МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра Теоретических Основ Электротехники
отчет
по лабораторной работе №2
по дисциплине «Теоретические Основы Электротехники»
Тема: Проводники в электростатическом поле
|
Студентка гр. 7501 |
|
Попадьина А.О. |
|
Преподаватель |
|
Гарчук А.А. |
Санкт-Петербург
2019
Цель работы:
Изучение влияния тонких проводников на выравнивание напряженности электростатического поля на примере проходного изолятора.
Конструкция проходных изоляторов (рис.1) отличается весьма неблагоприятным расположением электродов, приводящее к крайне неравномерному распределению напряженности электростатического поля (как радиальной,
так и аксиальной компоненты). В первом приближении можно считать, что заземленный фланец и токоведущий стержень образуют цилиндрический конденсатор, для которого свойственна неравномерность распределения напряженности поля по радиусу.
В соответствии с этим радиальная напряженность поля вблизи стержня значительно превышает напряженность поля вблизи фланца. Если не учитывать влияние краев,
то радиальную компоненту напряженности
можно
определить по формуле:
Наибольшая напряженность поля имеет место у края фланца, вблизи
точки А.
Для обеспечения хорошей электрической прочности изоляции необходимо сгладить неравномерность распределения напряженности. Чтобы получить приблизительно равномерное распределение радиальной компоненты напряженности поля во всех слоях изоляции, размеры цилиндров (радиус и длина) должны обеспечивать равные заряды на каждом конденсаторе.
Элементарный
конденсатор, образуемый цилиндрическим
слоем длиной h
и радиусами r
и r+∆r,
имеет емкость и заряд (рис.2):
Должно выполняться условие: rh = const
Программа работы:
1. Для проходного изолятора с заданными размерами стержня и фланца рассчитать электростатическое поле без использования обкладок;
2. Рассмотреть вариант исполнения изолятора с одной основной обкладкой при отсутствии и наличии дополнительных колец;
3. Рассчитать электростатическое поле при использовании такого количества основных
обкладок, чтобы толщина слоя изоляции между ними равнялась 1 мм;
4. Сопоставить все рассмотренные варианты и дать рекомендации по конструктивному
исполнению изолятора.
Расчетная модель задачи:
Граничные условия:
1-10 – заданный потенциал U U0 ;
2-3-4-5-6-7 – нулевой потенциал U 0 ;
7-8-9-10 – условие симметрии = 0;
13-14 – изолированный проводник (такое условие задается на основных обкладках и дополнительных кольцах).
Задание для моделирования:
Обработка результатов:
2.1.Расчёт электростатического поля, без использования обкладок
2.2.Расчёт электростатического поля, изолятора с одной основной обкладкой при отсутствии дополнительных колец
2.3.Расчёт электростатического поля, изолятора с одной основной обкладкой при наличии дополнительных колец
2.4.Расчёт электростатического поля, изолятора при использовании такого количества основных обкладок, чтобы толщина слоя изоляции между ними равнялась 1 мм
Выводы: