Исследование электрической прочности диэлектриков

САНКТ−ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электрической изоляции,

кабелей и конденсаторов

ОТЧЕТ

о лабораторной работе № 3

«Исследование электрической прочности диэлектриков»

Работу выполнили студенты группы 3022/1     

           Дементьев М. М.

           Сморгонский А. В.

Соболев Б. С.

Работу приняла преподаватель

Санкт-Петербург, 2005 г.

1.  Цели работы:

-  ознакомится с основными представлениями о прохождении электрического тока через диэлектрик,

-  ознакомиться с методикой измерения объемного удельного сопротивления,

-  изучить факторы, влияющие на величину электропроводности электроизоляционных материалов,

-  ознакомиться с основными типами электроизоляционных материалов.

2.  Объекты исследования:

-  твердые диэлектрики из разных материалов.

3.  Перечень оборудования и приборов:

-  тераомметр,

-  электродная ячейка, помещенная в термостат (Рис. 1).

4.  Программа работы:

А) Определение удельного объемного сопротивления сухих диэлектриков при комнатной температуре.

Табл. 1 Результаты эксперимента и их обработка.

d₁ = 22 мм, d₂ = 20 мм.

Б) Исследование зависимости удельного объемного сопротивления диэлектрика от температуры.

Табл. 2 Результаты эксперимента и их обработка.

Образец – гетинакс.

Т, 0С	20	30	40	50	60	70	80	90	100
RV, Ом	1,7∙1010	1,9∙1010	2,1∙1010	1,9∙1010	1,7∙1010	9,9∙109	7,8∙109	6,5∙109	5,1∙109
ln(RV)	23,556	23,668	23,768	23,668	23,556	23,016	22,777	22,595	22,353

5. Выводы:

            1) Из табл. 1 видно, что в большинстве случаев, удельное объемное сопротивление сухих образцов больше, чем увлажненных. Это объясняется тем, что электропроводность диэлектрических материалов в большей степени определяется содержанием влаги в объеме образца.

            Иногда электроизоляционные материалы находятся в прямом контакте с водой, однако чаще всего источником влаги является обычный атмосферный воздух, относительная влажность которого может меняться в широких пределах от 20 до 100 %.

            В воде легко диссоциируют молекулы других веществ (прежде всего, электролитических примесей), что существенно увеличивает число свободных носителей заряда и, следовательно, повышает проводимость материалов.

            2) Влияние влаги на диэлектрик зависит и от того, каким образом вода входит в его структуру. Существуют две формы связи воды с твердыми веществами: сорбционная и химическая. В первом случае, вода не входит в его структуру, не вызывает необратимых явлений и ее присутствие или удаление не приводит к образованию новой структуры вещества. Химическая форма связи воды с диэлектриком приводит к получению новых веществ, различных по физическим свойствам, вызывает структурное изменение и перестройку кристаллической решетки. Промежуточное положение между  сорбционной и химической формами связи занимают вещества, в которых вода связывается с материалом, образуя водородные связи. К таким диэлектрикам относятся бумага, эфиры, целлюлозы и др.

            Кроме вида связи воды с материалом, большое значение имеет форма ее распределения. Форма распределения влаги в диэлектрике определяет его электрические параметры, поскольку систему с водяными включениями можно рассматривать как неоднородный диэлектрик с полупроводящими элементами. Поглощенная материалом вода может располагаться в виде сферических образований или в виде нитей и пленок.

            Лучшей влагостойкостью из исследованных материалов (см. табл. 1) обладает фторопласт, худшей – стеклотекстолит.

            3) Электропроводность твердых диэлектриков обусловлена как передвижением ионов самого диэлектрика, так и ионов случайных или технологических примесей, а у некоторых материалов может быть вызвана перемещением свободных электронов. Это происходит под влиянием флуктуаций теплового движения. При низких температурах передвигаются слабо закрепленные ионы, в частности, ионы примесей. При высоких температурах движутся ионы основной кристаллической решетки и свободные электроны.

            Кроме того, с повышением температуры происходит постепенная сушка увлажненного диэлектрика. Поэтому иногда при повышении температуры наблюдается рост объемного сопротивления, вместо ожидаемого спада.