Титульный лист Содержание



Скачать 391.98 Kb.
страница3/7
Дата22.06.2020
Размер391.98 Kb.
Название файлаТВН_ 60227_К.docx
ТипРеферат
1   2   3   4   5   6   7
Требуется определить:

– ток утечки;

– мощность потери;

– удельные диэлектрические потери;

– удельные диэлектрические потери при включении образца на переменное напряжение с действующим значением U при частотах f1, f2, f3.

Исходные данные указаны в табл. 1.1.

Таблица 1.1 – Исходные данные к заданию №1 (шифр 60227)


Величина и

единица измерения



Вариант




7

2

a, мм

-

300

b, мм

-

200

h, мм

-

1,2

U, кВ

-

0,7

f1, Гц

-

30

f2, кГц

-

3

f3, МГц

-

0,3



2,3

-

16, Ом∙м

4,0

-

∙ 1016, Ом

8

-

10 -4

2,8

-


Решение:

Исходные данные указаны в табл. 1.1.

В цепях постоянного напряжения через диэлектрик протекает незначительный ток, обусловленный движением свободных зарядов. Он называется током сквозной проводимости и током утечки.

Ток утечки равен сумме объемного Iv и поверхностного Is токов:



I = Iv + Is, А (1.1)

Токи Iv и Is можно определить по закону Ома:



, А (1.2)

где =0,41016  0,0012/(0,30  0,20)=0,0081016=81013Ом.

Тогда:

=0,7103/81013=0,087510-10А .

Находим:


=0,7103/9,6 1013=0,072910-10А,

где = 81016  0,0012/2(0,30 + 0,20) = 9,61013Ом.


Получим:

I = 0,087510-10+0,072910-10=1,610-11А.

Диэлектрическая проницаемость ε позволяет определить способность диэлектрика образовывать электрическую емкость. Емкость плоского конденсатора С с двумя металлическими обкладками прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости материала, заключенного между обкладками:

, Ф (1.3)

где S = a∙b, м2;



ε0=8,85∙10-12 Ф/м – электрическая постоянная.

Получим:


S =0,30  0,20 =0,06 м2

=8,85∙10-12 2,30,06/0,0012=1,0210-9Ф.
Диэлектрическая проницаемость ε зависит от интенсивности процессов поляризации, протекающих в диэлектриках под воздействием внешнего электрического поля. Различают четыре основных вида поляризации: электронную, дипольную, ионную и спонтанную.

Активная мощность, выделяющаяся в проводнике, не зависит от характера напряжения – она одинакова как при действии постоянного напряжения, так и действующего значения переменного. Если такой же опыт провести с диэлектриком, то мощность при переменном напряжении будет больше.

Активную мощность, выделяющуюся в диэлектрике при постоянном напряжении, можно определить по формуле:

P = U ∙ I, Вт (1.4)

P = U ∙ I=0,71031,610-11=1,1210-8 Вт

При переменном напряжении активная мощность, выделившаяся в диэлектрике, определяется по формуле:



P1 = U2 ∙ 2π ∙ f1 ∙ C ∙ tgδ, Вт (1.5)

P2 = U2 ∙ 2π ∙ f2 ∙ C ∙ tgδ, Вт (1.6)

P3 = U2 ∙ 2π ∙ f3 ∙ C ∙ tgδ, Вт (1.7)

Получим:


P1 = (0,7103)223,14301,0210-92,810-4=2,610-5Вт,

P2 = (0,7103)223,1431031,0210-92,810-4=2,610-3 Вт,



P3 = (0,7103)223,140,31061,0210-92,810-4=2,6 10-1 Вт.

Выделяющуюся в диэлектрике активную мощность называют мощность потерь или просто диэлектрическими потерями. Для сравнения характеристик диэлектриков используем удельные потери, т.е. потери в 1 м3 материала и определим по формуле:



, Вт/м3-на постоянном токе (1.8)

где V = a ∙ b ∙ h =0,300,200,0012=0,000072 м3.

Получим:

=1,1210-8/0,000072=1,5510-4Вт/м3-на постоянном токе.


p1=P1/V=2,610-5/0,000072=0,36 Вт/м3,

p2=P2/V=2,610-3/0,000072=36,1 Вт/м3 - на переменном токе,

p3=P3/V=0,26/0,000072=3,6103Bт/м3.

Удельные диэлектрические потери при включении образца на переменное напряжение с действующим значением напряжения при разных заданных частотах определяются по выражению:



(1.9)

где Ра– мощность, рассеиваемая в диэлектрике, Вт,



(1.10)

где – реактивная составляющая удельной проводимости,




=2,330/1,81010 = 3,8310-9,

2,33103/1,81010 = 3,8310 -7,

,30,3106/1,81010= 3,8310-5.
Найдем:

(0,7103)23,8310-92,810-4 = 5,2510-7Вт,

(0,7103)23,8310-72,810-4 = 5,2510-5Вт,

(0,7103)23,8310-52,810-4 = 5,2510-3Вт.
Определим удельные диэлектрические потери:

,2510-7/0,000072 = 7,310-3Вт,



,2510-5/0,000072 = 7,310-1 Вт,

,2510-3/0,000072=7,310 Вт.
Ответ:

  1. Ток утечки: I = 1,610-11А.

  2. Мощность потери: P1 = 2,6 10-5 Вт,

P2 = =2,610-3 Вт,

P3 = 2,610-1 Вт.

  1. Удельные диэлектрические потери: =1,5510-4Вт/м3-на постоянном токе,

На переменном токе:

p1=0,36 Вт/м3,

p2=36,1 Вт/м3,

p3=3,6103Bт/м3.

  1. Удельные диэлектрические потери при включении образца на переменное напряжение с действующим значением U при частотах f1, f2, f3:

,310-3Вт,

,310-1 Вт,

,310 Вт.

Контрольное задание 2

Основные свойства и параметры проводниковых материалов


    1. Основные свойства и параметры проводниковых материалов

Краткие теоретические сведения

Проводниковые материалы в соответствии с их свойствами и областями применения классифицируются на группы. По указанной литературе следует ознакомиться с основными свойствами проводников и уяснить, что главным отличием проводников от остальных видов электротехнических материалов является их повышенная электропроводность. Классификация проводников может быть выполнена по различным признакам. В ответе к заданию 2.2 нужно привести тот вид классификации, который требуется по заданию. При описании конкретного проводника надо указать, к какой группе (по приведенной классификации) он относится.




    1. Задание для самостоятельного выполнения



  • табл. 2.1 представлены исходные данные.

Таблица 2.1 - Исходные данные к выполнению задания № 2 (шифр 60227)



Номер

варианта


Наименование проводникового материала

вариант по предпоследней

цифре шифра



вариант по последней цифре

шифра


7

-

Константан

2

Латунь

-

Для выполнения контрольной задачи требуется:

– дать определение проводника;

– привести практическую классификацию проводниковых материалов;

– назвать основные параметры проводников и кратко пояснить их физический смысл;

– для заданных материалов привести числовые значения этих параметров;

– кратко описать сами материалы, указать основные области их применения.
Ответ:

Латунь – сплав 50 – 70 % меди и 30 – 50 % цинка. Двойной или многокомпонентный сплав, где основным легирующим компонентом является цинк, иногда с добавлением олова (меньшим, чем цинка, иначе получится традиционная оловянная бронза), никеля, свинца, марганца, железа и других элементов.

Латуни, содержащие 30…32 % цинка, обладают наибольшей пластичностью. При содержании цинка до 39 % при температуре плюс 453 С цинк растворяется в меди, сплавы однофазные и называются α латунями. С увеличением процентного состава цинка в меди (до 45 %) сплавы двухфазные. В этом случае они являются композицией зерен α и β фаз и называются α + β латунями. Латуни прочнее, тверже и дешевле меди, хорошо обрабатываются в холодном и горячем состоянии. После холодной деформации прочность и твердость латуней возрастают, пластичность резко снижается. Отжиг при температуре от плюс 600 до плюс 800 С снижает состояние наклепа, сплав становится пластичным, его прочность и твердость уменьшаются.

По классификации проводниковых материалов относится к группе металлических сплавов с высокой проводимостью.

Основные параметры проводника представлены в табл. 2.1.

Таблица 2.1 - Основные характеристики проводниковых материалов



Материал

Плотность, кг/м3·103

Температура плавления,

°C


Удельное электрическое сопротивление при 20 °C, Ом×м·10–6

Средний температурный коэффициент сопротивления от 0 до 100 °C, 1/град

Примечание

Латунь

8,4—8,7

900—960

0,03—0,08

2·10–3

Контакты, зажимы

Присадка к латуням олова, никеля и марганца повышает механические свойства и антикоррозионную устойчивость, а добавки алюминия в композиции с железом, никелем и марганцем сообщают латуням кроме улучшения механических свойств и коррозионной стойкости высокую твердость. Однако присутствие в латунях алюминия затрудняет пайку, а проведение пайки мягкими припоями становится практически невозможным.

Латуни марок Л68 и Л63 вследствие высокой пластичности хорошо штампуются и допускают гибку, легко паяются всеми видами припоев. В электромашиностроении широко применяются для различных токоведущих частей.

Латуни марок ЛС59-1 и ЛМЦ58-2 применяются для изготовления роторных (беличьих) клеток электрических двигателей и для токоведущих деталей, изготовленных резанием и штамповкой в горячем состоянии; хорошо паяются различными припоями.

Латунь ЛА67-2,5 применяется для литых токоведущих деталей повышенной механической прочности и твердости, не требующих пайки мягкими припоями.

Латуни ЛК80-3Л и ЛС59-1Л широко применяются для литых токоведущих деталей электрической аппаратуры, для щеткодержателей и для заливки роторов асинхронных двигателей. Хорошо воспринимают пайку различными припоями.


Константан.

Относится к электротехнической группе медноникелевых сплавов. Химический состав: Cu - 59 %, Ni - 39 %, Mn – 2 %.

Процент содержания никеля от 39 до 41 % в зависимости от марки. Для увеличения механических свойств дополнительно легируется 1-2% марганца. Помимо основных элементов включает небольшое количество примесей: меньше 1%. – сера, фосфор, алюминий, магний и свинец. Самой распространенной маркой константы является МНМц 40-1,5. Сплавы константана имею характерный желтоватый оттенок.

Физические свойства представлены в табл.2.2

Таблица 2.2 - основные физические свойства проводника


Плотность

8800—8900 кг/м3

Температура плавления

1260

Удельное электрическое сопротивление

0,5 Оммм2/м

Теплопроводность

0,05 кал/смсС

Теплоемкость

0,0977 кал/гС

Главное и наиболее весомое преимущество проводника константан – устойчивость к нагрузкам и температурам. Легко поддается всем видам механической обработки, сварке, пайке и штамповке. Еще один важный плюс – устойчивость к коррозии. Свободно переносит высокие температуры. В нормальном состоянии не боится влияния низко концентрированной кислотной среды, пары аммиака. Пар, нагретый до 200-5000С способен изменить форму сплава.

По классификации проводниковых материалов относится к группе металлических сплавов с высоким электрическим сопротивлением.

Константан применение нашел в приборах для электрообогрева. Важно, чтобы техника работала с нагревом до 500-от градусов Цельсия. Высокая термоэлектродвижущая сила при таком режиме делает константан отрицательным электродом. Для обогрева достаточно добавить положительный. В роли последнего выступают, как правило, железо, хромель, или чистая медь.

Константан в виде проволоки идет на резисторы и реостаты. Последние приборы регулируют напряжение. Резисторы же выполняют функцию сопротивления току. Кстати, константан часто именуют резистивным сплавом, что указывает на основную сферу его применения.

Проволока из константана нужна и для термопар. Иначе говоря, это температурные датчики. Ими измеряют жар, или холод. Пригождаются термопары в медицинских приборах, к примеру, градусниках. В системах автоматики датчики тоже нужны, как и в промышленном оборудовании и, конечно, научных исследованиях.

Электроизоляционными свойствами обладает не сам константан, а пленка из окислов на его поверхности. Покрытие образуется лишь при прокаливании сплава. Поэтому, провод из константана и прочие детали, предназначенные для электроприборов, обязательно нагревают еще в заводских условиях.

Контрольное задание 3

Основные свойства и параметры полупроводниковых материалов.


    1. Краткие теоретические сведения

Разнообразные свойства полупроводниковых материалов обусловили широкое применение полупроводниковых приборов в электротехнике. Полупроводниковые приборы отличаются простотой и надежностью конструкции, малыми габаритами и весом, значительным сроком службы. На железнодорожном транспорте применяется большое количество различных полупроводниковых приборов. По указанной в библиографическом списке литературе следует ознакомиться с классификацией, основными свойствами полупроводников и зависимостью этих свойств от различных внешних факторов. При этом необходимо уяснить, в чем заключается главное отличие полупроводников от остальных классов электротехнических материалов. При описании конкретного полупроводника необходимо указывать, к какой группе полупроводниковых материалов он относится. Следует указать также, где на железнодорожном транспорте используется данный полупроводниковый прибор и в каких устройствах применяется.





    1. Скачать 391.98 Kb.

      Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7




База данных защищена авторским правом ©danovie.ru 2020
обратиться к администрации

    Главная страница