Основные теоретические положения. Сборник методических указаний

Харламова З.В.

Сборник методических указаний

к выполнению лабораторных работ по курсу:

«Техника и электрофизика высоких напряжений»

для студентов направления «Электротехника и электротехнология»

дневной и заочной форм обучения

Мариуполь, 2010 г.

УДК 621..311

Методическое пособие содержит указания к лабораторным работам курса «Техника и электрофизика высоких напряжений». В методическом пособии содержится необходимые сведения теории, дан ход работы, перечислены меры безопасности, даны вопросы для допуска к лабораторным работам и контрольные вопросы, а так же литература по которой студент может углубить свои знания. Харламова З.В. Сборник методических указаний к выполнению лабораторных работ по курсу:«Техника и электрофизика высоких напряжений»для студентов направления 6.050701- «Электротехника и электротехнология» дневной и заочной форм обучения ПГТУ. 67 с. 2010г.

Составитель:

Кандидат технических наук, доцент

Харламова З.В.

Ответственный за выпуск

Доктор технических наук, профессор

Саенко Ю.Л.

Рецензент:

Кандидат технических наук, доцент

Гаврилов Ф.А

Утверждена на заседании кафедры

Протокол № ____8____

от ”___4___”_марта___2010 г.

Рекомендована методической комиссией

Энергетического факультета

Протокол № ____8____

от ”___4___”_марта___2010 г. О.Ю. Нестеров

Оглавление

1.	Лабораторная работа №1
2.	Лабораторная работа №2
3.	Лабораторная работа №3
4.	Лабораторная работа №4
5.	Лабораторная работа №5
6.	Лабораторная работа №6
7.	Лабораторная работа №7

Лабораторная работа № 1

Тема: « Исследование электрического поля между двумя электродами в полупроводящей среде».

Цель: "Получить картину элементарного поля двух электродов в полупроводящей среде, исследовать влияние формы электродов на картину поля".

Основные теоретические положения

Реальные электроустановки имеют сложные электрические поля. Их рассчитывают с помощью ЭВМ, в частности, методом эквивалентных зарядов поля.

При использовании этого метода допускается считать, что электрическое поле создано не зарядами на поверхности электродов, а зарядами, сосредоточенными внутри электродов (эквивалентными зарядами).

Эквивалентные заряды могут быть: точечными, линейными, с постоянной плотностью, кольцевыми.

При использовании точечных зарядов:

,

где (x; y; z)- координаты точки.

;

,

Рисунок 1. Моделирование поля шаровых электродов.

Соотношения для электростатического поля в диэлектрике:

ротор электрического поля:

интеграл от вектора напряженности электрического поля равен разности токов смещения:

вектор электрической индукции: , где ;

дивергенция вектора электрической индукции: ;

интеграл от вектора электрической индукции. .

Эти соотношения можно формально заменить соотношениями для электрического поля в проводящей среде:

;

;

;

.

Если в первых соотношениях заменить вектор электрического смещения вектором плотности тока , заряд q током i и абсолютную диэлектрическую проницаемость , удельной проводимостью j, то мы можем проследить идентичность этих соотношений.

Кроме того, если условия для вектора на границе диэлектрика с абсолютной диэлектрической проницаемостью , то электрические поля в проводящей среде и диэлектрике должны быть аналогичны друг другу. В технике высоких напряжений нас прежде всего должна интересовать картина электрического поля в диэлектрике. Установленная аналогия позволяет заменить исследование электрического поля в диэлектрике экспериментальным исследованием поля в проводящей либо в полупроводящей среде.

Рисунок 2. Векторы напряженности двух зарядов.

Выполним расчет поля для двух параллельных электродов в одной среде (электрод рассматривается в виде провода). На основании первого закона Кирхгоффа:

-ток на единицу длины линии.

Для одного провода:

.

Для двух проводов по принципу суперпозиции:

.

7. Изменить форму электродов, в соответствии с пунктом 2. Повторить пункты 3,4,5,6 для каждой формы элемента Опыт заключается в получении на полупроводящей плоскости семейства линий равного потенциала для разных электродов и исследовании их влияния на картину поля.