- •2. ДИЭЛЕКТРИКИ
- •2.1. Основные сведения о пробое диэлектриков
- •2.2. Пробой газообразных диэлектриков
- •2.3. Пробой твердых диэлектриков
- •3. МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
- •3.1. Основные характеристики магнитных веществ
- •3.2. Физическая природа магнетизма
- •3.3. Классификация веществ по магнитным свойствам
- •3.4. Строение ферромагнетиков
- •3.5. Явления магнитной анизотропии и магнитострикции
- •3.6. Намагничивание ферромагнетика
- •3.8. Дифференциальная магнитная проницаемость
- •3.9. Свойства ферромагнетиков в переменных магнитных полях
- •3.9.1. Динамическая петля намагничивания
- •3.9.2. Эффект вытеснения магнитного поля при перемагничивании ферромагнетиков в переменном поле
- •3.9.3. Потери на перемагничивание в переменном магнитном поле
- •3.9.4. Потери на перемагничивание в переменном магнитном поле
- •3.10.1. Общие сведения
- •3.10.2. Объект исследования
- •3.10.3. Средства измерения и вспомогательные средства исследования
- •3.10.4. Подготовка осциллографа к работе
- •3.10.5. Калибровка осциллографа и определение масштабов по напряженности и индукции магнитного поля
- •3.10.6. Подготовка звукового генератора к работе
- •4. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
- •4.1.1. Цель работы
- •4.1.2. Объект исследования
- •4.1.3. Средства измерения
- •4.1.4. Рабочее задание
- •4.1.5. Методические указания по выполнению рабочего задания
- •4.1.6. Контрольные вопросы
- •4.2.1. Цель работы
- •4.2.2. Рабочее задание
- •4.2.3. Методические рекомендации к выполнению рабочего задания
- •4.2.4. Содержание отчета
- •4.2.5. Вопросы для самоконтроля
- •4.3. Лабораторная работа № 3. «Исследование свойств магнитных материалов в магнитных полях переменной частоты»
- •4.3.1. Цель работы
- •4.3.2. Рабочее задание
- •4.3.3. Методические указания к выполнению рабочего задания
- •4.3.4. Содержание отчета
- •4.3.5. Вопросы для самоконтроля
- •5.1. Требования к оформлению контрольной работы
- •5.2. Задание на контрольную работу
- •5.3. Методические указания к выполнению контрольной работы
- •5.4. Экзаменационные вопросы
- •6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •Основная литература
- •Дополнительная литература
Вэтой работе определяются и строятся графики зависимостей μr = F (f),
Р= F (f), когда Bm = const, и эти же зависимости, когда Нm = const. Необходимо строить зависимости μr = F (f) при Bm = const и μr = F (f) при Нm = const в одной системе координат, откладывая по оси абсцисс значенияНm, а по оси ординат — значения μr.
Аналогично в одной системе координат строятся зависимости Р = F (f) для обоих режимов испытания образца.
4.3.5.Вопросы для самоконтроля
1.Чем отличается динамическая петля намагничивания от петли гисте-
резиса?
2.Какие виды потерь существуют при перемагничивании ферромагнетика в переменном магнитном поле?
3.От каких параметров намагничивающего поля и как зависят потери на гистерезис?
4.От каких параметров намагничивающего поля и как зависят потери на вихревые токи?
5.Объясните суть явления вытеснения магнитного поля.
6.К каким последствиям приводит явление вытеснения магнитного поля?
7.Почему с ростом частоты уменьшается индукция, если Bm = const?
8.Почему с ростом частоты уменьшается магнитная индукция, если
Нm = const?
9.Как и почему изменяются потери на перемагничивание с ростом часто-
ты при Bm = const?
10.Как и почему изменяются потери на перемагничивание с ростом частоты при Нm = const?
11.Почему в одном и том же диапазоне изменения частоты относительная магнитная проницаемость изменяется в больших пределах, когда, как и почему изменяются потери на перемагничивание с ростом частоты при Bm = const,
ане при Нm = const?
12.Почему в одном и том же диапазоне изменения частоты потери на пе-
ремагничивание ферромагнетика изменяются в больших пределах при
Bm = const, а не при Нm = const?
85
5. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ИЗОЛЯЦИИ ДВУХЖИЛЬНОГО КАБЕЛЯ»
5.1. Требования к оформлению контрольной работы
Контрольная работа состоит из двадцати вариантов с нумерацией вариантов от 0 до 19.
К оформлению контрольной работы предъявляются следующие требования:
1.Контрольная работа выполняется в тетради, на обложке которой должны быть указаны фамилия, имя, отчество студента, учебный шифр, наименование дисциплины и домашний адрес.
2.Условия задачи переписываются полностью, без сокращений.
3.Текстовая часть, формулы, числовые выкладки должны быть выполнены чернилами без помарок и исправлений.
4.Графическая часть работы выполняется в карандаше с помощью чертёжных инструментов.
5.Электрические схемы вычерчиваются с соблюдением установленных стандартом условных обозначений.
6.Ответы на вопросы должны быть аргументированы теоретически с использованием в необходимом объёме рисунков, графиков.
7.В конце работы необходимо привести список использованной при выполнении контрольной работы литературы.
8.После списка литературы необходимо проставить дату выполнения работы и подпись.
5.2.Задание на контрольную работу
Питание электротехнической установки осуществляется с помощью кабельной линии длиной l. Кабель со свинцовой оболочкой имеет две токопроводящие жилы радиусом R (рис. 1). В качестве электрической изоляции жил друг от друга и жил от оболочки использована кабельная бумага. В пористой структуре диэлектрика имеются капилляры, заполненные воздухом. К жилам кабеля
86
приложено переменное напряжение, действующее значение которого U, частотой f. При расчёте считать, что электрическое поле внутри кабеля однородно.
Требуется определить:
1)ёмкость между жилами кабеля, Cк;
2)сопротивление изоляции между жилами кабеля, Zиз;
3)значение тока утечки между жилами кабеля, Iу;
4)диэлектрические потери в изоляции кабеля, P;
5)пробивное напряжение изоляции между жилами кабеля, Uпр;
6)ёмкость Cкп, сопротивление изоляции Zизп и ток утечки Iуп, диэлектрические потери Pп, пробивное напряжение Uпрп, при условии, что оболочка кабеля заполнена газообразным либо жидким диэлектриком. При расчёте принять, что поры и капилляры полностью заполнены этим диэлектриком;
7)после расчёта составить таблицу сравнительных данных кабелей без пропитки и с пропиткой и произвести анализ влияния пропитки изоляции кабеля на его электрические свойства;
8)определить соответствие изоляционных свойств электрической изоляции кабеля требованиям правил установки электропотребителей (ПУЭ).
Геометрические размеры кабеля и электрические параметры диэлектриков, использованных в качестве изоляции, приведены в табл. 5.1.
Вопросы к контрольной работе
1.Дайте расшифровку цифр, используемых в обозначениях марок электрических сталей.
2.На основной кривой намагничивания укажите участки, на которых намагничивание осуществляется за счёт роста доменов. В чём отличие процессов намагничивания на этих участках?
3.Как влияют на магнитные свойства материалов вихревые токи? В каких магнитных полях возникают эти токи?
87
Таблица 5.1
Исходные данные для решения контрольной работы
|
|
|
|
|
|
|
|
Относительная |
Тангенс угла |
Электрическая |
||||||||
|
|
|
|
,U |
|
Плотность |
диэлектрическая |
диэлектрических |
||||||||||
|
|
|
|
|
прочность |
|||||||||||||
Номерварианта |
Длиналинии, l |
Радиусжилы, R |
Расстояние междужилами, S |
напряжениеРабочее |
Частота, f |
Целлюлозы, D |
,БумагиD |
Целлюлозы, ε |
,Воздухаε |
Пропитки, ε |
Целлюлозы, tgδ |
,Воздухаtgδ |
,Пропиткиtgδ |
|||||
Целлюлозы, Е |
,ВоздухаЕ |
,ПропиткиЕ |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
проницаемость |
|
потерь |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
21 |
22 |
23 |
1 |
2 |
|
3 |
|
2пр |
3пр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пр1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
мм |
мм |
В |
Гц |
кг/м3 |
кг/м3 |
|
|
|
10-4 |
10-6 |
|
10-3 |
кВ/мм |
кВ/мм |
кВ/мм |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
14 |
15 |
16 |
17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
120 |
1,38 |
7,5 |
220 |
50 |
1 550 |
780 |
6,6 |
1,00059 |
2,1 |
65,0 |
4,0 |
|
3,0 |
15,0 |
3,2 |
20,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
50 |
1,78 |
8,3 |
380 |
50 |
1 550 |
850 |
6,6 |
1,00059 |
2,7 |
65,0 |
4,0 |
|
10,0 |
15,0 |
3,2 |
60,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1 000 |
2,25 |
12,24 |
2 200 |
50 |
1 550 |
1100 |
6,6 |
1,00059 |
4,5 |
65,0 |
4,0 |
|
25,0 |
15,0 |
3,2 |
50,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
800 |
2,82 |
13,58 |
1 100 |
50 |
1 550 |
1090 |
6,6 |
1,00059 |
4,1 |
65,0 |
4,0 |
|
15,0 |
15,0 |
3,2 |
55,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
150 |
3,34 |
17,92 |
6 600 |
50 |
1 550 |
780 |
6,6 |
1,00059 |
2,8 |
65,0 |
4,0 |
|
0,2 |
15,0 |
3,2 |
43,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
1 500 |
3,99 |
19,42 |
3 300 |
50 |
1 550 |
770 |
6,6 |
1,00059 |
5,2 |
65,0 |
4,0 |
|
30,0 |
15,0 |
3,2 |
35,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
3 000 |
4,72 |
14,18 |
6 600 |
50 |
1 550 |
900 |
6,6 |
1,00059 |
4,8 |
65,0 |
4,0 |
|
5,0 |
15,0 |
3,2 |
20,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
500 |
5,5 |
15,74 |
380 |
50 |
1 550 |
970 |
6,6 |
1,00059 |
2,4 |
65,0 |
4,0 |
|
3,0 |
15,0 |
3,2 |
18,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
250 |
6,18 |
19,5 |
2 200 |
50 |
1 550 |
800 |
6,6 |
1,00059 |
1,01 |
65,0 |
4,0 |
|
4,0 |
15,0 |
3,2 |
20,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
2 000 |
6,91 |
20,76 |
1 100 |
50 |
1 550 |
1 100 |
6,6 |
1,00059 |
3,8 |
65,0 |
4,0 |
|
0,2 |
15,0 |
3,2 |
45,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
200 |
7,68 |
24,8 |
3 300 |
50 |
1 550 |
1 100 |
6,6 |
1,00059 |
2,1 |
65,0 |
4,0 |
|
3,0 |
15,0 |
3,2 |
20,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
4 000 |
8,74 |
27,3 |
6 600 |
50 |
1 550 |
850 |
6,6 |
1,00059 |
2,3 |
65,0 |
4,0 |
|
1,0 |
15,0 |
3,2 |
18,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
3 500 |
1,38 |
11,2 |
1 100 |
50 |
1 550 |
780 |
6,6 |
1,00059 |
5,0 |
65,0 |
4,0 |
|
20,0 |
15,0 |
3,2 |
42,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
1 600 |
1,78 |
11,2 |
2 200 |
50 |
1 550 |
900 |
6,6 |
1,00059 |
4,4 |
65,0 |
4,0 |
|
5,0 |
15,0 |
3,2 |
45,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
600 |
7,68 |
20,1 |
220 |
50 |
1 550 |
770 |
6,6 |
1,00059 |
2,8 |
65,0 |
4,0 |
|
0,2 |
15,0 |
3,2 |
24,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
800 |
8,74 |
22,2 |
660 |
50 |
1 550 |
970 |
6,6 |
1,00059 |
4,8 |
65,0 |
4,0 |
|
8,0 |
15,0 |
3,2 |
25,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
300 |
2,25 |
16,14 |
3 300 |
50 |
1 550 |
1 090 |
6,6 |
1,00059 |
2,7 |
65,0 |
4,0 |
|
10,0 |
15,0 |
3,2 |
25,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
1 400 |
3,34 |
17,92 |
6 600 |
50 |
1 550 |
780 |
6,6 |
1,00059 |
1,019 |
65,0 |
4,0 |
|
0,2 |
15,0 |
3,2 |
50,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
700 |
6,18 |
17,1 |
660 |
50 |
1 550 |
780 |
6,6 |
1,00059 |
3,8 |
65,0 |
4,0 |
|
20,0 |
15,0 |
3,2 |
32,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
88
