Решение задачи: Расчет толщины и электрической прочности диэлектрика

Для выполнения этой части лабораторной работы по исследованию твердых диэлектриков (электрокартона), воспользуйтесь следующими методическими указаниями для заполнения таблицы 3.1 и построения графиков. 1. Расчет толщины диэлектрика В таблице указано число слоев \( k \). Чтобы найти общую толщину \( h \), необходимо знать толщину одного листа \( d \) (обычно указывается в паспорте образца или измеряется микрометром). \[ h = k \cdot d \] 2. Расчет электрической прочности Для каждого измерения (непропитанного и пропитанного картона) рассчитывается электрическая прочность \( E_{np} \) по формуле: \[ E_{np} = \frac{U_{np}}{h} \] где \( U_{np} \) — пробивное напряжение (кВ), взятое из показаний вольтметра, а \( h \) — суммарная толщина слоев (мм). 3. Сравнение материалов (анализ для выводов) При заполнении таблицы вы заметите следующие закономерности, характерные для отечественных изоляционных материалов: — Пропитанный картон (например, пропитанный трансформаторным маслом или лаком) обладает значительно более высоким \( U_{np} \), чем непропитанный. Это связано с вытеснением воздуха из пор картона жидкостью с более высокой диэлектрической проницаемостью и электрической прочностью. — Зависимость \( U_{np} = f(h) \) для твердых диэлектриков не всегда линейна. При увеличении числа слоев \( k \) электрическая прочность \( E_{np} \) может несколько снижаться из-за неоднородности структуры и наличия воздушных включений между слоями. 4. Построение графиков (пункт 3.3.9) Вам нужно построить две кривые в одной системе координат: — Ось X: Толщина \( h \) (или число слоев \( k \)). — Ось Y: Пробивное напряжение \( U_{np} \). Верхняя кривая будет соответствовать пропитанному электрокартону, нижняя — непропитанному. Краткий вывод для тетради: В ходе работы было установлено, что пропитка электрокартона жидким диэлектриком существенно повышает его пробивное напряжение. Это является важным технологическим аспектом при производстве отечественного силового электрооборудования (трансформаторов, реакторов), где надежность изоляции обеспечивает энергетическую безопасность страны. Применение многослойной изоляции позволяет варьировать электрическую прочность узлов в зависимости от рабочего напряжения установки.