Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Лабораторна робота 14



 

Вивчення діелектричної проникненості волокон

Мета роботи- вивчення установки і методики дослідження діелектричних характеристик ниток (волокон).

 

14.1. Стислі теоретичні відомості

 

Діелектричні властивості текстильних матеріалів характеризують їх здатність реагувати на зовнішнє електричне поле. Залежно від температури, частоти і амплітуди напруженості зовнішнього електричного поля характеристики діелектричних властивостей матеріалів різної молекулярної і надмолекулярної структури змінюються по-різному. Тому визначення діелектричних характеристик текстильних матеріалів в широкому інтервалі температур і частот зовнішнього електричного поля дає можливість вивчити особливості молекулярної будови речовин, що становлять текстильні матеріали, молекулярну взаємодію і явища релаксацій в них ( рис. 14.1, 14.2).

V R

       
   
 


С R I С

V

 
 


I V I V ωC

I ωR

δ δ V

 

IR

φ φ V/R

δ δ

А б

Рис. 14.1. Послідовна (а) і паралельна (б) еквівалентні схеми і векторні діаграми конденсора з втратами

 

Однією з основних характеристик електричних властивостей матеріалу є його діелектрична проникненість, яка звичайно характеризується відносною діелектричною проникненістю (діелектричною сталою) ε:

ε = C / С0

де С - місткість конденсатора, заповненого досліджуваним матеріалом;

С0 - місткість конденсатора з повітряним діелектриком.

У разі ідеального конденсатора (без втрат) в ланцюзі змінного струму між струмом і напругою має місце зсув по фазі на 900. В реальному діелектрику, поміщеному в електричному полі, виникають втрати енергії, що перетворюється на теплову. Внаслідок цього зменшується кут здвигу фаз між струмом і напругою.

Характеристикою втрат електричної потужності змінного струму в діелектриці є тангенс кута втрат. Кутом втрат називається кут δ, доповнюючий кут між струмом і напругою в ланцюзі конденсатора до 900.

На рис. 14.1 приведені еквівалентні схеми і векторні діаграми конденсатора з втратами, тобто конденсатора ідеальної місткості, послідовно або паралельно сполученого з активним опором, обумовлюючого виникнення еквівалентних втрат.

 
 

аб

Рис. 14.2. Криві частотної (а) і температурної (б) залежності діелектричних характеристик

 

При цьому для рис. 14.1, а:

tg δ = ωRC

для рис. 14.1, б:

tg δ = 1/ (ωRC)

де δ - кут втрат;

ω - кутова частота струму;

R - активний опір;

C - місткість конденсатора.

δ = 900 - φ

де φ - кут зсуву між струмом і напругою для реального конденсатора.

Якщо волокна, що містять полярні групи, помістити в електричне поле, то спостерігається орієнтація сегментів (ланок) макромолекул і більш дрібних кінетичних одиниць, що забезпечує визначення діелектричної проникненості і діелектричних втрат. В певних інтервалах температур і частот крива залежність tgδ(f)Т і tgδ(Т)f проходить через максимум, а на кривих ε´(f)Т і ε´(Т)f з'являється перегин (рис. 14.2).

На величину діелектричних втрат роблять вплив багато чинників: хімічна будова текстильних волокон, ступінь їх кристалізації, орієнтація надмолекулярної структури і ін. Все це необхідно враховувати при аналізі результатів дослідження.

Температурно-частотні дослідження діелектричних параметрів текстильних волокон проводяться на спеціальній установці, блок-схема якої приведена на рис. 14.3.

 

 
 

 


Низькочастотний генератор сигналів ЗГ - 56/1 Міст для вимірювання місткості ВМ - 4006   Індикатор нуля Ф - 550
   
Термолегулятор Термостат з вимірювальним осередком

 

Рис. 14.3. Блок-схема установки для діелектричних досліджень

 

Генератор частоти є низькочастотним генератором сигналів 3Г - 56/1 з діапазоном частот від 20 Гц до 200 Гц. Він призначений для подачі синусоїдальної напруги на вимірювальний міст. В плече вимірювального моста включений конденсатор Сх, в якому діелектриком служить досліджуваний матеріал (текстильні нитки або волокна).


 

б

 
 


Сх С1

           
   
   
 

 

 


а в

R2

R1

       
   
 


С

Рис. 14.4. Принципова схема моста Шерінга (живлення змінною напругою з частотою, на якій проводяться вимірювання)

 

Вимірювальний осередок з досліджуваною речовиною (змінна місткість Сх) включають в плече (аб) моста. Змінна напруга із заданою частотою подається в одну з діагоналей моста (бг), а в іншу діагональ (ав) включений індикатор нуля.

При урівноваженні моста змінними опором R1 і місткістю С2 досягають рівності нулю струму в діагоналі (ав); на екрані осцилографа індикатора нуля з'являється пряма лінія. З умови СхR1 = C1R2 визначають:

невідому місткість:

Сх = С1R2 / R1

і тангенс кута втрат:

tg δ = 1 / (ω R1 C2)

Компенсація tgδ здійснюється за допомогою конденсатора змінної місткості С2. Більш високі значення tgδ компенсуються за допомогою опорів, включених послідовно з еталонним конденсатором.

Індикатор нуля Ф - 550 є високочутливим електронним виборчим підсилювачем змінного струму, що працює в діапазоні 20 - 105 Гц. Прилад застосовується як покажчик рівноваги в мостових схемах (включений в діагональ моста рис. 14.4).

Як індикатор рівноваги моста в приладі використовується електронно-променева трубка з розгорткою по горизонталі (вісь Х) від генератора звукового сигналу 3Г - 56/1. На вхід індикатора нуля (відхилення променя по вертикалі - вісь У) подається напруга розбалансу моста. Коли міст збалансований, вхідна напруга по осі У дорівнює 0 і на екрані осцилографа видна горизонтальна лінія.

Термостат і регулятор температури забезпечують термостатування вимірювального осередку в інтервалі температур 35 - 300 0С з точністю 0,4 0С. Задана температура виставляється поворотом барабана реохорда на передній панелі приладу.

Вимірювальний осередок є двома круглими вимірювальними електродами, що служать обкладаннями плоского конденсатора. Нижній електрод є базовим, а верхній - знімний, рухомий, що дозволяє змінювати площу обкладань конденсатора і відстані між ними. Між електродами розташовується досліджуваний матеріал - паралелізована система текстильних волокон. Відстань між електродами, тобто товщина діелектрика, визначається за шкалою мікрометра.

Вживані прилади і матеріали: установка для діелектричних досліджень, зразки текстильних волокон (ниток).

 




Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.