков
План занятия
1.Внешняя изоляция материалов
2.Пробой газа
Пробой газа обусловливается явлением ударной и фотонной ионизации.
Внешней изоляцией во многих видах электротехнических конструкций: в трансформаторах, конденсаторах, на линиях электропередачи – служит воздух. Электрическая прочность воздуха в нормальных условиях невелика по сравнению с Епр большинства жидких и твердых диэлектриков. Небольшое количество содержится в газе положительных и отрицательных ионов и электронов, находящихся как и нейтральные молекулы газа, в беспорядочном тепловом движении, при наложении поля получают некоторую добавочную скорость и начинает перемещаться в направлении поля или в противоположном, в зависимости от знака заряда. При этом заряженная частица газа приобретает дополнительную энергию.
W = qUλ
где q – заряд, Uλ – падение напряжения на длине свободного пробега λ.
Если поле достаточно однородно, то можно получить
Uλ = Еλ
где Е – напряженность поля. Отсюда
W = Eqλ (1)
Добавочная энергия заряженных частиц сообщается молекулам, с которыми они сталкиваются. Если эта энергия достаточно велика, происходит возбуждение атомов и молекул связанное с переходом электрона на более удаленную от ядра орбиту, или даже ионизация молекул, т.е. их расщепление на электроны и положительные ионы. Условием, определяющим возможность ионизации является
W≥WИ (2)
причем W включает в себя и энергию теплового движения, обычно небольшую при нормальной температуре. Из формул (1) и (2) имеем:
Eqλ≥WИ (3)
Энергию ионизации WИ обычно характеризуют ионизационным потенциалом:
UИ = WИ/q (4)
Ионизационный потенциал различных газов лежит в пределах от 4 до 25 В, что соответствует энергии ионизации от 4 до 25 эВ. При заданных значениях давления газа и температуры ударная ионизация начинается при определенной напряженности поля, поскольку q и λ постоянны для каждого газа. Эта напряженность поля Е называется начальной напряженностью.
Скорость электрона (км/с), прошедшего без столкновений разность потенциалов U (вольт), определяется выражением:
V≈600√U (5)
Подставляя в эту формулу ионизационные потенциалы, видим, что электрон ионизирует газовые молекулы, когда скорость его движения свыше 1000 км/с.
Обычно пробой газа совершается практически мгновенно: длительность пробой газа при длине промежутка 1см составляет 10-7 – 10-8 сек. Чем больше напряжение, приложенное к газовому промежутку, тем быстрее может развиться пробой. Если длительность воздействия напряжения очень мала, то пробивное напряжение повышается. Это повышение обычно характеризуют коэффициентом импульса
β = Uпр/Uпр50
где Uпр – пробивное напряжение при данном импульсе, Uпр50 – пробивное напряжение при постоянном или переменном напряжении, частотою 50Гц; коэффициент импульса β резко неоднородных электрических полях может доходить до 1,5.
При малых расстояниях между электродами наблюдается значительное увеличение электрической прочности. Это явление можно объяснить трудностью формирования разряда при малом расстоянии между электродами.
Электрическая прочность газа в сильной степени зависит от его плотности (т.е. от давления, если температура постоянна). При малых изменениях температуры и давлении газа пробивное напряжение пропорционально плотности газа. Поэтому для расчета пробивных напряжений воздуха применяется формула
Uпр = Uпр оζ (6)
где Uпр – пробивное напряжение при данных температуре и давлении, Uпр об – пробивное напряжение при нормальных условиях (t=200C и р=0,1мПа), ζ – относительная плотность воздуха рассчитанная по соотношению: