2. Рабочее задание

2.1. Электростатическое экранирование

2.1.1. При заданных преподавателем геометрических параметрах электродной системы,(рис.8) определить

Рис. 8. Геометрия электродов и экрана при электростатическом экранировании

частичные емкости при отсутствии экрана и для пяти значений густоты сетки, включая(сплошной экран) при фиксированной высоте экрана. Определить частичные емкости при отсутствии экрана по приближенным формулам (8)÷(11) и занести данные в соответствующую колонку таблицы (см.образец, табл.1). Оценить точность приближенных формул. Построить график зависимости емкостии коэффициента экранирования(экран заземлен) от шага сетки.

Таблица 1. Результаты расчетов (=…)

Частичные емкости	Шаг сетки
	(экрана нет)

2.1.2. Определить значения при тех же данных, что в табл.1, но при незаземленном экране. Данные занести в табл.2 (такого же вида, как и табл.1), сравнить их с данными табл.1 и объяснить полученные результаты.

2.1.3. При двух фиксированных размерах сетки экрана (задаются преподавателем) определить зависимость емкости и коэффициента экранирования от высоты экрана. Построить соответствующие графики зависимости и от.

2.1.4. Для двух вариантов из рассмотренных ранее экранов (частичные емкости для них взять из предыдущих расчетов) и двух значений сопротивления R (задаются преподавателем) с использованием формулы (3) для рассчитать и построить зависимость коэффициента экранированияот частотыf в диапазоне кГц. Объяснить характер полученных кривых.

2.2. Магнитное экранирование

2.2.1. При заданных преподавателем размерах цилиндрического магнитного экрана определить зависимости коэффициента экранирования от толщины экрана d (при фиксированном значении и проницаемости) и от проницаемости(при заданных фиксированных размерах экрана). Построить соответствующие графики. Для тех же исходных данных рассчитать значения коэффициента экранирования по точной формуле (15) и построить соответствующие графики, совместив их с предыдущими. Оценить точность численного метода расчета .

2.2.2. Задание п.2.2.1 повторить для сферического экрана.

2.2.3. При заданных преподавателем размерах прямоугольного экрана определить зависимость коэффициента экранирования от магнитной проницаемости стали экрана , вычисляя его как отношение внешнего поляк значению поляв центре экрана. Сравнить эффективность экранирования цилиндрического и прямоугольного экранов при одинаковой толщине оболочек и средних размеров экранов.

2.3. Электромагнитное экранирование

2.3.1. При заданных преподавателем размерах цилиндрического электромагнитного экрана и параметрах и определить зависимости коэффициента экранирования от частотыf при изменении частоты f от 50 Гц до 1 МГц (десять значений частот); при фиксированной частоте определить зависимостьот величины при(также для десяти значений). Построить соответствующие графики. На тех же графиках, полученных с использованием ЭВМ, построить графики по приближенной формуле (21). Сравнить полученные результаты.

2.3.2. Задание п.2.3.1 повторить для сферического экрана за исключением расчетов по приближенной формуле (21). Сравнить коэффициенты экранирования с использованием цилиндрического и сферического экранов при одинаковых радиусах и толщине оболочек экранов.

3. Инструкция

по работе с программным комплексом ELCUT

Программный комплекс ELCUT представляет собой интегрированную диалоговую систему программ, позволяющую решать плоские и осесимметричные задачи электростатики, линейной и нелинейной магнитостатики, магнитного поля переменных токов, т.е. задачи, предусмотренные программой лабораторного практикума по курсу «Теоретические основы электротехники, часть III».

При выполнении настоящей лабораторной работы комплекс ELCUT используется совместно со специально созданной программной надстройкой, обеспечивающей возможность работы с комплексом без его специального изучения и упрощающей ввод исходных данных для расчета поля.

На рис. 9 представлена панель главного меню, нажатием на одну из клавиш которой выбирается соответствующая тема исследований.

Рис. 9. Панель главного меню

Выполнение лабораторной работы начинается с изучения электростатического экранирования, для чего щелчком по клавише «Электростатическое экранирование» указанной панели открывается окно задания параметров источника электростатического поля, электростатического экрана и экранируемого объекта, представленное на рис. 10. Приведенный в данном окне рисунок поясняет геометрический смысл задаваемых параметров.

После задания всех параметров следует щелкнуть по клавише «Начертить». По этой команде происходит автоматический вход в программный комплекс ELCUTи создание в его среде расчетной схемы поля. Расчетная схема поля (рис. 11) иллюстрируется в окне описания задачи. Поскольку задание численных значений параметров для расчета поля было осуществлено с использованием окна на рис. 10, на данном этапе выполнения работы в окне на рис. 11 ничего изменять не следует.

Для запуска процесса расчета следует щелкнуть по клавише «=» панели инструментов или выбрать позицию Решить задачув менюЗадача (рис. 11).

Задание необходимого масштаба изображения расчетной картины поля осуществляется с использованием клавиш (крупнее) и(мельче) на панели инструментов.

Рис. 10. Окно задания параметров источника электростатического поля, электростатического экрана и экранируемого объекта

Рис. 11. Окно описания задачи

Рис. 12. Окно «Результаты решения задачи»

Для исследования локальных значений поля следует нажать на клавишу панели инструментов, после чего щелкнуть левой клавишей мыши на картине поля. В результате в окне «Результаты решения задачи» появится колонка «Локальные значения» (рис. 12) с указанием характеристик соответствующей точки поля и ее координат. Например, для определения потенциала на экранируемом объекте на него следует навести курсор с изображением иконкии щелкнуть левой клавишей мыши.

При определении частичных емкостей согласно приведенной выше методике задание единичного и нулевого потенциалов проводников осуществляется в окне описания задачи (рис. 11). Для этого необходимо дважды щелкнуть левой клавишей мыши на позиции «Источник» (соответствует источнику поля) или «Приемник» (соответствует экранированному объекту) в левой колонке окна. В результате появится окно задания свойств объекта (рис. 13). Активизировав нажатием левой клавиши мыши строку «Потенциал U=U₀», следует задатьU₀ = 1 В илиU₀ = 0 В.

Рис. 13. Окно задания свойств объекта

Для определения заряда на проводнике необходимо:

- в столбце «Локальные значения» окна «Результаты решения задачи» (рис. 11) двойным щелчком левой клавишей мыши выделить строку «Интегральный калькулятор»;

- на панели инструментов нажать клавишу («добавить контур») и в открывшемся справа меню выбрать позицию «Половина круга (180°)»;

- нажатием левой клавиши мыши зафиксировать вблизи проводника начало контура и двумя полуокружностями очертить его; при этом проводник окрасится в красный цвет, фиксирующий выделение контура интегрирования для определения заряда внутри него, и откроется (рис. 14) меню раздела «Физические величины» (для устранения контура интегрирования следует нажатием правой клавиши мыши вызвать меню);

- дважды щелкнуть левой клавишей мыши на позиции «Электрический заряд» (рис. 14) – в результате появится строка с численным значением заряда проводника.

Для исследования магнитного экранирования на панели главного меню (см. рис. 9) необходимо нажать на клавишу «Магнитное экранирование».

Рис. 14. Окно определения заряда проводника

В результате появится окно задания параметров магнитного поля и экрана (рис. 15). После их определения и выбора типа экрана (цилиндрического или сферического), как и в случае исследования электростатического экранирования, следует щелкнуть по клавише «Начертить» и в появившемся окне описания задачи, аналогичном приведенному на рис. 11, щелкнуть по клавише «=» панели инструментов или выбрать позицию Решить задачув менюЗадача. В результате появится окно с результатами решения задачи (рис. 16). Исследование локальных характеристик магнитного поля осуществляется аналогично анализу электростатического поля.

Рис. 15. Окно задания параметров магнитного поля и экрана

Исследование магнитного экрана прямоугольной формы осуществляется с использованием клавиши «Магнитное экранирование. Экран с прямоугольным сечением» на панели главного меню (см. рис. 9). Активизация задачи по исследованию электромагнитного экранирования осуществляется нажатием на клавишу «Электромагнитное экранирование» на панели главного меню (см. рис. 9). При этом появляется окно задания свойств электромагнитного поля, типа цилиндрический или сферический, и параметров экрана (рис. 17). Дальнейшие действия по анализу картины рассчитанного электромагнитного поля, открывающейся в окне «Результаты решения задачи» (рис. 18), аналогичны приведенным выше.

Рис. 16. Окно «Результаты решения задачи»

Рис. 17. Окно задания параметров электромагнитного поля и экрана

Рис. 18. Окно «Результаты решения задачи»

Библиографический список

1. Бессонов Л.А.Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле /Л.А.Бессонов.М.: Высш.шк., 1986.263 с.

2. Нейман Л.Р.Теоретические основы электротехники: ч.3. /Л.Р. Нейман, П.Л. Калантаров.М.: Энергия,1974.327 с.

Содержание

Введение………………………………………………………………..		3
1.	Основные понятия и формулы….……………………………….	3
1.1.	Электростатическое экранирование……………………...……..	3
1.2.	Магнитное экранирование…………………………..…………..	8
1.3.	Электромагнитное экранирование…………………………..….	10
2.	Рабочее задание…………………………...……………………...	13
2.1.	Электростатическое экранирование…………………..………..	13
2.2.	Магнитное экранирование…………..…………………………..	14
2.3.	Электромагнитное экранирование…………………………..….	14
3.	Инструкция по работе с программным комплексом ELCUT…………………………………………………………....	15
Библиографический список …………………………………………..		23