Контроль степени увлажнения образца двухслойного диэлектрика Двухслойный диэлектрик прямоугольной формы с размерами для каждого слоя

Контроль степени увлажнения образца двухслойного диэлектрика Двухслойный диэлектрик прямоугольной формы с размерами для каждого слоя a × b и толщиной h1 и h2, служит изолятором между двумя электродами (рис. 2). Напряжение подводится к граням ab, покрытыми слоями металла. Относительная диэлектрическая проницаемость εr1 и εr2 слоев материала, удельное поверхностное сопротивление слоев материала ρr1 и ρr2 Требуется: Определить степень неоднородности изоляции, т.е. степень ее увлажнения. Вычислить и построить функцию зависимости емкости изоляции от частоты приложенного напряжения Cf=ƒ(fi). Таблица 2 Исходные данные Величина и единица измерения Номер варианта 2 3 По предпоследней цифре шифра а, мм 300 b, мм 600 h1 , мм 12 h2, мм 17 f1, Гц 30 f2, Гц 650 По предпоследней цифре шифра εr1 3,10 ρr1, 108 Ом·м 2,0 ρs1, 108 Ом 4,0 εr2 4,25 ρr2, 108 Ом·м 3,5 ρs2, 108 Ом 7,0

Все виды поляризации для технических диэлектриков разделяют на три группы:
- упругие виды;
- релаксационные виды;
- резонансная поляризация.
Упругие виды поляризации происходят практически мгновенно и не сопровождаются поглощением энергии.
Релаксационные виды поляризации нарастают и убывают медленно, и сопровождаются выделением теплоты.
Резонансная поляризация наблюдается при сверхвысоких частотах переменных электрических полей и связана с синхронным движением молекул и электронов на орбитах атомов . На резонансной частоте характерно сильное поглощение энергии электрического поля (линия поглощения).
На примере двухслойного диэлектрика рассмотрим сущность миграционной поляризации. Для такого диэлектрика возможны две схемы замещения (рисунок 3):
Рис. 3 Схемы замещения двухслойного диэлектрика
Объемное сопротивление образца прямоугольной формы
Для первого слоя:
МОм;
Для второго слоя:
МОм;
Поверхностное сопротивление изоляции
Для первого слоя:
МОм;
Для второго слоя:
МОм;
Активное сопротивление изоляции:
,
где МОм,
а МОм,
тогда МОм.
Емкость первого слоя:
пкФ;
Для второго слоя:
пкФ;
Геометрическая емкость или емкость неоднородной изоляции при бесконечно большой частоте:
пкФ
Активное сопротивление, отражающие накопление заряда абсорбции и неоднородной изоляции:
Емкость, отражающая накопление заряда абсорбции в неоднородной изоляции:
Постоянная времени заряда изоляции:
с
Зависимость емкости от частоты приложенного напряжения определяется выражением:
Для контроля степени увлажнения изоляции произведем измерение емкости при двух частотах: 2 Гц и 50 Гц, при постоянной температуре и найдем их отношение:
пкФ
пкФ
- изоляция увлажнена в пределах нормы.
Подготовим таблицу для построения графика зависимости Cf=ƒ(fi):
f, Гц 10 100 200 500
С, пкФ 238,4563 226,9477 217,3714 211,0466
Рис

. На резонансной частоте характерно сильное поглощение энергии электрического поля (линия поглощения).
На примере двухслойного диэлектрика рассмотрим сущность миграционной поляризации. Для такого диэлектрика возможны две схемы замещения (рисунок 3):
Рис. 3 Схемы замещения двухслойного диэлектрика
Объемное сопротивление образца прямоугольной формы
Для первого слоя:
МОм;
Для второго слоя:
МОм;
Поверхностное сопротивление изоляции
Для первого слоя:
МОм;
Для второго слоя:
МОм;
Активное сопротивление изоляции:
,
где МОм,
а МОм,
тогда МОм.
Емкость первого слоя:
пкФ;
Для второго слоя:
пкФ;
Геометрическая емкость или емкость неоднородной изоляции при бесконечно большой частоте:
пкФ
Активное сопротивление, отражающие накопление заряда абсорбции и неоднородной изоляции:
Емкость, отражающая накопление заряда абсорбции в неоднородной изоляции:
Постоянная времени заряда изоляции:
с
Зависимость емкости от частоты приложенного напряжения определяется выражением:
Для контроля степени увлажнения изоляции произведем измерение емкости при двух частотах: 2 Гц и 50 Гц, при постоянной температуре и найдем их отношение:
пкФ
пкФ
- изоляция увлажнена в пределах нормы.
Подготовим таблицу для построения графика зависимости Cf=ƒ(fi):
f, Гц 10 100 200 500
С, пкФ 238,4563 226,9477 217,3714 211,0466
Рис