Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни "Матеріали мехатронних пристроїв", страница 4

-  вивчити лекційний матеріал за темою лабораторної роботи;

-  вивчити викладений у методичних вказівках резонансний спосіб визначення електричної міцності діелектричних матеріалів; зрозуміти порядок роботи на лабораторній установці;

-  звернути особливу увагу на застережні заходи при роботі на установці;

-  підготовити протокол для запису результатів; отримати у викладача допуск до виконання роботи і завдання з досліджуваних матеріалів.

-  при підготовці до лабораторної роботи необхідно ознайомитися з теоретичним матеріалом, що викладений у [6, с. 182...223, 7, с. 89...105.].

1.3 Опис лабораторної установки

Схема включення пробійно-досліджувальної установки ілюструється на рис. 1.1 (1 – лабораторна пробивна установка ПІУ-лаб; 2 – приспособлення для установки зразків; 3 – кожух із діелектричного матеріалу, який попереджує доступ до частин приспособлення, що знаходиться під високою напругою; 4 – досліджуваний зразок; 5 – ванночка для рідкого діелектрика; 6 – нагрівач; 7 – термопара).

Рисунок 1.1 – Схема пробійно-досліджувальної установки

Студентам потрібно знати, що електрична міцність діелектрика – одна із основних йогопараметрів, яка характеризує працездатніть у зовнішньому електричному полі. Внаслідок цього, що діелектрики складаються із атомів і молекул, енергія іонізації яких має кінцеве значення, або іонів, енергія зв’язку яких у твердому тілі також кінцева, ці діелектрики мають кінцеву електричну міцність. Останнє означає, що при визначеній різниці потенціалів V_пp, яка прикладена до електродів, які замикають між собою досліджуваний зразок діелектрика, наступає пробій цього зразка. Електрична міцність – це відношення

                                                   ,                                  (1.1)

де h – відстань між електродами.

Пробій газоподібного діелектрика розвивається за рахунок іонізації складових його атомів молекул. Явище пробою газу залежить від ступеня однорідності електричного поля, в якому здійснюється пробій.

Однорідне поле може статися між плоскими електродами зі закругленими краями, а також між сферами, якщо відстань між ними не більше їх діаметра. Між електродами раптово виникає іскра, яка потім переходе в дугу, якщо джерело напруги має достатню потужність. На малих відстаннях між електродами електрична міцність значно збільшується, що пояснюється важкістю формування розряду.

Пробій газу в неоднорідному й однорідному полях помітно розрізняється. Неоднорідне поле виникає між двома вістрями, вістрям і площиною, проводами, між сферичними поверхнями при відстані між ними, яка перевищує радіус сфери й т.д. Особливістю пробою газу в неоднорідному полі є виникнення часткового розряду у вигляді корони в місцях, де напруга поля досягає критичних значень, із подальшим переходом корони в іскровий розряд і дугу при збільшенні напруги.

У твердій діелектриці розрізняють наступні види пробою: електричний (пов’язаний із процесом іонізації), тепловий (обумовлений електричними процесами, які супроводжують нагрівання) і електрохімічний (який викликаний електрохімічними процесами розкладу діелектрика).

Пробій технічно чистих рідких діелектриків пояснюється частковим перегріванням рідини й закипанням в областях міжелектродного простору, який містить найбільшу кількість домішок.

Порушення електричної міцності зразка починається звичайно з електричного пробою. Інтенсивне нагрівання викликає електрохімічні процеси і прискорює формування провідного каналу.

У неоднорідних діелектриків при повторюваних вимірах спостерігається суттєве розкидання значень електричної міцності. Це викликано тим, що в даному випадку механізм пробою має статистичну природу. Тому вимір електричної міцності проводять із посередництвом великої серії досліджень того самого зразка.