Мета роботи. Визначати діелектричну проникність і кут діелектричних втрат електроізоляційних матеріалів різного складу.
Теоретичні відомості. Відносна діелектрична прони-кливість # 949; є однією з найважливіших характеристик електроізоляційних матеріалів. Її величина визначає значення ємності об-зразків матеріалу або електроізоляційної конструкції (ізолятора, конденсатора, кабелю та інших). Визначивши відноси-тільну діелектричну проникність і помноживши її на електричні-кую постійну # 949; 0 = 8,66 × 10 -12 Ф / м, отримуємо абсолютну діелек-тричних проникність матеріалу
де # 949; - діелектрична проникність. Величину ємності З плоского конденсатора, можна висловити через абсолютну діелектричну проникність.
де S - площа однієї металевої обкладки, см 2;
h- - товщина діелектрика, см. формулу (2.2) можна переписати у вигляді:
З виразу (2.3) випливає, що діелектрична проникність - величина, що визначає здатність матеріалу утворювати електрич-ний ємність. Найменшою діелектричної проникністю володіє вакуум (# 949; = 1), діелектрична проникність повітря # 949; = 1,00058. Великими значеннями діелектричної проникності мають рідкі та тверді діелектрики, у яких # 949; = 2-9.
У деяких твердих діелектриків, званих сегнетоелектрі ками, діелектрична проникність при кімнатній температурі до-з Тігана дуже великих значень (# 949; = 1500 - 7500). Це дозволяє виготовляти з них електричні конденсатори дуже малих роз-рів.
Під діелектричними втратами розуміють зазвичай величину мод-ності, що розсіюється в електричної ізоляції, що знаходиться в пере-менном електричному полі. Застосовувані електроізоляційні матеріали не однаковою мірою здатні до подібного розсіюванню. Толь-ко ідеальний діелектрікможет утворити електричну ізоляцію, через яку під дією змінної напруги буде прохо-дить чисто реактивний, ємнісний струм. В ізоляції ж з реальних матеріалів ток I. поряд з ємнісної складової Ic. матиме і активну складову Ia. яка і визначає величину діелектричних втрат: P = U Ia. Тому вектор струму опе-Режан вектор напруги U на кут # 966; <90° (см. рис. 2.1). Угол δ, дополняющий угол до 90°, называется углом диэлектрических потерь, потому что чем больше этот угол, тем больше составляющая Iа и, следовательно, диэлектрические потери Р. Диэлектрические потеря Р (Вт) в образце электроизоляционного материала или в изоля-ции какой-либо конструкции с ёмкостью С(Ф) при действующем значе-нии переменного синусоидального напряжения U (В) и круговой частоте ω (сек -1 ) вычисляются по формуле:
Звідси випливає, що втрати визначаються величиною тангенса кута діелектричних втрат tg # 948 ;, що є тому важливою ха-рактеристики як діелектриків, так і ізоляції конструкцій, в осо-сті працюють при високих напругах і частоті і тангенс кута діелектричних втрат і діелектрична проникність діелектриків залежить від різних чинників, наприклад, частоти (f) прикладеної напруги, температури діелектрика і т.д. Яскраво виражена залежність tg # 948; від величини прикладеної напруги спостерігається у ізоляції, що містить газові включення при доста-точному їх обсязі.
Пристрій установки. У комплекс установки (рисунок 2.2) входять: міст змінного струму 1; індикатор нуля змінного струму 2; портативний генератор сигналів синусоїдальної фор-ми з діапазоном частот від 20 Гц до 200 кГц. Кожна установка представлена окремим блоком, які з'єднуються сполучними ка-белями. Є спеціальний кабель для під'єднання досліджуваного об-зразків (ІС). Діапазони вимірювання моста по ємності (С) від 0,01 до 100 мкФ, по послідовної провідності G1 від 10 -4 см до 10 см, по паралельній провідності G2 від 10 -4 см до 1 см. Врівноважені-вання моста по провідності і ємності виробляється вручну за по-ники зовнішнього нульіндікатора (2), що входить в комплект моста.
визначення # 949; і tg # 948; досліджуваних матеріалів шляхом вимірювання їх електричних параметрів засноване на уявленні про еквівалентність електричним процесам і подвійному електричному шарі таких електричних величин, як ємність і опір (прово-ність).
Конструктивно міст виконаний у вигляді настільного лабораторного приладу, забезпеченого ручками для перенесення, На передній пане-ли моста розташовані перемикачі декад магазинів послідовник-ний (G1), паралельної (G2) провідності і ємності (С), з по-міццю яких виробляється зрівноважування вимірювальної ланцюга моста. Відлік показань до розмірності проводиться по цифровим табло, розташованими над органами управління магазинів. Досліджуваний зразок за допомогою кабелю підключається до мосту. У лівому верхньому куті розташований стрілочний прилад «mV» для контролю амплітуди напруги змінного струму на об'єкті і ручка потенціометра «U об'єкта» для попереднього встановлення необхідної амплітуди. Зліва від магазину паралельної провідності (G2) розташований верти-кальний ряд перемикачів «Схема заміщення». У лівому нижньому куті розташований перемикач «Піддіапазони I, II, III, IV».
На задній стінці зліва направо розташовуються тумблер вклю-чення мережі «мережу 220 В 50 ГЦ», висновок мережевого шнура, запобіжник «IA», високочастотний роз'єм «Генератор» для підключення генератора, «Вхід X» для подачі напруги на розгортку променя нульіндікатора по осі «X», високочастотний роз'єм «ВПЕ» для подключе-ванні допоміжного поляризующего електрода досліджуваного образ-ца і введення вхідного кабелю.
Нульіндікатора змінного струму - виборчий, електронно-променевого призначений для застосування в якості покажчика рівноваги в мостових, компенсаційних та інших вимірювальних схемах.
Нульіндікатора має давши каналу X і У, по каналу У нульіндікатора має симетричний і несиметричний щодо корпусу нульіндікатора вхід.
Робочий діапазон частот каналу У від 20 Гц до 200 кГц.
Похибка шкали частоти настройки не більше ± 5% від установ-ленного значення частоти. На лицьову панель нульіндікатора виведені наступні органи індикації, контролю і управління.
а) перемикач чутливості з відповідними межами чутливості «хв», «-90 кВ», «-60 кВ», «-30 кВ», «макс» - для регулювання чутливості нульіндікатора,
б) тумблер для перемикання виду амплітудної характеристики «лин» - лінійна і «лог» - логарифмічна,
в) тумблер для включення фільтра 50 Гц «Фільтр 50 Hz»;
г) кнопковий перемикач для включення необхідного поддіапазо-ні частот "Піддіапазони";
д) ручка "Налаштування" для плавкою настройки індикатора на частоту в даному піддіапазоні;
е) ручка посилення по каналу X "посилення X";
ж) ручка для регулювання яскравості електронно-променевої трубки "Яскравість"
з) ручка фокусування променя електронно-променевої трубки "Фокус";
і) тумблер включення живлення мережі "мережа" і індикаторна лампоч-ка включення електроживлення;
к) екран електронно-променевої трубки з міліметровою сіткою і знімною лінзою в оправі, яка є для збільшення зображення і Затемне-ня екрану;
л) шкала зі стрілочним покажчиком для вказівки частоти.
Малюнок 2.1 - Векторна діаграма діелектрика з втратами.
Малюнок 2.2 - Схема з'єднань приладів лабораторної установки.