4.4. Ответы

4-03. 8 Вт/кг. 4-05. 2500 А/м. 4.07. 3900 Вт/кг. 4.08. ≈4. 4-09. 28,4. 4-14. 3,4. 4-15. 0,03…0,09 Тл. 4-18. ≈30,6. 4-24. 54…2228. 4-25. 438; 458. 4-26. 3,3 А/м. 4-27. 1 Тл. 4-28. >1000 кА/м. 4-33. 8,28 кВт. 4-35. 1800 А/м. 4-36. ≈5 раз. 4-37. 409,6 Вт/кг, 509,3. 4-38. 637 А/м. 4-39. 20. 4-44. 8,44. 4-45. 0,096…0,126 Тл. 4-48. 12,3. 4-55. 1,07. 4-57. 1 Тл. 4-58. 3979.

5. Диэлектрические потери

5.1. Основные расчетные выражения и необходимые пояснения

Диэлектрические потери – это потери энергии в диэлектрике, находящемся в электрическом поле. Энергия поля расходуется на нагрев диэлектрика.

Наибольшие потери бывают при переменном электрическом поле. Энергия переменного электрического поля расходуется:

– на поляризацию диэлектрика;

– электропроводность диэлектрика

и за счет указанных явлений нагревает диэлектрик.

При постоянном напряжении потери зависят только от тока проводимости и равны:

Р_пост = ,

или в удельных величинах:

Р_{пост. уд} = , (5.1)

В этих выражениях U – напряжение, приложенное к изоляционной конструкции; R – сопротивление изоляционной конструкции; E – напряженность электрического поля в материале; ρ_v – удельное объемное сопротивление диэлектрика.

При переменном напряжении к потерям от проводимости добавляются потери от поляризации, характеризующиеся углом диэлектрических потерь . Диэлектрические потери на переменном напряжении рассчитываются по выражениям:

Р_перем = U² C tg ; c=3500 1.592*10-14 Р_{перем.уд} = E² ₀ tg δ.

Пумть зазор 1 мм, тогда E = U/l =

6.28*10^10 C=eero/r

219911 (5.2)

Здесь С – емкость изоляционной конструкции; ω – круговая частота (ω = 2πf); δ – угол диэлектрических потерь.

Углом диэлектрических потерь – δ (дельта) называют угол, дополняющий до 90° угол сдвига между током и напряжением в диэлектрике.

Если диэлектрик представить параллельной схемой замещения с емкостью С и сопротивлением R, то

tg  = . (5.3)

В случае, когда от нагревающегося в электрическом поле диэлектрика нет теплоотвода, диэлектрические потери полностью расходуются на нагрев изоляции. При этом можно записать уравнение теплового баланса, где в левой части представлен расход электрической энергии, а в правой – затраты энергии на нагрев:

Р_потерь t_сек = cdT. (5.4)

Здесь с, d – теплоемкость и плотность материала; t_с – время нагрева диэлектрическими потерями; T – разность конечной и начальной температур.

В заданиях также используется постоянная времени релаксации

 = ₀ = СR, (5.5)

с помощью которой можно определить время разряда с напряжения U₀ до напряжения U заряженной изоляции через собственное сопротивление по выражению

U = U₀ . (5.6)

5.2. Пример выполнения 5-го задания

1. Задание 5-61

Опишите новомикалекс и церезин. Определите, что может явиться причиной расплавления церезина в такой конструкции: между двумя листами новомикалекса, каждый из которых имеет толщину 4 мм, находится слой церезина толщиной 2 мм. Конструкция имеет начальную температуру 60 °С и к ней перпендикулярно слоям приложено переменное напряжение.