Расчет рабочих параметров диэлектрика

[pic 1]

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт энергетики

Кафедра «Электроснабжения и электротехники»

«Электротехническое материаловедение»

Контрольная работа №1

Расчет рабочих параметров диэлектрика

Иркутск 2021

Цель работы: Ознакомиться с методикой расчета рабочих параметров диэлектрика. Выполнить три расчета для своего варианта, построить график зависимости удельных диэлектрических потерь от объема диэлектрика. Ответить на контрольные вопросы.

Теоретическая часть задания

Имеется диэлектрик прямоугольной формы. Геометрические размеры описываются: длиной – a, шириной – b и высотой – h. На рисунке 1 упрощенно показан диэлектрик.

[pic 2]

Рисунок 1. Упрощенное представление диэлектрика

К диэлектрику приложено постоянное напряжение 700 (В). Напряжение подведено к противоположным граням a·b, покрытым металлом.

Известны следующие параметры диэлектрика:

1. размеры диэлектрика – 278 (мм), 95 (мм), 9 (мм);
2. удельное объемное сопротивление –5,5(Ом·м);
3. удельное поверхностное сопротивление –8(Ом);

Требуется определить:

1. ток утечки;
2. мощность потерь;
3. удельные диэлектрические потери.

Решение

Ток утечки протекает как через объем диэлектрика, так и по поверхностям четырех боковых граней (через две грани a и две грани b). Следовательно, сопротивление между электродами определяется параллельным соединением объемного и поверхностного сопротивлений.

 Объемное сопротивление имеет следующий вид:

        Поверхностное сопротивление определяется следующим образом:

Следовательно, полное сопротивление изоляции будет определяться из параллельного соединения объемного и поверхностного сопротивлений – рисунок 2.

[pic 7]

Рисунок 1. Переход от параллельного соединения объемного

и поверхностного сопротивлений к общему сопротивлению изоляции

        Формула общего сопротивления изоляции (insulator):

Зная величину приложенного напряжения и общее сопротивление изоляции можно определить ток утечки диэлектрика (bushing leakage current):  

        Мощность диэлектрических потерь определяется следующим образом (dielectric absorption loss):

        Следовательно, удельные диэлектрические потери будут иметь вид:

В результате определены основные рабочие параметры диэлектрика.

Известны следующие параметры диэлектрика:

1. U = 700 (В);
2. a = 278 (мм), b = 95 (мм), h = 9 (мм);
3. [pic 12] = 5,5 · 1010 (Ом·м);
4. [pic 13] = 8 · 1010 (Ом);

1. U = 700 (В);
2. a = 139 (мм), b = 48 (мм), h = 5 (мм);
3. [pic 20] = 5,5 · 1010 (Ом·м);
4. [pic 21] = 8 · 1010 (Ом);