LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Podobne dokumenty
LABORATORIUM URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Badanie oleju izolacyjnego

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Wytrzymałość układów uwarstwionych powietrze - dielektryk stały

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I SYSTEMÓW INFORMACYJNO-POMIAROWYCH

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Ćwiczenie 9. Mostki prądu stałego. Program ćwiczenia:

Ćwiczenie 9. Mostki prądu stałego. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:

Badanie wyładowań ślizgowych

Wpływ przegrody izolacyjnej na wytrzymałość dielektryczną powietrza

Badanie wyładowań ślizgowych

Wytrzymałość układów uwarstwionych powietrze - dielektryk stały

Wytrzymałość dielektryczne powietrza w zależności od ciśnienia

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektryczny Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych

Pomiar wysokich napięć

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Badanie ograniczników przepięć

Kompensacja prądów ziemnozwarciowych

Badanie ograniczników przepięć

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Badanie właściwości łuku prądu stałego

Badanie wytrzymałości powietrza napięciem przemiennym 50 Hz przy różnych układach elektrod

Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO

LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIĘĆ

Badanie wytrzymałości powietrza przy napięciu stałym

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

Rozkład napięcia na łańcuchu izolatorów wiszących

Badanie wytrzymałości powietrza przy napięciu przemiennym 50 Hz

POLITECHNIKA ŚLĄSKA INSTYTUT AUTOMATYKI ZAKŁAD SYSTEMÓW POMIAROWYCH

Rozkład napięcia na łańcuchu izolatorów wiszących

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC

Badanie przebiegów falowych w liniach długich

ĆWICZENIE nr 5. Pomiary rezystancji, pojemności, indukcyjności, impedancji

Badanie przebiegów falowych w liniach długich

Badanie wytrzymałości powietrza napięciem przemiennym 50 Hz przy różnych układach elektrod

Badanie kabli wysokiego napięcia

Układy przekładników napięciowych

Wytrzymałość udarowa powietrza

Ćw. 10: Mostki prądu przemiennego Podpis prowadzącego: Uwagi:

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Uśrednianie napięć zakłóconych

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Zakład Zastosowań Elektroniki i Elektrotechniki

Badanie kabli wysokiego napięcia

Ćwiczenie nr 9. Pomiar rezystancji metodą porównawczą.

Ćwiczenie: "Mierniki cyfrowe"

Badanie wytrzymałości powietrza przy napięciu przemiennym 50 Hz

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 5

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W TARNOWIE INSTYTUT POLITECHNICZNY LABORATORIUM METROLOGII. Instrukcja do wykonania ćwiczenia laboratoryjnego:

Laboratorium Urządzeń Elektrycznych

Pomiar wysokich napięć udarowych

Ćwiczenie nr 74. Pomiary mostkami RLC. Celem ćwiczenia jest pomiar rezystancji, indukcyjności i pojemności automatycznym mostkiem RLC.

Pomiar podstawowych parametrów liniowych układów scalonych

BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘŻEŃ

CZUJNIKI I PRZETWORNIKI POJEMNOŚCIOWE

Ćwiczenie nr 1. Regulacja i pomiar napięcia stałego oraz porównanie wskazań woltomierzy.

4.8. Badania laboratoryjne

Wytrzymałość udarowa powietrza

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7. Pomiar mocy czynnej, biernej i cosφ

Pomiar indukcyjności.

EFEKT FOTOWOLTAICZNY OGNIWO SŁONECZNE

Podstawy Badań Eksperymentalnych

MULTIMETR CYFROWY TES 2360 #02970 INSTRUKCJA OBSŁUGI

Ćw. 24: Pomiary wybranych parametrów instalacji elektrycznych. Wstęp

WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC

Układy przekładników prądowych

UKŁADY PROSTOWNICZE 0.47 / 5W 0.47 / 5W D2 C / 5W

BADANIE PROSTEGO I ODWROTNEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO I JEGO ZASTOSOWANIA

st. stacjonarne I st. inżynierskie, Energetyka Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki Ćwiczenie nr 4 OBWODY TRÓJFAZOWE

Podstawy użytkowania i pomiarów za pomocą MULTIMETRU

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ZEWNĘTRZNY

POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C

INSTRUKCJA TECHNICZNA GENERATORA SYGNAŁÓW WIELKIEJ CZĘSTOTLIWOŚCI TYP PG 12D

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Ćwiczenie 1. Sprawdzanie podstawowych praw w obwodach elektrycznych przy wymuszeniu stałym

ZJAWISKO PIEZOELEKTRYCZNE.

Pomiary małych rezystancji

POMIARY WYBRANYCH PARAMETRÓW TORU FONICZNEGO W PROCESORACH AUDIO

SENSORY i SIECI SENSOROWE

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT FIZYKI. Temperaturowa zależność statycznych i dynamicznych charakterystyk złącza p-n

Ćwiczenie 1. Parametry statyczne diod LED

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I SYSTEMÓW INFORMACYJNO-POMIAROWYCH

Ć wiczenie 2 POMIARY REZYSTANCJI, INDUKCYJNOŚCI I POJEMNOŚCI

LABORATORIUM URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH

Laboratorium Podstaw Pomiarów

OBSŁUGA ZASILACZA TYP informacje ogólne

INSTRUKCJA OBSŁUGI. MINI MULTIMETR CYFROWY M M

strona 1 MULTIMETR CYFROWY M840D INSTRUKCJA OBSŁUGI

Katedra Energetyki. Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Ćw. 1: Wprowadzenie do obsługi przyrządów pomiarowych

METROLOGIA EZ1C

LABORATORYJNY MIERNIK RLC ELC 3133A DANE TECHNICZNE

BADANIE ELEMENTÓW RLC

Zespół Szkół Technicznych im. J. i J. Śniadeckich w Grudziądzu

SERIA II ĆWICZENIE 2_3. Temat ćwiczenia: Pomiary rezystancji metodą bezpośrednią i pośrednią. Wiadomości do powtórzenia:

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ MOCY

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 11

Transkrypt:

Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki Katedra Urządzeń Elektrycznych i TWN 20-618 Lublin, ul. Nadbystrzycka 38A www.kueitwn.pollub.pl LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Protokół do ćwiczenia nr 5 Pomiar właściwości elektrycznych dielektryków stałych Grupa dziekańska:... Data wykonania ćwiczenia:... Grupa laboratoryjna:... Godzina wykonania ćwiczenia:... Skład zespołu wykonującego ćwiczenie: 1.... 2.... 3.... 4.... Lublin 2015

1. PROGRAM ĆWICZENIA Ćw. 5. Pomiar właściwości elektrycznych dielektryków stałych 1.1. Określanie rezystywności W celu obliczenia rezystywności należy dokonać pomiaru rezystancji skrośnej i powierzchniowej w układach przedstawionych na rysunkach 1 i 2. + 3 3 MOSTEK PRĄDU STAŁEGO V 2 1 μa Rys. 1. Pomiar rezystancji skrośnej: 1 - próbka, 2 - elektroda dolna, 3 - elektroda ekranująca + μa 3 4 3 MOSTEK PRĄDU STAŁEGO V 2 1 Rys. 2. Pomiar rezystancji powierzchniowej: 1 - próbka, 2 - elektroda dolna, 3 - elektroda ekranująca, 4 - elektroda górna 2

Pomiary rezystancji należy przeprowadzić w trójelektrodowym układzie elektrod płaskich (rysunek 3). 1 3 g d 1 h 2 Rys. 3. Elektrody do pomiaru rezystancji skrośnej i powierzchniowej: 1 - elektroda pomiarowa (d 1 ), 2 - elektroda napięciowa (pomiar rezystancji skrośnej), elektroda ochronna (pomiar rezystancji powierzchniowej, 3 - elektroda ochronna (pomiar rezystancji skrośnej), elektroda napięciowa (pomiar rezystancji powierzchniowej), g - szerokość przerwy między elektrodami, h - grubość próbki 1.2. Budowa mostka pomiarowego Widok płyty czołowej mostka pomiarowego przedstawiono na rysunku 4. Do zacisków St2, St3, St5, St6 przytwierdza się płytę, na której umieszczono badaną próbkę dielektryka (rysunek 5). Obsługa mostka jest możliwa poprzez następujące elementy: S4 - przełącznik rodzaju pracy (od lewej): pomiar, kontrola rezystancji R n, sprawdzenie (cechowanie) rezystancji R n, pomiar poza ekranem, W 101-107 - regulatory cechowania S3, S3 - przełącznik zakresów rezystancji R n, S1 - przełącznik czułości 10000 1 mv, wychylenie końcowe, Ms1 - wskaźnik zera, W73 - regulator punktu zerowego zgrubny, W71 - regulator punktu zerowego dokładny, Ms2 - wskaźnik napięcia pomiarowego, S12 - przełącznik zakresu pomiarowego U p : 3, 10, 30, 100, 300, 1000 V, W197 - regulator dokładny napięcia pomiarowego, S11 - przełącznik polaryzacji, La - lampka sygnalizacyjna dla S13, S13 - przełącznik sieciowy, Ta1 - przełącznik pomiarowy (obrotowy) służący do aretowania przyrządu, S5 - S10 - dekady rezystancyjne, 3

St2 St5 St3 St6 - zacisk obiektu pomiarowego R x, wejście wysokoomowe, - zacisk obiektu pomiarowego R x, wejście wysokoomowe, - zacisk obiektu pomiarowego, przyłączenie napięcia, - zacisk służący do podłączenia ekranu. Rys. 4. Mostek do badania rezystancji skrośnej i powierzchniowej Do połączenia z zaciskami mostka wg rysunków 7, 8 Do połączenia z zaciskami mostka wg rysunków 7, 8 Rys. 5. Płyta do umieszczania próbek materiałów podczas badania rezystancji 2. PRZEPROWADZENIE POMIARÓW 2.1. Pomiar rezystancji skrośnej i powierzchniowej Podczas wykonywania ćwiczenia należy przeprowadzić pomiary rezystancji skrośnej i powierzchniowej, w temperaturze otoczenia, następujących materiałów izolacyjnych stałych: teflon, laminat - żywica, getynaks, pleksa. 4

Pomiaru dokonuje się mostkiem przedstawionym na rysunku 4. Przed włączeniem zasilania należy ustawić następujące przełączniki: S1 w położeniu 10000, R n w położeniu lewym skrajnym, S4 w położeniu lewym skrajnym, S6 w położeniu 1 (dekada rezystancyjna 100), S12 w położeniu 30 V, S11 w położeniu (+), Ta1 w położeniu (0). Po otwarciu pokrywy należy podłączyć obiekt badany pomiędzy zaciski St2 oraz St3, a ewentualny ekran obiektu do zacisków St5 oraz St6. Po przełączeniu S13 zapala się lampka kontrolna La1. Ustawienie zera elektrycznego wykonuje się przy Ta1 przełączonym w pozycję (0). Zmieniając czułość S1 od 10000 do 1 reguluje się W73 (zgrubnie) i W71 (dokładnie). Po umieszczeniu obiektu pomiarowego pod ekranem lub poza komorą, przełącznik S4 należy przełączyć w położenie Pomiar. Regulację napięcia pomiarowego w zakresie (1 10000) V przeprowadza się przełącznikiem zakresów S12 i regulatorem dokładnym W197. Przy tym zakresy 3, 10, 30, 100, 300, 1000 V odpowiadają każdorazowo wartości skali Ms2. Przy odpowiednim stosunku ramion mostka R n i R x następuje podział napięcia pomiarowego i wówczas napięcie na obiekcie mierzonym jest bliskie zeru (stan równowagi mostka). Pomiar przeprowadza się następująco: przełącznik Ta1 wcisnąć i obrócić o 90, przełączając przełączniki S3 - S10 uzyskać najmniejsze wychylenie Ms1, zwiększyć czułość o 1 przełącznikiem S1 i ponownie uzyskać najmniejsze wychylenie, przy czułości równej 1 odczytać wartość rezystancji z dekad i zanotować w tabeli 1. Przy pomiarze rezystancji z wyższych zakresów miernika dla mniejszych zakresów przełącznika czułości S1 (100, 10, 1) występują oscylacje, które uniemożliwiają dokładne nastawienie niskich dekad, dlatego też w tym przypadku pomiar należy zakończyć przy mniejszych czułościach. Gdy podczas pomiarów zajdzie potrzeba przełączenia dekady 100 na mniejszy zakres najpierw należy przełączyć dekadę o rząd wielkości mniejszą w pozycję 9. Przykładowy odczyt z przełączników dekadowych: R n = 10 9 ; S5 1000 = 0; S6 100 = 1; S7 10 = 0; S8 1 = 1; S9 0,1 = 1; S10 0,01 = 8 Całkowita rezystancja jest równa: R = R n R d = 10 9 101,18 = 1,0119 10 11 Ω, gdzie: R n - przełącznik S3, R d - pozostałe. 5

Po zakończeniu pomiarów należy: Ta1 przełączyć w pozycję 0, S1 przełączyć w pozycję 10000, S12 przełączyć w pozycję 3 V, S6 lub S5 przełączyć w pozycję 1. Tabela 1. Wyniki pomiarów i obliczeń rezystancji oraz rezystywności skrośnej i powierzchniowej próbek Materiał Teflon Laminat Getynaks Pleksa Teflon R V R S ρ V ρ S [Ω] [Ω] [Ω m] [Ω] Wartości rezystywności skrośnej ρ V i powierzchniowej ρ S w tabeli 1 oblicza się ze wzorów:, (1) (2) Tabela 2. Wymiary geometryczne próbek Materiał Teflon Laminat Getynaks Pleksa Teflon Oznaczenia w tabeli 2: h A - średnia grubość próbki, - efektywna powierzchnia w m 2, wg wzoru: h d 1 g A B [m] mm mm [m 2 ] [m], (3) B - efektywna długość elektrody napięciowej w m, wg wzoru:, (4) gdzie: d 1 - średnica elektrody pomiarowej, g - szerokość szczeliny w m. 6

2.2. Pomiar ε i tgδ Ćw. 5. Pomiar właściwości elektrycznych dielektryków stałych Pomiary wartości ε i tgδ wykonujemy miernikiem przedstawionym na rysunku 6. Rys. 6. Wygląd płyty czołowej miernika ESCORT Oznaczenia do rysunku 6: 1 - załączanie i wyłączanie, 2 - wyświetlacz, 3 - wskaźniki przełączników liczby przewodów zasilających układ pomiarowy, 4 - gniazda przewodów, 5 - przełącznik zmiany przewodów zasilających (2 prądowe, 2 napięciowe), 6 - przełącznik badanej wielkości (indukcyjność, pojemność, rezystancja), 7 - przełącznik zmiany pomiaru dobroci i kąta stratności próbki, 8 - zmiana zakresu, 9 - zmiana częstotliwości próbkowania l khz/120 Hz. Na poniższych rysunkach przedstawiono widok próbki materiału z określeniem wymiarów oraz układ do badania podstawowych właściwości dielektryków. d = 69 mm Rys. 7. Widok próbki z góry oraz jej wymiary 7

Do mostka (-) Elektroda napięciowa Próbka badanego materiału Przekładka izolująca Do mostka (+) Elektroda napięciowa Rys. 8. Układ do badania podstawowych właściwości dielektryków stałych Pomiary przeprowadza się następująco: umieścić badaną próbkę (rysunek 7) w urządzeniu (rysunek 8), podłączyć urządzenie do zacisków mostka (+) oraz ( ), z mostka odczytać wartość pojemności C przełączając przełącznik 6, z mostka odczytać wartość kąta stratności tgδ przełączając przełącznik 7, przełączając przełącznik 9 odczytać dane wartości dla częstotliwości 120 Hz i 1 khz, odczytane wartości zanotować w tabeli 3. Tabela 3. Wyniki pomiarów pojemności oraz kąta stratności pojedynczych próbek Materiał Pleksiglas Tekstolit 1 Tekstolit 2 Getynaks 1 Getynaks 2 d C (1 khz) C (120 Hz) tgδ (1 khz) tgδ (120 Hz) [m] [pf] [pf] [-] [-] 8

Tabela 4. Wyniki obliczeń przenikalności względnej pojedynczych próbek Materiał Pleksiglas Tekstolit 1 Tekstolit 2 Getynaks 1 Getynaks 2 d 1 ε 0 S ε (1 khz) ε (120 Hz) [m] [F/m] [m 2 ] [-] [-] Oznaczenia w tabelach 3 i 4: d - średnica próbki, C - pojemność próbki dla częstotliwości 1 khz i 120 Hz, tgδ - kąt stratności próbki dla częstotliwości 1 khz i 120 Hz, d 1 - grubość próbki, ε 0 - przenikalność próżni, S - powierzchnia próbki, ε - przenikalność względna próbki dla częstotliwości 1 khz i 120 Hz. Wartości przenikalności elektrycznej ε w tabeli 2 oblicza się ze wzoru:, (5) gdzie: C - pojemność z tabeli 1 dla częstotliwości 1 khz i 120 Hz. 9

2.3. Pomiar ε i tgδ dla uwarstwienia szeregowego dielektryków Wykonać pomiar jak dla pojedynczych próbek, układając badany dielektryk w kolejności jaką podaje tabela 5. Tabela 5. Wyniki pomiarów pojemności oraz kąta stratności próbek przy podwójnym i potrójnym uwarstwieniu szeregowym Materiał C (1 khz) C (120 Hz) tgδ (1 khz) tgδ (120 Hz) [pf] [pf] [-] [-] Pleksiglas Tekstolit 2 Getynaks 2 Tekstolit 1 Pleksiglas Tekstolit 2 Getynaks 1 Getynaks 2 Tekstolit 1 Pleksiglas 3. OPRACOWANIE SPRAWOZDANIA Sprawozdanie powinno zawierać: schematy układów pomiarowych, tabele z wynikami pomiarów i obliczeń, przykładowe obliczenia, uwagi i wnioski odnośnie otrzymanych wyników z komentarzem. 4. PYTANIA KONTROLNE Wyjaśnić zjawisko polaryzacji dielektryków. Co to jest współczynnik strat dielektrycznych? Narysować i omówić schemat zastępczy dielektryka i wykres wskazowy prądów i napięć. Czynniki wpływające na wielkość strat dielektrycznych. Co nazywamy rezystywnością skrośną i powierzchniową? 10

5. LITERATURA Ćw. 5. Pomiar właściwości elektrycznych dielektryków stałych PN-88/E-04405: Materiały elektroizolacyjne stałe. Pomiary elektrycznej oporności. Babikow M.A.: Technika wysokich napięć. Warszawa, PWN 1967. Flisowski Z.: Technika wysokich napięć. Warszawa, WNT 1995. Kolbiński K., Słowikowski J.: Materiałoznawstwo elektrotechniczne. Warszawa, Wyd. Politechniki Warszawskiej 1975. Mosiński F.: Podstawy TWN. Łódź, Wyd. Politechniki Łódzkiej 1994. 11