ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ.

3.1.-3.12. Что такое токи абсорбции? Какими процессами они обусловлены?

Приведите электрическую схему измерения объёмной и поверхностной проводимости диэлектрика (на схеме должно быть указано расположение электродов на исследуемых образцах). Опишите методы измерения, приведите рисунки и расчётные формулы для вычисления сопротивления R, удельного объёмного электрического сопротивления ρ _v, удельной электрической проводимости γ различных образцов: плоский (с круглыми электродами), плоский с прямоугольными электродами; трубчатый и цилиндрический.

В табл.1 приведены экспериментальные данные силы тока, протекающего через различные диэлектрики, в зависимости от времени, прошедшего с момента подачи напряжения на образец для образцов из различных материалов, согласно варианту. Опишите свойства материала, из которого изготовлен образец.

3.1. Постройте зависимость силы тока от времени и определите величину для образца №1.

3.2. Постройте зависимость силы тока от времени и определите величину для образца №1.

3.3. Постройте зависимость силы тока от времени и определите величину для образца №2.

3.4. Постройте зависимость силы тока от времени и определите величину для образца №2.

3.5. Постройте зависимость силы тока от времени и определите величину для образца №3.

3.6. Постройте зависимость силы тока от времени и определите величину для образца №3.

3.7. Постройте зависимость силы тока от времени и определите величину для образца №4.

3.8. Постройте зависимость силы тока от времени и определите величину для образца №4.

3.9. Постройте зависимость силы тока от времени и определите величину для образца №5.

3.10. Постройте зависимость силы тока от времени и определите величину для образца №5.

Таблица 1.

Величина силы тока, протекающего через образец, как функция времени, прошедшего с момента подачи постоянного напряжения, нА

№	Материал: Толщина, мм	Время, с

	Гетинакс: 1, 02	0, 60	0, 44	0, 37	0, 33	0, 28	0, 27	0, 26	0, 26	0, 26	0, 26	0, 26
	Полиуретан: 1, 59	1, 57	1, 45	1, 40	1, 35	1, 31	1, 26	1, 19	1, 18	1, 18	1, 18	1, 18
	Полиуретан: 1, 53	1, 48	1, 20	1, 03	0, 88	0, 84	0, 80	0, 78	0, 78	0, 78	0, 78	0, 78
	Бумага конденсаторная: 0, 03	3, 29	2, 82	2, 54	2, 26	2, 16	1, 99	1, 83	1, 83	1, 83	1, 83	1, 83
	Поливинлхлорид: 0, 88	1, 54	1, 18	1, 11	1, 07	1, 06	1, 05	1, 02	1, 02	1, 02	1, 02	1, 02
	Поливинлхлорид: 0, 77	0, 28	0, 25	0, 24	0, 23	0, 21	0, 19	0, 19	0, 19	0, 19	0, 19	0, 19

Примечания:

1. Диаметры плоских электродов (в трёхэлектродной схеме измерения) равны 4 и 5 см.

2. Температура 20 ⁰С.

3. Напряжение 150 В.

4. 1 нА = 10^-9 А.

3.11. Постройте зависимость силы тока от времени и определите величину для образца №6.

3.12. Постройте зависимость силы тока от времени и определите величину для образца №6.

3.13. Опишите основные механизмы электропроводности газов. Чем обусловлены несамостоятельная и самостоятельная электропроводность газа? Как зависит ток в газе от напряжения ? Изобразите на графике зависимость и объясните её.

3.14. Опишите основные механизмы электропроводности полярных и неполярных жидкостей. Что такое «электрическая очистка»? Опишите качественно и количественно зависимость проводимости жидких диэлектриков от температуры.

3.15.-3.20. Опишите механизмы электропроводности твёрдых диэлектриков. Дайте определение энергии активации проводимости. Укажите, из какой экспериментальной зависимости и как она определяется.

Опишите качественно и количественно зависимость удельной электрической проводимости γ от температуры. Разъясните, как экспериментально определяется температурный коэффициент удельного электрического сопротивления ТКρ .

В учебнике [1] на рис. 2.6. и 2.7. приведены экспериментальные зависимости. Определите по этим зависимостям значение энергии активации в Дж и эВ (согласно варианту):

3.15. Плавленого кварца.

3.16. Кристаллического кварца (в направлении, параллельном главной оптической оси).

3.17. Радиофарфора.

3.18. Фарфора.

По этим же зависимостям определите температурный коэффициент удельного электрического сопротивления ТКρ (согласно варианту) для:

3.19. Плавленого кварца.

3.20. Радиофарфора.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ.

4.1.-4.2. Что такоедиэлектрические потери и удельные диэлектрические потери? Нарисуйте векторные диаграммы токов и напряжений для разных элементов: проводника, конденсатора, индуктивности (идеальные случаи).

Что такое угол диэлектрических потерь? Как определяется активная мощность P_а, рассеиваемая в диэлектрике, для последовательной и параллельной схем замещения? Нарисуйте эти схемы. Чем обусловлен выбор той или иной схемы? Зависит ли рассчитываемая активная мощность от выбора схемы замещения? Зависит ли рассчитываемая ёмкость от схемы замещения?

Каким соотношением связан тангенс угла диэлектрических потерь c мощностью, рассеиваемой в диэлектрике? Каким соотношением связан с удельной мощностью, рассеиваемой в диэлектрике?

В учебнике [1] (табл. 3.1.) приведены значения для диэлектриков с большими потерями. Определите активную мощность, рассеиваемую в диэлектрике, для образца имеющего ёмкость 1000 пФ на промышленной частоте и напряжении 100 В (согласно варианту).

4.1. Фенопласт. Также опишите строение материала, рассмотрите его свойства, назовите марки и область применения.

4.2. Кабельная бумага. Также опишите строение материала, рассмотрите его свойства, назовите марки и область применения.

4.3-4.6. Опишите методы измерения относительной диэлектрической проницаемости вещества 𝓔 и тангенса угла диэлектрических потерь . Нарисуйте векторные диаграммы токов и напряжений. Как рассчитывается величина удельных диэлектрических потерь?

4.3. Определите ёмкость между противоположными гранями куба из увлажнённого фенопласта со стороной 1 м, реактивную и активную составляющие удельной электрической проводимости, удельные диэлектрические потери для напряжённости электрического поля, приложенного к образцу, . Также опишите строение материала, рассмотрите его свойства, назовите марки и область применения.

4.4. Определите ёмкость между противоположными гранями куба из увлажнённой кабельной бумаги со стороной 1 м, реактивную и активную составляющие удельной проводимости, удельные диэлектрические потери для напряжённости электрического поля, приложенного к образцу . Также опишите строение материала, рассмотрите его свойства, назовите марки и область применения.

4.5. Потери в диэлектрике ёмкостью С = 1000 пФ (сопротивление образца 10⁵Ом, частота 1000 Гц) обусловлены потерями сквозной проводимости. Определите и активную мощность Р_а, рассеиваемую в образце, при напряжении 100 В.

4.6. Потери в диэлектрике ёмкостью С = 1000 пФ (сопротивление образца 10⁵Ом, частота 1000 Гц) обусловлены сопротивлением подводящих проводов и самих электродов. Определите величину активной мощности Р_а, рассеиваемой в образце, при напряжении 100 В.

4.7-4.10. Опишите механизмы и виды диэлектрических потерь в электроизоляционных материалах за счёт процессов поляризации, сквозной проводимости, ионизации, неоднородности структуры. Опишите зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от температуры и частоты (согласно варианту):

4.7. В газах. Приведите примеры материалов и примерные значения .

4.8. В жидких диэлектриках. Приведите примеры материалов и примерные значения .

4.9. В неполярных твёрдых диэлектриках. Приведите примеры материалов и примерные значения .

4.10. В полярных твёрдых диэлектриках. Приведите примеры материалов и примерные значения .

4.11. Что такоедиэлектрические потери и удельные диэлектрические потери? Каким соотношением связан тангенс угла диэлектрических потерь c мощностью, рассеиваемой в диэлектрике? Каким соотношением связан с удельной мощностью, рассеиваемой в диэлектрике?

Опишите влияние различных факторов, в том числе влажности, на величину различных материалов.

4.12. Что такоедиэлектрические потери и удельные диэлектрические потери? Каким соотношением связан тангенс угла диэлектрических потерь c мощностью, рассеиваемой в диэлектрике? Каким соотношением связан с удельной мощностью, рассеиваемой в диэлектрике?

Опишите влияние различных факторов, в том числе высокого напряжения и частичных разрядов на величину (кривая ионизации).

4.13. Что такоедиэлектрические потери и удельные диэлектрические потери? Каким соотношением связан тангенс угла диэлектрических потерь c мощностью, рассеиваемой в диэлектрике? Каким соотношением связан с удельной мощностью, рассеиваемой в диэлектрике?

Что такое композиционные диэлектрики и как рассчитываются диэлектрические потери механической смеси, параллельного и последовательно включённых слоёв, хаотического распределения?

4.14-4.16. Что такоедиэлектрические потери и удельные диэлектрические потери? Каким соотношением связан тангенс угла диэлектрических потерь c мощностью, рассеиваемой в диэлектрике? Каким соотношением связан с удельной мощностью, рассеиваемой в диэлектрике?

Какими значениями 𝓔 и должны обладать диэлектрики, работающие в изделиях на высоких частотах, так называемые высокочастотные диэлектрики? Опишите свойства материалов, применяемых на высоких частотах:

4.14. В конденсаторах.

4.15. В катушках индуктивности.

4.16. В резисторах.

4.17. Испытания высоковольтных вводов трансформаторов, имеющих в качестве диэлектрика слоистую бумажно-масляную изоляцию, проводится под напряжением 3 кВ (частота 50 Гц). Измеренное значение =3∙ 10^-3. Рабочее напряжение подобных вводов 330 кВ. На заводе-изготовителе запланировано приращение значений на 0, 25% при возрастании напряжения на каждые 50 кВ.

1. Опишите материал изоляции и укажите, какой вид поляризации характерен для этого материала.

2. Вследствие каких причин возрастает значение при рабое под рабочим напряжением?

3. Какое значение имеет изоляция под рабочим напряжением?

4.18. При измерении параметров керамического конденсатора на частоте 1кГц получены значения ёмкости С = 100 пФ и тангенса угла диэлектрических потерь = 8∙ 10^-3. Определите эквивалентное последовательное и параллельное сопротивления на этой частоте.

4.19. В кабеле с изоляцией из полиэтилена (ПЭ) при напряжении 20 В и частоте 1 МГц активная мощность рассеяния равна 200 мкВт. Чему равна активная мощность рассеяния в этом же кабеле при напряжении 10 В и частоте 2 МГц?

4.20. Рассчитайте активную мощность потерь при постоянном напряжении 100 В для конденсатора на основе плёнки полиэтилентерефталата ёмкостью 1мкФ. Постоянная времени для этого конденсатора равна 104 с. Какой ток будет протекать через этот конденсатор. Если его включить в электрическую сеть с напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Опишите свойства используемого в конденсаторе диэлектрика.

ПРОБОЙ ДИЭЛЕКТРИКОВ.

5.1-5.4. Что такое электрический пробой диэлектрика? Дайте определение, подходящее для диэлектрика в любом агрегатном состоянии (газообразном, жидком, твёрдом). Что такое электрическая прочность материала? В чём она измеряется? Как влияет неоднородность электрического поля на электрическую прочность диэлектрика.

Опишите качественно и количественно пробой газов. Что такое стриммеры, фотоэлектроны, катодное пятно, дуга, искра?

5.1. Изобразите на графике и объясните зависимость электрической прочности воздуха от расстояния между электродами. Рассчитайте значение напряжения пробоя воздуха при частоте f = 50 Гц, температуре Т = 40 ⁰С, давлении p = 0, 3 Мпа и толщине слоя h = 0, 05 см.

5.2. Изобразите на графике и объясните зависимость электрической прочности воздуха от давления. Рассчитайте значение напряжения пробоя воздуха для частоты f = 50 Гц, температуры Т = 25 ⁰С, давления p = 0, 5 Мпа и толщине слоя h = 1, 0 см.

5.3. Почему напряжения пробоя воздуха в неоднородном поле зависит от полярности? Приведите и объясните зависимость напряжения пробоя воздуха от расстояния. Во сколько раз напряжение пробоя воздуха изменяется при замене напряжения (для толщины слоя h = 6, 0 см)?

5.4. Почему напряжение пробоя воздуха в неоднородном поле зависит от частоты? Приведите и объясните зависимость напряжение пробоя воздуха от частоты. Во сколько раз напряжение пробоя воздуха изменяется при увеличении частоты от 50 до 3, 85∙ 10⁵Гц (толщина слоя h = 6, 0 см)?

5.5.-5.8. Почему электрическая прочность жидкостей больше, чем электрическая прочность газов? Как происходит пробой жидкостей, содержащих газовые включения? Почему вода влияет на электрическую прочность масла? Опишите свойства и назовите область применения материала.

5.5. Содержание воды в масле возросло от 0, 01 до 0, 05%. Во сколько раз изменится напряжение пробоя масляного промежутка?

5.6. При температурах –35 ⁰С и +15 ⁰С электрическая прочность масла имеет одинаковые значения. Почему это происходит?

5.7. Почему зависимости электрической прочности от температуры для подсушенного масла и масла, содержащего следы воды, отличаются? Приведите эти зависимости и объясните их.

5.8. Приведите и объясните зависимость электрической прочности подсушенного масла от температуры при частоте 50 Гц. Как изменится электрическая прочность при возрастании частоты электрического поля? Почему это происходит?

5.9.-5.13. Опишите четыре вида пробоя твёрдых диэлектриков.

5.9. Зависит ли электрическая прочность от температуры при электрическом пробое твёрдых диэлектриков? Почему? Объясните процесс образования электронной лавины. Как и почему влияет на процесс пробоя неоднородность электрического поля? Во сколько раз изменится напряжение пробоя для технического стекла толщиной 0, 3 мм при переходе от однородного поля к резко неоднородному? Опишите свойства и назовите области применения материала.

5.10. Почему электрическая прочность при электрическом пробое неоднородных диэлектриков зависит от толщины? Какова роль газовых включений? Сравните значения электрической прочности электротехнического фарфора при толщине 0, 5 мм и 2, 5 мм на частоте 50 Гц в однородном поле. Опишите свойства и назовите области применения материала.

5.11. Почему электрическая прочность неоднородных диэлектриков зависит от площади электродов?

5.12. При каком виде пробоя и почему электрическая прочность диэлектриков зависит от температуры? Приведите и объясните зависимость электрической прочности для электротехнического фарфора на частоте 50 Гц. Чему равно напряжение пробоя образца толщиной 1, 0 мм при 100 ⁰С? Опишите свойства и назовите области применения материала.

5.13. Опишите свойства диэлектриков с открытыми порами. Сравнит электрическую прочность воздуха, непропитанной бумаги, дерева и пористой керамики. Какие материалы имеют более высокую электрическую прочность? Опишите свойства и назовите области применения материалов.

5.14.-5.17. Опишите явление электротеплового (теплового) пробоя твёрдых диэлектриков. Зависит ли электрическая прочность от частоты, размеров диэлектрика, формы электродов при тепловом пробое? Как влияет температура на электрическую прочность?

5.14. Опишите методику упрощённого расчёта пробивного напряжения при тепловом пробое. Какова роль коэффициента теплопроводности?

5.15. Получите выражение для пробивного напряжения при электротепловом пробое по упрощённой теории Семёнова-Фока.

5.16. Опишите методику упрощённого расчёта значения напряжения пробоя при электротепловом пробое. Какова роль диэлектрических потерь? Температуры?

5.17. Опишите методику упрощённого расчёта значения напряжения пробоя при электротепловом пробое. Как и почему влияет частота электрического поля на напряжение пробоя?

5.18. Опишите влияние электрохимического пробоя (электрического старения) диэлектриков. Почему на данный процесс оказывает влияние электропроводность? Опишите материалы, для которых характерен данный вид пробоя.

5.19. Образец диэлектрика состоит из двух слоёв (резина и конденсаторная бумага) равной толщины 100 мкм. Напряжение, приложенное к диэлектрику, равно 3 кВ, частота 50 Гц. Какой из материалов раньше пробьётся? Сделайте расчёт значений напряжённостей электрического поля в каждом слое. Электропроводностью пренебречь. Опишите свойства и области применения каждого из материалов (табл. 2).

Таблица 2

Электрические свойства отдельных диэлектриков

Материал	Относительная диэлектрическая проницаемость 𝓔	Электрическая прочность, МВ/м	Удельное электрическое сопротивление ρ , Ом∙ м
Резина	4, 0	35, 0	10¹³
Бумага непропитанная	2, 0	6, 0	10¹⁰
Бумага конденсаторная	3, 5		10¹¹
Полиэтилен	2, 2		10¹⁴
Фторопласт Ф-4	2, 0		10¹⁶
Текстолит	7, 0	14, 0	10⁸
Фарфор	6, 0	25, 0	10¹²
Янтарь	2, 8	-	10¹⁷
Гетинакс	2, 8	25, 0	10¹¹
Поливинилхлорид	4, 0		10¹³
Слюда	7, 0		10¹³
Стекло	6, 5		10¹⁵
Лавсан	3, 6		10¹⁵

5.20. Образец диэлектрика состоит из двух слоёв: бумага конденсаторная (10 мкм) и фторопласт Ф-4 (20 мкм). Частота 50 Гц. При возрастании напряжения на образце один из слоёв пробьётся первым. Какой именно? При каком напряжении на образце? После пробоя данного слоя пробьётся ли второй слой? Выполните расчёт значений напряжённостей электрического поля в каждом слое. Электропроводностью пренебречь. Опишите свойства и области применение каждого из материалов (табл. 2).

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒