Badanie rezystywności dielektryków ciekłych i stałych PDF

Preview

Summary

Badanie rezystywności dielektryków ciekłych i stałych/sprawozdanie u Pana Cypriana...

Description

POLITECHNIKA POZNAŃSKA Wydział Automatyki, Robotyki i Elektrotechniki

Ćwiczenie nr: 5 Temat: Badanie rezystywności dielektryków ciekłych i stałych

Rok akademicki: 2020/2021

Wykonawca:

Data Wykonania ćwiczenia

Studia: dzienne inżynierskie Nr grupy: E2/L3

Oddania sprawozdania

12.06.2021 14.06.2021 Ocena:

Uwagi:

Wstęp Rozróżniamy dwa rodzaje przewodzenia: skrośne i powierzchniowe. Obie wielkości są wielkościami umownymi, wyznaczanymi po czasie 1 min przepływu prądu. Wynika to z dość długiego ustalania się czasowego przebiegu prądu. Na przebieg prądu płynącego przez dielektryk składają się:  prąd absorpcji,  prąd ładowania,  prąd upływu. Przewodność materiałów izolacyjnych oznaczamy γ, natomiast rezystywność oznaczamy „ρ”:

ρ =1/ γ Rezystywność zależy od struktury materiału. Ilości i rodzaju zanieczyszczeń oraz od natężenia pola elektrycznego i czasu jego oddziaływania, ale również od temperatury, zawilgocenia. Przewodność właściwą możemy liczymy:

γ = n*q*υ [ S/m ] gdzie: n – koncentracja nośników q – ładunek przenoszony przez nośniki

υ – ruchliwość jonów określona stosunkiem prędkości jonów do natężenia pola elektrycznego wywołującego ich ruch. Przy ocenie rezystywności materiałów elektroizolacyjnych kierujemy się trzema wielkościami:  rezystywności wnętrzowej,  rezystywności skrośnej,  rezystywności powierzchniowej. Rezystancja skrośna Rv – stosunek wartości napięcia stałego doprowadzonego do próbki za pomocą elektrod, do wartości ustalonej natężenia prądu płynącego między elektrodami przez próbkę na wskroś bez uwzględnienia prądu płynącego po powierzchni. Jednostką rezystancji skrośnej jest [ Ω ] Rezystancja powierzchniowa Rs – stosunek wartości napięcia stałego doprowadzonego do próbki za pomocą elektrod, do wartości ustalonej natężenia prądu płynącego po powierzchni próbki. Jednostka jest [ Ω ] Rezystywność skrośna ρv – stosunek wartości natężenia stałego pola elektrycznego do wartości ustalonej gęstości prądu płynącego przez próbkę. Jednostką jest [ Ω*m ] Rezystywność powierzchniowa ρs – stosunek wartości natężenia pola elektrycznego do wartości gęstości prądu płynącego po powierzchni próbki. Jednostka jest [ Ω ] Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest wyznaczenie rezystywności skrośnej i powierzchniowej materiałów: a) Szkło b) Papier c) PCV oraz wyznaczenie rezystywności oleju w różnej temperaturze. Do wyznaczenia rezystywności skrośnej i powierzchniowej materiałów użyliśmy układu z trzema elektrodami. Pomiar wykonaliśmy przy napięciu 1kV. Schematy i układy pomiarowe

Tabele i przykładowe obliczenia Tabela rezystywności skrośnej

Napięcie pomiarowe [V] 1000 1000 1000

Materiał Szkło Papier PCV

Rezystancja w [GΩ] po 15 s po 60 s po 300 s 15 16 16 0,36 0,37 0,4 4,75 4,72 4,69

Rezystywność skrośna w [GΩ*m] po 15 s po 60 s po 300 s 10,589 11,304 11,304 7,826 8,043 8,695 67,118 66,694 66,27

Wsp. Absorpcji R60/R15 1,07 1,03 0,994

Przykładowe obliczenia : ρv =

R v∗π D2 4d

ρv =15000000000

[ Ω]∗3,14∗(0,06 [ m ])2 =10597500000[ Ω∗m]=10,589[ GΩ∗m ] 4∗(0,004 [ m ])2

R 60 −Współczynnik Absorpcji R 15 16 =1,07 15 Tabela rezystywności powierzchniowej

Materiał Szkło Papier PCV

Napięcie pomiarow e [V] 1000 1000 1000

Rezystancja w [GΩ] po 15 s po 60 s po 300 s 0,46 0,62 0,59 2,21 2,21 2,21 >3TΩ >3TΩ >3TΩ

Rezystywność powierzchniowa [GΩ*m] Wilgotność po 15 s po 60 s po 300 s względna 12,28 16,55 15,75 1,35 58,99 58,99 58,99 1 8,01E+13 8,01E+13 8,01E+13 1

Przykładowe obliczenia : ρs =Rs

π (D+t ) t

ρs =460000000

[ Ω]∗3,14∗( 0,06[ m]∗0,0008 [ m]) =12277400000 [Ω]=12,28[ GΩ ] 0,008[ m ]

R 60 −Wilgotność względna R 15

0,62 =1,35 0,46

Tabela rezystywności dielektryku ciekłego

Temperatura Wewnętrznej Sonda PTelektrody 100 [°C] [°C] 20 25 30 40 50 60

Nastawio na [°C] 20 25 30 40 50 60

Zewnętrznej elektrody [°C] 20 25 30 40 50 60

Rezystanc Rezystywno ja ść [Ω] [Ωm] 12,0E+9 81,4E+9 8,10E+9 54,92E+9 4,80E+9 32,54E+9 2,57E+9 17,42E+9 1,88E+9 12,75E+9 1,38E+9 9,36E+9

Przykładowe obliczenia : ρv =R v

C0 ε0

ρv =12,0 E+ 9

[Ω ]∗60 [ pF ] =81,4 E+9[ Ωm] 8,85

Tabela konduktywności

Temperatura oleju T °C

Temperatura Rezystanc Konduktywn oleju T ja R Rezystywność ρ ość σ K Ω Ωm 1/Ωm = S/m

20

293

12,0E+9

81,4E+9

12,3E-12

25

298

8,10E+9

54,92E+9

18,2E-12

30

303

4,80E+9

32,54E+9

30,7E-12

40

313

2,57E+9

17,42E+9

57,4E-12

50

323

1,88E+9

12,75E+9

78,5E-12

60

333

1,38E+9

9,36E+9

106,9E-12

Przykładowe obliczenia : 1[ °C ]=273 [ K ] 20 [°C ]= 293 [K ]

ln(σ) 2,51E+0 1 2,47E+0 1 2,42E+0 1 2,36E+0 1 2,33E+0 1 2,30E+0 1

1/kT

2,47E+ 20 2,43E+ 20 2,39E+ 20 2,32E+ 20 2,24E+ 20 2,18E+ 20

σ =1/ ρ

[ ]

S 1 σ= =12,3 E−12 m 81,4 E+9[ Ωm] ln (σ )=12,3E-12∗ln=−2,51E+01

1 1 =2,47 E+ 20 = kT 1,380649 E−23∗293 Wykresy : Wykres przedstawiający zależność rezystywności od temperatury

Wykres przedstawiający zależność ln(σ) od 1/kT. Z wykresu wynika, iż wartość energii aktywacji wynosi 0.7148858 eV.

Wykres pokazujący konduktywność oleju w zależności od temperatury

Wykres pokazujący rezystywność powierzchowną w zależności od czasu

Wnioski : Celem ćwiczenia było zbadanie rezystywności stałych dielektryków oraz zbadanie zależności rezystywności oleju od temperatury. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów oraz obliczeń wnioskuję, iż najwyższą rezystywność zarówno skrośną jak i powierzchowną posiada PCV. Najmniejszą rezystywność skrośną posiada papier, zaś najmniejszą rezystywność powierzchniową posiada szkło. Z badania oleju jasno wynika iż rezystywność maleje wraz ze wzrostem temperatury....