Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Учебник'
В классе было несколько учеников. После того как в класс вошли 7 учеников, а 3 ученика вышли из класса. В классе осталось 12 учеников. Сколько ученико...полностью>>
'Конкурс'
ВООО АРДИ «Свет» объявила конкурс на лучшую дизайнерскую работу по оформлению и обустройству кухни-гостиной квартиры самостоятельного (поддерживаемого...полностью>>
'Заседание'
заседания экспертной группы по вскрытию заявок на участие в федеральном конкурсе субъектов Российской Федерации и муниципальных образований Российской...полностью>>
'Документ'
Краевое государственное автономное учреждение дополнительного профессионального образования «Красноярский краевой институт повышения квалификации рабо...полностью>>

Главная > Реферат

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

ОГЛАВЛЕНЕИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ 2

2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ 2

3. ПЛАН РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ 3

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 3

Лекция 1. Длинные линии. 3

Лекция 2. Основы теории электромагнитного поля. 4

Для самостоятельного изучения 5

5. ТЕМЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ 6

6. ТЕМЫ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ 6

6.1. Методические указания по выполнению домашних заданий 7

6.1.1. Требования к выполнению и оформлению расчетно-графических работ. 7

6.2. Расчет полей линий электропередачи. Краткие теоретические сведения, методы и примеры расчета 8

6.2.1. Длинные линии. Режимы работы 8

6.2.2. Расчет электрических полей 13

6.2.2.1 Поля электродов простых геометрических форм 20

6.2.2.2. Расчет электростатического поля в неоднородных диэлектриках. 41

6.2.2.3 Пример решения задачи 45

6.3. Задания на выполнение домашней работы 49

Задача 1. Расчет длинной линии 50

Задача 2. Расчет электростатических полей 51

7. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 62

7.1. Основная литература 62

7.2. Дополнительная литература 62

7.3. Описания лабораторных работ 63

8. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ 63

1. ВВЕДЕНИЕ

Целями и задачами изучения третьей части дисциплины «Теоретические основы электротехники» являются:

    • изучение установившихся процессов происходящих в однородной линии с распределенными параметрами;

    • изучение переходных процессов, происходящих в в электрических цепях, содержащих линии с распределенными параметрами;

    • изучение основ теории стационарных электрических и магнитных полей;

    • изучение основ теории электромагнитного поля.

2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате изучения третьей части дисциплины «Теоретические основы электротехники» студент должен:

знать:

  • явления, происходящие в линиях с распределенными параметрами;

  • законы электромагнитного поля, уравнения Максвелла;

  • граничные условия на поверхности раздела двух сред;

  • методы расчета стационарных электрических и магнитных полей;

  • методы расчета распространения плоских волн в диэлектриках и проводящих средах.

уметь:

    • рассчитывать напряжения и токи вдоль линии с распределенными параметрами;

    • рассчитывать напряженности полей при различных конструкциях источника;

    • определять потенциалы полей в заданных точках.

иметь практические навыки:

    • в моделировании длинных линий.

3. ПЛАН РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ

Распределение времени по видам занятий

Семестр

Лекции (час)

Лабора­торные работы (час)

Практи­ческие занятия (час)

Контроль­ные работы (домашние задания)

Рекомендуе­мое время на самостоя­тельную ра­боту (час)

Вид кон­троля

VI

8

4

нет

1

24

Экзамен

Распределение времени по темам лекций

Лекция

Тема

Часы

1

Тема 1

4

2

Тема 2

4

Итого

8

Распределение времени по лабораторным работам

Посещение

Лабораторная работа

Часы

1

№ 21

4

Итого

4



4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Лекция 1. Длинные линии.

Основные определения. Дифференциальные уравнения однородной линии. Уравнение линии при синусоидальных токах и напряжениях. Решение уравнений при установившемся синусоидальном процессе. Постоянная распространения и волновое сопротивление. Формулы для определения напряжения и тока в любой точке линии. Линии с потерями и без. Бегущие, стоячие и смешанные волны. Согласованная нагрузка. Падающая и отраженные волны. Коэффициент отражения. Входное сопротивление линии при различных нагрузках. Схемы замещения линии. Переходные процессы в электрических цепях, содержащих линии с распределенными параметрами. Электромагнитные процессы при движении прямоугольной волны по линии.

Вопросы для самопроверки:

  1. Дайте определение длинной линии. Может ли линия электропередачи длиной 100 км считаться длинной линией?

  2. На основании каких законов получено телеграфное уравнение?

  3. Какие величины связывает телеграфное уравнение?

  4. Что такое погонные параметры линии?

  5. Как найти волновое сопротивление линии?

  6. Что такое фазовая скорость?

  7. Какие волны существуют в линии?

  8. Как изменяется входное сопротивление линии разомкнутой (замкнутой) на конце от длины линии.

  9. Какие особенности имеет согласованный режим работы линии.

  10. Каким образом можно смоделировать электрические процессы, происходящие в длинной линии?

  11. Линия без потерь с волновым сопротивлением 100 Ом, разомкнутая на конце, в момент t=0 подключается к источнику постоянного тока с напряжением U=100В и внутренним сопротивлением 100 Ом. Как будет изменяться напряжение на входе и выходе линии.

Лекция 2. Основы теории электромагнитного поля.

Векторы электромагнитного поля. Классификация электромагнитных полей. Характеристики сред. Дифференциальная и интегральная формы уравнений Максвелла. Потенциальное и вихревое поле.

Электростатическое поле. Уравнение электрического поля. Уравнения Пуассона и Лапласа. Граничные условия на поверхности раздела двух сред.

Вопросы для самопроверки:

  1. Какими величинами можно охарактеризовать электромагнитное поле?

  2. Как связаны между собой электрическое смещение и напряженность электрического поля, магнитная индукция и напряженность магнитного поля?

  3. Запишите уравнение Максвелла в интегральной форме. Как получить уравнения в дифференциальной форме?

  4. Что такое электростатическое поле? Чем оно отличается от электромагнитного?

  5. Как выглядит уравнение Пуассона? Какие величины оно связывает?

  6. Решение уравнения Пуассона содержит две составляющие. Как интерпретировать такое решение?

  7. Вектор напряженности электрического поля в воздухе равен 1В/м, и направлен под углом 45 к поверхности диэлектрика. Как найти напряженность в диэлектрике при известной величине диэлектрической проницаемости диэлектрика.

Для самостоятельного изучения

Поле заряженных осей. Поле и емкость линии. Метод изображений. Стационарные электрические и магнитные поля.

Уравнение поля. Законы Кирхгофа, Ома Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Уравнение Лапласа. Граничные условия. Скалярный и векторный магнитные потенциалы. Аналогия электростатических и стационарных магнитных полей. Индуктивность и взаимная индуктивность линий. Магнитное экранирование.

Переменное электромагнитное поле. Уравнения Максвелла в комплексной форме. Теорема Умова-Пойнтинга. Вектор Пойнтинга. Плоские электромагнитные волны в диэлектрике и в проводящей среде. Параметры волны. Поверхностный электрический и магнитные эффекты. Эффект близости.

Вопросы для самопроверки:

  1. Как определить напряженность электростатического поля цилиндрического конденсатора?

  2. . Как определить емкость линии, представляющей собой проводник, расположенный над прямоугольной металлической полосой.

  3. Какой толщины нужно выбрать магнитный экран для сетевого трансформатора, чтобы уменьшить напряженность магнитного поля в e раз. Магнитная проницаемость материала экрана предполагается известной.

  4. Как выглядит система уравнений Максвелла в комплексной форме? В чем состоит преимущество в такой записи?

  5. Что собой представляет плоская электромагнитная волна?

  6. Какую физическую величину характеризует вектор Пойнтинга.

  7. Как можно объяснить затухание электромагнитной волны в вакууме и реальном диэлектрике?

  8. Как объяснить увеличение активного сопротивления в проводнике при увеличении частоты электрического тока, протекающего в нем.

Примечание. Узким шрифтом выделены разделы для самостоятельной проработки.


5. ТЕМЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Практические занятия не предусмотрены

6. ТЕМЫ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Одна контрольная работа, включающая две задачи:

  1. Расчет длинной линии

  2. Расчет электростатического поля, возбуждаемого электродами.

6.1. Методические указания по выполнению домашних заданий

Контрольная работа включает в себя две задачи.

В первой задаче рассчитываются характеристики длинной линии в различных режимах работы. Вторая, посвящена расчету электрического поля заряженных проводников в близи проводящих поверхностей.

6.1.1. Требования к выполнению и оформлению расчетно-графических работ.

1) Расчетно-графическая работа оформляется с использованием компьютерных технологий. Листы должны быть сброшюрованы и пронумерованы. На обложке должны быть написаны: номер группы студента, фамилия, имя и отчество студента, номер и вариант расчетно-графической работы. Допускается оформление выполненной работы в рукописном виде в отдельной тетради в клетку. При оформлении в рукописном виде текст, формулы и числовые выкладки должны быть написаны четко и аккуратно без помарок.

2) На каждой странице должны быть оставлены поля шириной не менее 3 см для замечаний рецензента.

3) При выполнении работы следует руководствоваться материалами ГОСТ, которые устанавливают стандарт на условные и буквенные обозначения основных электрических и магнитных величин. При оформлении в рукописном виде все чертежи и рисунки выполняются с помощью чертежных инструментов.

4) Графики должны быть наглядными, что достигается выбором масштабов и диапазонов изменения иллюстрируемых переменных. Оси абсцисс и ординат вычерчивают сплошными толстыми линиями. Стрелки на концах осей не ставятся. Масштабы шкал по осям следует выбирать равномерными, начиная с нуля, с использованием всей площади графика. Цифры шкал наносят слева от оси ординат и под осью абсцисс. Если на графике небольшое число кривых, то их вычерчивают разными линиями (сплошной, штриховой, штрих-пунктирной и т.п.). При большом числе кривые нумеруют. Для показа на графике расчетных точек рекомендуется применять по выбору следующие знаки: ∆,□,◊,○. Буквенное обозначение наименования шкалы и единицу измерения величины пишут над числами шкалы оси ординат и под осью абсцисс, справа, вместо последнего числа шкалы. Надписи не должны выходить за пределы графика. Количество знаков цифр в числах должно быть минимальным, для чего целесообразно ввести у наименования шкалы постоянный множитель . Если шкалы на осях начинаются с нуля, то нуль на их пересечении ставится один раз. Во всех других случаях ставят оба значения.

5) В конце контрольной работы надо поставить дату выполнения работы и подписаться.

6) Если контрольная работа не зачтена или зачтена при условии внесения исправлений, то все необходимые поправки необходимо делать в разделе “Работа над ошибками”. Нельзя вносить какие-либо исправления в текст, расчеты и графики уже просмотренные преподавателем.

6.2. Расчет полей линий электропередачи. Краткие теоретические сведения, методы и примеры расчета

6.2.1. Длинные линии. Режимы работы

При анализе систем передачи электрической энергии с промышленной частотой 50 Гц, обычно учитывается только потерями за счет активного сопротивления линии. Это справедливо для кротких линий, с длиной менее 200-300 км. С увеличением длины линии начинает сказываться индуктивности проводов, емкость между проводами, и даже сопротивление между проводами. Влияние последнего особенно заметно при напряжениях свыше 35 кВ.

Если длина линии приближается к 1000 км, влияние названных параметров начинает сказываться на столько, что возникают дополнительные эффекты, связанные с перераспределением токов, и соответствующим изменением напряжений вдоль линии. Существенное влияние на перераспределение токов, а в конечном итоге на передачу энергии, начинает оказывать характер и величина сопротивления нагрузки.

В характеристике режимов электропередачи высокого напряжения серьезное место занимают емкость линии и напряженность электрического поля вблизи поверхности провода. Первая в существенной степени определяет величину емкостного тока в нормальном и аварийном режимах, а вторая позволяет судить об условиях возникновения коронного разряда, сопровождающегося утечкой тока и возрастанием потерь электрической энергии. Коронный разряд возникает, когда напряженность электрического поля достигает величины, при которой начинается ионизация воздуха. Анализ этих факторов осуществляется методами теории электростатического поля.

Параметры линии

К первичными параметрами линии относятся:

R1 – продольное активное сопротивление единицы длины линии, Ом/км;

L1 – индуктивность единицы длины линии, Гн/км;

G1 – поперечная активная проводимость единицы длины линии, См/км;

C1 – емкость единицы длины линии, Ф/км;

Вторичными параметрами длинной линии называются волновое сопротивление Zв и коэффициент распространения γ, определяемые по формулам

, (6.1)

, (6.2)

где

ω – циклическая частота, рад/с, ω=2πf

Входное сопротивления линии

Напряжение и ток в начале и конце линии связаны соотношениями:

, (6.3)

, (6.4)

где ch(γl) и sh(γl) – гиперболические косинус и синус:

Под входным сопротивлением длинной линии понимают отношение напряжения к току на входе линии, т.е.

или

(6.5)

Говоря иначе, это сосредоточенное сопротивление, которым при расчете можно заменить линию вместе с приемником, расположенным в конце линии.

При холостом ходе, т.е. при , входное сопротивление

(6.6)

При коротком замыкании на выходе линии, т.е. при ,

(6.7)

Напряжение на входе линии, токи в начале и конце линии, потеря напряжения в линии

В трехфазной линии электропередачи можно выделить любые два линейных провода, которые можно рассматривать как двухпроводную линию. Фазное напряжение и ток в конце линии определяются по формулам:

, (6.8)

где P2 – мощность приходящаяся на одну фазу.

Будем считать фазное напряжение в конце линии вещественным числом . Тогда комплексное значение тока в конце линии будет равно

(6.9)

т.е. действующее значение тока

,

при угле сдвига фазы .

Потеря напряжения в линии определяется как разность величин напряжений в начале и конце линии

ΔU = UU (6.10)

или в процентах

. (6.11)

Активная мощность в начале линии и КПД передачи

Активная мощность в начале линии равна

, (6.12)

где φ1 – угол сдвига фаз между напряжением и током в начале линии.

КПД передачи определяется отношением активных мощностей в конце и начале линии

. (6.13)

Режим согласованной нагрузки

Согласованной называется такая нагрузка, сопротивление которой равно волновому сопротивлению линии, т.е. Zн = Zв. В этом случае отраженная волна отсутствует, токи и напряжения в начале и конце линии связанные соотношениями (6.3) и (6.4) преобразуются в

Мощность, передаваемая по согласованной линии, называется натуральной мощностью. Ее величина, приходящаяся на одну фазу

P2 =U2 I2 cosφв, (6.14)

где φв – аргумент комплексного волнового сопротивления.

КПД передачи натуральной мощности в согласованном режиме равен

. (6.15)



Похожие документы:

  1. Объём большой, но пользуясь содержанием необходимо выбрать фрагмент для подготовки доклада на 5-6 минут. Обратите внимание, со страницы 181 — материал по истории развития нкм. (Текст сканированный постранично, но страницы в содержании и в тексте не совпадают (?))

    Реферат
    ... линию демаркации между наукой и "метафизикой" на основе ... содержание, уточняющее и конкретизирующее ее. Так, после построения Максвеллом теории электромагнитного поля ... равновесного распределения в ... научной дисциплины. ... времени. Сохранение длин и временных ...
  2. Рабочая программа курса «Теоретические основы электротехники»

    Рабочая программа курса
    ... освоения содержания дисциплины В результате изучения дисциплины студент должен знать: – основы теории электромагнитного поля; – основы теории электрических и магнитных цепей; – основы принципа ...
  3. Учебно-методический комплекс по дисциплине «психология» для студентов по специальности среднего профессионального образования 050141 Физическая культура

    Учебно-методический комплекс
    ... СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………..4 РАЗДЕЛ 1. ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ПСИХОЛОГИИ ……………………………….6 Лекция ... ДИСЦИПЛИНЫ ... электромагнитные ... линия воспитания ... теория рекапитуляции), А. Гезелла (теория ... длинные ... распределения ... времени — нарушение восприятия времени ...
  4. Учебно-методический комплекс курса «основы лазерной физики» Направление Инженер-разработчик гибридных твердотельных лазеров Модуль Переподготовка. Основы лазерной физики и волоконно-оптических систем связи умк

    Учебно-методический комплекс
    ... РАБРЧАЯ ПРОГРАММА Содержание курса Лекции (24 часа) Тема 1. Понятие электромагнитного поля и его описание. Электромагнитные волны ... оптических линий распределенных сетей) WDM Wavelength Division Multiplexing Мультиплексирование с уплотнением по длинам ...
  5. Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории: Пер с англ. / Общ ред. В. О. Малышенко

    Документ
    ... времени и квантов существовавшее классическое представление о силовом поле, и данном случае, максвелловском электромагнитном поле. Наконец, эта теория ... которых вдоль длины струн укладывается в точности целое число равномерно распределенных максимумов и ...

Другие похожие документы..