Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Кубанский государственный технологический университет
Теоретические основы электротехники
Часть II Теория электромагнитного поля
Методические указания по выполнению расчетно-графической
работы №5 для студентов очной формы обучения направления
(13.03.02) 140400.62 Электроэнергетика и электротехника
Краснодар
2015
Составители: канд. техн. наук, проф. Ю.Г. Репьев;
канд. техн. наук, доц. С.А. Попов;
канд. техн. наук, ст. преп. Н.В. Ладенко
УДК 321.3.01(075.8) + 537.8(075.8)
Теоретические основы электротехники. Часть II. Теория электромагнитного поля: методические указания по выполнению расчетно-графической работы №5 для студентов очной формы обучения направления (13.03.02) 140400.62 Электроэнергетика и электротехника / Сост.: Ю.Г. Репьев, С.А. Попов, Н.В. Ладенко.; Кубан. гос. технол. ун-т; Каф.электротехники и электрических машин. – КраснодарКубГТУ: 2015. – 20 с.
Изложено задание к расчетно-графической работе, приведены требования к оформлению и рекомендуемая литература.
Ил. 15. Табл. 15. Библиогр.: 3 назв.
Печатается по решению методического совета ФГБОУ ВПО "Кубанский государственный технологический университет"
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. кафедры электротехники и электрических машин КубГТУ Б.Х. Гайтов;
д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой электроснабжения промышленных предприятий КубГТУ Б.А. Коробейников
КубГТУ, 2015
Содержание
1. Требования к оформлению.............................................................................4
2. Расчетно-графическая работа №5.Стационарное электромагнитное
поле…………………………………………………………………………….5
Список литературы............................................................................................20
3
1. Требования к оформлению
При сдаче расчетно-графических работ рекомендуется принять во внимание следующие требования к оформлению:
1) оформляется работа на листах формата А4;
2) основные положения решения должны иметь пояснения;
3) рисунки, графики, в том числе заданные условием, должны быть выполнены аккуратно в удобочитаемом масштабе;
4) вычисления должны быть сделаны с точностью до 3-й значащей цифры;
5) номер задания выдается преподавателем, а номер варианта определяется по номеру в списке журнала.
4
2. Расчетно-графическая работа №5. Стационарное электромагнитное поле
Задание № 1
Содержание работы
По заданным в табл. 1 параметрам высоковольтной линии исходной схеме (рис. 1) рассчитать:
1) частичные емкости;
2) рабочую емкость линии;
3) заряд, приходящийся на 1 км длины каждого провода;
4) рассчитать и построить на одном графике распределение потенциала в плоскости AB и распределение горизонтальной составляющей напряженности электрического поля;
5) рассчитать плотность поверхностного заряда на поверхности земли вдоль оси X.
Таблица 1 – Расчетные данные
|
Варианты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
h, м |
6 |
6 |
5 |
5 |
5 |
6 |
6 |
5 |
|
b, м |
2 |
3 |
1,5 |
3 |
2 |
2,5 |
2 |
2 |
|
Ro, см |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
|
U1, kВ |
+10 |
+10 |
+10 |
+20 |
+20 |
+20 |
-10 |
-10 |
|
U2, kВ |
-15 |
-20 |
-5 |
-10 |
-15 |
-30 |
+15 |
+5 |
Окончание таблицы 1
|
Варианты |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
h, м |
6 |
5 |
6 |
6 |
5 |
5 |
5 |
6 |
|
b, м |
2,5 |
2 |
2 |
2 |
1,5 |
3 |
2,5 |
4 |
|
Ro, см |
1,0 |
1,2 |
1,2 |
1,6 |
1,2 |
1,3 |
1,5 |
1,8 |
|
U1, kВ |
-10 |
-20 |
-20 |
-20 |
+30 |
-10 |
-12 |
+20 |
|
U2, kВ |
+20 |
+10 |
+10 |
+10 |
+5 |
+10 |
+6 |
-15 |
Рисунок 1 – Схема расположения проводов над землей
5
Задание № 2
Содержание работы
По заданным в табл. 2 параметрам высоковольтной линии и исходной схеме (рис. 1) рассчитать:
1) частичные емкости;
2) рабочую емкость линии;
3) заряд, приходящийся на 1 км длины проводы, и потенциалы проводов;
4) рассчитать и построить на одном графике распределение потенциала и вертикальной составляющей напряженности электрического поля в плоскости AB;
5) рассчитать плоскость поверхностных зарядов на поверхности земли вдоль оси X.
Таблица 2 – Расчетные данные
|
Варианты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
h, м |
6 |
6 |
6 |
5 |
5 |
5 |
6 |
6 |
|
b, м |
1,2 |
2,8 |
1,8 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
2 |
2 |
|
Ro, см |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,0 |
1,2 |
1,6 |
1,4 |
|
Uo, kВ |
+10 |
+20 |
+30 |
-10 |
-20 |
-30 |
+10 |
+20 |
Окончание таблицы 2
|
Варианты |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
h, м |
6 |
5 |
5 |
5 |
6 |
8 |
8 |
8 |
|
b, м |
2 |
3 |
3 |
3 |
3 |
2,4 |
3 |
2,8 |
|
Ro, см |
1,2 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,4 |
1,6 |
1,4 |
1,6 |
|
Uo, kВ |
+30 |
-30 |
-20 |
-10 |
-25 |
-30 |
-25 |
+30 |
Рисунок 2 – Схема расположения проводов над землей
6
Задание № 3
Содержание работы
По заданным в табл. 3 и параметрам высоковольтной линии и исходной схеме (рис. 3) рассчитать:
1) частичные емкости;
2) рабочую емкость линии, выяснить, на сколько процентов рабочая емкость линии больше емкости двухпроводной линии, имеющей те же геометрические размеры, но рассчитанной без учета влияния земли;
3) определить заряд, проходящий на 1 км длины провода, и потенциалов проводов;
4) рассчитать и построить на одном графике распределение потенциала и горизонтальной составляющей напряженности поля в плоскости AB;
5) рассчитать плотность поверхностного заряда на поверхности земли вдоль оси X.
Примечание – При расчете пренебречь смещением электрических осей.
Таблица 3 – Расчетные данные
|
Варианты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
h, м |
6 |
4 |
5 |
7 |
8 |
12 |
8 |
8 |
|
b, м |
2,5 |
4,0 |
5,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
5,0 |
|
Ro, см |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
|
Uo, kВ |
+35 |
+10 |
-10 |
+10 |
-35 |
-110 |
-10 |
+6 |
Окончание таблицы 3
|
Варианты |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
h, м |
9 |
12 |
8 |
10 |
8 |
10 |
9 |
18 |
|
b, м |
4,0 |
4,0 |
4,0 |
4,0 |
5,0 |
3,0 |
1,8 |
0,6 |
|
Ro, см |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,0 |
1,0 |
0,4 |
0,5 |
|
Uo, kВ |
-35 |
-110 |
+6 |
+35 |
+100 |
-25 |
-30 |
+30 |
Рисунок 3 – Схема расположения проводов над землей
7
Задание № 4
Содержание работы
По заданным в табл. 4 параметрам высоковольтной линии и исходной схеме (рис. 4) рассчитать:
1) частичные емкости;
2) рабочую емкость линии;
3) заряд, приходящийся на каждый 1 км провода;
4) рассчитать и построить на одном графике распределение потенциала в плоскости AB и распределение горизонтальной составляющей напряженности электрического поля;
5) рассчитать плотность поверхностного заряда на поверхности земли вдоль оси X.
Таблица 4 – Расчетные данные
|
Варианты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
h, м |
6,0 |
6,5 |
5,0 |
6,0 |
5,5 |
5,5 |
6,0 |
5,5 |
|
b, м |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
1,8 |
1,8 |
1,8 |
2,2 |
2,2 |
|
Ro, см |
10 |
12 |
13 |
8 |
10 |
12 |
8 |
8 |
|
U1, kВ |
+10 |
+5 |
+15 |
-10 |
-20 |
-10 |
-20 |
-30 |
|
U2, kВ |
-10 |
-15 |
-10 |
-5 |
+10 |
0 |
+15 |
+25 |
Окончание таблицы 4
|
Варианты |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
h, м |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
6,5 |
5,5 |
6,0 |
4,0 |
8,0 |
|
b, м |
2,2 |
3,0 |
4,0 |
3,0 |
2,2 |
2,0 |
0,7 |
0,3 |
|
Ro, см |
8 |
6 |
6 |
6 |
12 |
13 |
19 |
7 |
|
U1, kВ |
+40 |
+20 |
+10 |
-10 |
-20 |
-20 |
-70 |
-30 |
|
U2, kВ |
+10 |
+10 |
+5 |
+30 |
-15 |
-5 |
+30 |
+60 |
Рисунок 4 – Схема расположения проводов над землей
8
Задание № 5
Содержание работы
Параллельно
безграничной плоскости раздела двух
диэлектриков и параллельно друг другу
расположены два тонких длинных провода
радиусом
= 1мм. Диэлектрические проницаемости
диэлектриков
и
.
Линейная
плоскость зарядов
и
.
Взаимное расположение проводов и
плоскости раздела диэлектриков даны в
рисунке 5.
1. Определить разность потенциалов между проводами.
2.Определить вектор напряженности электрического поля поверхности проводов.
3. Найти поверхностную плотность связанных зарядов в точке А.
Примечание – При расчете рассматривать провода как заряженные оси.
Таблица 5 – Расчетные данные
|
Варианты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
|
|
15 |
5 |
5 |
10 |
10 |
10 |
15 |
20 |
|
h1, мм |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
|
h2, мм |
50 |
60 |
30 |
40 |
30 |
60 |
50 |
7 |
|
A, мм |
40 |
40 |
40 |
50 |
60 |
60 |
80 |
100 |
|
ε1 |
2 |
3 |
4 |
4 |
6 |
6 |
7 |
8 |
|
ε2 |
8 |
7 |
6 |
16 |
4 |
14 |
3 |
2 |
Кл/м
Кл/мОкончание таблицы 5
|
Варианты |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
|
45 |
50 |
30 |
35 |
45 |
50 |
55 |
15 |
|
|
20 |
25 |
30 |
40 |
40 |
45 |
60 |
25 |
|
h1, мм |
40 |
6 |
50 |
50 |
80 |
45 |
40 |
45 |
|
h2, мм |
60 |
40 |
60 |
50 |
50 |
80 |
45 |
45 |
|
A, мм |
50 |
50 |
70 |
80 |
80 |
85 |
40 |
40 |
|
ε1 |
8 |
12 |
8 |
9 |
11 |
13 |
4 |
3 |
|
ε2 |
12 |
8 |
14 |
10 |
7 |
2 |
16 |
6 |
Кл/м
Кл/м
Рисунок 5 – Взаимное расположение проводов и плоскости раздела диэлектриков
9
Задание № 6
Содержание работы
В
воздухе над поверхностью масла параллельно
металлической стен-ке проходит весьма
длинный цилиндрический провод радиусом
.
Напря- жение провода относительно
проводящей стенки
.
Диэлектрическая про- ницаемость масла
ε.
1. Найти емкость провода на единицу длины относительно металли-ческой стенки. Сравнить ее с погонной емкостью стенки при отсутствии масла.
2. Рассчитать и построить эквипотенциаль в масле, проходящую че-рез точку A над поверхностью масла. Эту эквипотенциаль построить ка-чественно.
3. В точке А по обе стороны границы раздела воздух-масло построить векторы E, D.
Примечание
– При расчете учесть, что
и
.
Таблица 6 – Расчетные данные
|
Варианты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
a, м |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,1 |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
|
b, м |
0,25 |
0,25 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,5 |
0,3 |
0,2 |
|
|
15 |
10 |
10 |
10 |
5 |
15 |
8 |
12 |
|
|
10 |
10 |
12 |
6 |
6 |
15 |
10 |
10 |
|
ε |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
,
мм
,
ммОкончание таблицы 6
|
Варианты |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
a, м |
0,2 |
0,1 |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,5 |
0,1 |
0,4 |
|
b, м |
0,1 |
0,4 |
0,35 |
0,4 |
0,4 |
0,35 |
0,8 |
0,6 |
|
|
6 |
6 |
7 |
8 |
10 |
6 |
7 |
10 |
|
|
6 |
3 |
7 |
15 |
15 |
6 |
4 |
15 |
|
ε |
5,2 |
2,5 |
2,5 |
3,0 |
6,0 |
3,0 |
6,0 |
4,0 |
,
мм
,
мм
Рисунок 6 – Схема расположения провода
10
Задание № 7
Содержание работы
Две длинные коаксиальные стальные трубки служат прямым и обратным проводами линии постоянного тока. Ток в этой линии I = 100 А. По внутренней трубке ток течет «к нам», по внешней трубке – «от нас».
Размеры
трубок указаны на рисунке 7. Магнитная
проницаемость стали, из которой
изготовлены трубки, –
,
а среды, заполняющей остальное
пространство, –
.
1. Определить вектор магнитной индукции B во всех точках пространства.
2. Найти магнитные потоки, приходящиеся на единицу длины, во внутреннем проводе, пространстве между проводами и внешнем проводе линии.
3. Определить энергию магнитного поля, запасенную на участке линии единичной длины.
4. Определить индуктивность единицы длины линии.
Таблица 7 – Расчетные данные
|
Варианты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
R1, см |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
|
R2, см |
1,3 |
1,5 |
1,7 |
1,9 |
2,1 |
2,3 |
2,5 |
2,7 |
|
R3, см |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3,0 |
3,2 |
|
R4, см |
2,1 |
2,3 |
2,5 |
2,7 |
2,9 |
3,1 |
3,3 |
3,5 |
|
µ |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
Окончание таблицы 7
|
Варианты |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
R1, см |
2,4 |
2,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,3 |
2,2 |
|
R2, см |
2,9 |
3,1 |
1,5 |
1,7 |
1,9 |
2,1 |
1,8 |
2,5 |
|
R3, см |
3,4 |
3,6 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
2,1 |
2,8 |
|
R4, см |
3,7 |
3,9 |
2,7 |
2,9 |
3,1 |
3,3 |
2,4 |
2,9 |
|
µ |
900 |
1000 |
500 |
600 |
700 |
800 |
300 |
400 |
Рисунок 7 – Расчетная схема
11
Задание № 8
Содержание работы
Два
длинных цилиндрических металлических
стержня радиусов
находятся
по одну и другую стороны от границы
раздела двух проводящих сред с удельными
проводимостями
и
.
Оси стержней параллельны.
1. Рассчитать проводимость между стержнями на единицу длины системы.
2. Найти ток утечки при заданном значении напряжения между проводами на единицу длины.
3.
Определить напряжение
точки A
относительно точки B.
4. Рассчитать и построить график распределения потенциала и нормальной составляющей напряженности электрического поля вдоль оси BC.
Примечание
– При расчете учесть, что
и
.
Таблица 8 – Расчетные данные
|
Варианты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
a, м |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,4 |
0,3 |
0,5 |
0,6 |
|
b, м |
0,7 |
0,8 |
0,6 |
0,5 |
0,3 |
0,4 |
0,7 |
0,8 |
|
|
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,5 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,1 |
|
|
1,0 |
0,6 |
0,1 |
0,2 |
0,5 |
0,1 |
0,6 |
0,3 |
|
|
5 |
10 |
15 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
|
U, кВ |
2 |
3 |
6 |
10 |
2 |
3 |
6 |
10 |
,
см/м
,
см/м
,
мОкончание таблицы 8
|
Варианты |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
a, м |
0,7 |
0,8 |
0,6 |
0,6 |
0,8 |
0,5 |
0,7 |
0,3 |
|
b, м |
0,6 |
0,5 |
0,4 |
0,7 |
0,4 |
0,1 |
0,9 |
0,5 |
|
|
0,2 |
0,3 |
0,6 |
0,2 |
0,6 |
0,2 |
0,3 |
0,5 |
|
|
0,6 |
0,6 |
1,1 |
1,0 |
0,9 |
0,8 |
0,6 |
0,3 |
|
|
15 |
15 |
20 |
15 |
10 |
6 |
15 |
20 |
|
U, кВ |
5 |
4 |
4 |
6 |
2 |
3 |
4 |
3 |
,
см/м
,
см/м
,
м
Рисунок 8 – Расчетная схема
12
Задание № 9
Содержание работы
Полусферический
заземлитель радиусом «a»
находится в среде с удельной проводимостью
на расстоянии b
от плоскости границы, отделяющей эту
среду с проводимостью
.
Через заземлитель в землю протекает
постоянный ток I.
Второй электрод находится на большом
расстоянии от заземлителя.
1. Определить потенциал заземлителя относительно бесконечно удаленной точки.
2. Найти точки пересечения границы опасной зоны с осью X, а полагая, что допустимое шаговое значение Uш= 40 В, а длина шага – 0,7 м.
3.
Рассчитать радиус опасной зоны для
случая, когда вся почва имеет одинаковую
удельную проводимость
.
Указать на чертеже опасную зону и точки,
определенные в пункте 2.
4. Построить график изменения напряженности поля и потенциала по оси X.
Примечание – При расчете полагать, что a<b.
Таблица 9 – Расчетные данные
|
Варианты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
a, м |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,4 |
0,2 |
0,3 |
0,3 |
|
b, м |
10 |
8 |
8 |
6 |
5 |
6 |
6 |
8 |
|
|
0,1 |
0,2 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,1 |
0,4 |
0,5 |
|
|
0,5 |
0,4 |
0,3 |
0,6 |
0,6 |
0,4 |
0,4 |
0,1 |
|
I, кА |
1 |
2 |
3 |
1 |
3 |
3 |
3 |
2 |
,
см
,
смОкончание таблицы 9
|
Варианты |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
a, м |
0,5 |
0,6 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,6 |
0,1 |
0,2 |
|
b, м |
10 |
9 |
9 |
7 |
6 |
6 |
10 |
8 |
|
|
0,2 |
0,2 |
0,1 |
0,3 |
0,3 |
0,1 |
0,4 |
0,2 |
|
|
0,3 |
0,9 |
0,6 |
0,1 |
0,4 |
0,2 |
0,2 |
0,9 |
|
I, кА |
2 |
1 |
1 |
1 |
3 |
2 |
2 |
2 |
,
см
,
см
Рисунок 9 – Схема расположения заземлителя
13
Задание № 10
Содержание работы
По
коаксиальному кабелю протекает постоянный
ток I.
Ток в жиле кабеля направлен «к
нам», а в оболочке кабеля – «от нас».
Радиус жилы кабеля R1,
радиусы оболочки R2
и R3.
Абсолютная магнитная проницаемость
материала жилы, оболочки и среды,
заполняющей остальное пространство,
равно
.
1.
Построить график изменения модуля
напряженности магнитного поля в
зависимости от расстояния от оси кабеля
/0≤
/
2. Найти магнитные потоки, приходящиеся на единицу длины в жиле кабеля, в пространстве между жилой и оболочкой и в оболочке кабеля.
3. Определить энергию магнитного поля, запасенную на участке кабеля единичной длины.
4. Определить индуктивность единицы длины кабеля.
Таблица 10 – Расчетные данные
|
Варианты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
I, мА |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
1,3 |
1,5 |
1,7 |
1,9 |
|
R1, мм |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
0,6 |
0,5 |
0,8 |
0,9 |
|
R2, мм |
3,0 |
3,1 |
3,3 |
3,4 |
3,7 |
3,2 |
3,5 |
3,3 |
|
R3, мм |
3,2 |
3,3 |
3,5 |
3,6 |
4,0 |
3,9 |
4,2 |
4,3 |
Окончание таблицы 10
|
Варианты |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
I, мА |
1,1 |
1,3 |
1,6 |
1,8 |
1,4 |
1,5 |
1,4 |
1,1 |
|
R1, мм |
0,9 |
0,5 |
0,4 |
0,5 |
0,4 |
0,8 |
0,7 |
1,0 |
|
R2, мм |
3,0 |
3,6 |
3,8 |
3,2 |
3,0 |
3,1 |
3,4 |
3,5 |
|
R3, мм |
3,3 |
4,0 |
4,0 |
3,6 |
3,1 |
3,2 |
3,5 |
3,9 |
Рисунок 10 – Коаксиальный кабель в разрезе
14
Задание № 11
Содержание работы
По
длинной уединенной стальной трубе с
магнитной проницаемостью
в направлении читателя течет постоянный
ток I.
Внутренний радиус трубы R1,
внешний радиус R2.
Магнитная проницаемость среды как
внутри трубы, так и вне ее равна единице.
1. Найти магнитный поток, замыкающийся внутри трубы на единицу ее длины.
2. Найти вектор магнитной индукции во всех трех областях пространства.
3. Построить на одном графике зависимости модуля напряженности магнитного поля от расстояния r от оси трубы.
4. Определить энергию магнитного поля внутри трубы на единицу ее длины.
Таблица 11 – Расчетные данные
|
Варианты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
I, А |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
50 |
70 |
80 |
|
|
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
500 |
700 |
800 |
|
R1, см |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
0,4 |
0,8 |
0,5 |
|
R2, см |
1,8 |
1,0 |
1,3 |
1,5 |
1,1 |
1,7 |
0,9 |
1,8 |
Окончание таблицы 11
|
Варианты |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
I, А |
60 |
90 |
50 |
100 |
40 |
60 |
70 |
80 |
|
|
900 |
1000 |
1000 |
700 |
400 |
800 |
400 |
900 |
|
R1, см |
0,4 |
0,6 |
0,7 |
0,5 |
0,5 |
0,7 |
0,5 |
0,8 |
|
R2, см |
1,8 |
1,0 |
1,3 |
1,5 |
1,1 |
1,7 |
0,9 |
1,8 |
Рисунок 11 – Сечение трубы и ее геометрические размеры
15
Задание № 12
Содержание работы
В коаксиальном кабеле с твердой изоляцией вследствие перегрева образовался между жилой и изоляцией воздушный зазор радиусом R2, в котором происходит ионизация. Объемная плотность свободных ионизированных зарядов ρ. Кабель находится в земле. Радиус жилы кабеля R1, внутренний радиус оболочки R3, внешний радиус оболочки R4. Диэлектрическая проницаемость твердой изоляции E.
1. Определить законы и построить графики изменения потенциала и напряженности электрического поля в пространстве между жилой и оболочкой кабеля в зависимости от расстояния от оси непосредственно после отклонения кабеля и заземления его жилы.
2. Определить поверхностную плотность индуцированных связанных зарядов на внутренней поверхности твердой изоляции /R = R2/.
3. Определить емкость кабеля на единицу длины после полной деионизации воздушного зазора.
Таблица 12 – Расчетные данные
|
Варианты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
ρ,
Кл/ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
3 |
2 |
|
E, В/м |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
4,5 |
0,8 |
0,5 |
|
R1, см |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
0,6 |
0,7 |
|
R2, см |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
|
R3, см |
2,0 |
2,1 |
2,2 |
2,3 |
2,4 |
2,5 |
2,6 |
2,7 |
|
R4, см |
2,5 |
2,6 |
2,7 |
2,8 |
2,9 |
3,0 |
3,1 |
3,2 |
Рисунок 12 – Коаксиальный кабель в разрезе
16
Задание № 13
Содержание работы
Параллельно
безграничной плоскости раздела двух
ферромагнитных сред с магнитными
проницаемостями
и
и параллельно друг другу расположены
два длинных тонких изолированных
провода, образующих двухпроводную
линию. По линии протекает постоянных
ток I
= 10 А в направлении, указанном на рисунке
13. Вблизи линии находится виток,
выполненный также из тонкого изолированного
провода и имеющий вид прямоугольной
рамки. Две стороны этого прямоугольного
витка параллельны проводам линии. Размер
витка в направлении, перпендикулярном
плоскости рисунка, равен 100 мм.
1. Определить взаимную индуктивность между двухпроводной линией и витком.
2. Определить напряженность магнитного поля на оси каждого провода линии.
3. Определить магнитное напряжение точки A относительно точки B.
Примечание – Направление движения от точки A к точке B при подсчете магнитного напряжения от каждого из проводов с током следует брать одинаковым /по часовой стрелке либо против нее/ во всех случаях.
Таблица 13 – Расчетные данные
|
Варианты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
a, мм |
80 |
50 |
60 |
60 |
50 |
70 |
70 |
80 |
|
b, мм |
40 |
60 |
40 |
50 |
50 |
60 |
40 |
60 |
|
|
300 |
50 |
100 |
200 |
150 |
200 |
250 |
100 |
|
|
60 |
200 |
400 |
600 |
100 |
70 |
500 |
300 |
Рисунок 13 – Расчетная схема
17
Задание № 14
Содержание работы
Параллельно
безграничной плоскости раздела двух
ферромагнитных сред с магнитными
проницаемостями
и
и параллельно друг другу расположены
два длинных тонких изолированных
провода, образующих двухпроводную
линию. По линии протекает постоянных
ток I
= 10 А в направлении, указанном на рисунке
14. Вблизи линии находится виток,
выполненный также из тонкого изолированного
провода и имеющий вид прямоугольной
рамки. Две стороны этого прямоугольного
витка параллельны проводам линии. Размер
витка в направлении, перпендикулярном
плоскости рисунка, равен 100 мм.
1. Определить взаимную индуктивность между двухпроводной линией и витком.
2. Определить напряженность магнитного поля на оси каждого провода линии.
3. Определить магнитное напряжение точки A относительно точки B.
Примечание – Направление движения от точки A к точке B при подсчете магнитного напряжения от каждого из проводов с током следует брать одинаковым /по часовой стрелке либо против нее/ во всех случаях.
Таблица 14 – Расчетные данные
|
Варианты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
a, мм |
80 |
50 |
60 |
60 |
50 |
70 |
70 |
80 |
|
b, мм |
40 |
60 |
40 |
50 |
50 |
60 |
40 |
60 |
|
|
300 |
50 |
100 |
200 |
150 |
200 |
250 |
100 |
|
|
60 |
200 |
400 |
600 |
100 |
70 |
500 |
300 |
Рисунок 14 – Расчетная схема
18