Электрическое поле постоянных токов, основные характеристики и уравнения

Июль 21, 2022

Главная
Физика
Электрическое поле постоянных токов, основные характеристики и уравнения

Содержание

2. Электрическое поле постоянного тока Мерой направленного движения электрических зарядов в проводниках служит вектор плотности тока проводимости:
3. Граничные условия на границе раздела проводник - проводник На границе раздела проводник-проводник составляющая вектора плотности тока,
4. Граничные условия на границе раздела проводник - проводник На границе раздела проводник-проводник составляющая вектора плотности тока,
5. Формальная аналогия электростатического и электростационарного поля Метод формальной аналогии позволяет при расчете токов в проводящей среде
6. Задача 1 Плоский конденсатор с двумя слоями толщиной d1 = d2=1 см; несовершенная изоляция 1 слоя
7. Задача 1 (продолжение) Активная мощность в единице объема: Удельное сопротивление изоляции: Замечание: Если бы изоляция была
8. Задача 2 Дано: Изоляция коаксиального кабеля имеет удельную проводимость . Радиус жилы , оболочки . Напряжение
9. Задача 2 (продолжение) Напряженность электрического поля тока утечки также имеет радиальную составляющую и по закону Ома
10. Задача 3 Дано: Определить ток утечки и сопротивление изоляции двухслойного цилиндрического конденсатора на 1 м длины,
11. Задача 3 Напряжение между жилой и оболочкой Удельная проводимость двухслойного конденсатора с несовершенной изоляцией Удельное сопротивление
12. Сопротивление заземлителя и шаговое напряжение Для осуществления соединения какой-либо точки электрической цепи (электроустановки) с землей используют
13. Сферический заземлитель в однородной среде Для сферического заземлителя радиусом , вкопанного в почву с удельной проводимостью
14. Задача 4 Дано: Сопротивление заземлителя
15. Полусферический заземлитель Рассмотрим задачу расчета электростационарного поля полусферического заземлителя радиуса , расположенного в почве с удельной
16. Задача 5 Дано: Полусферический заземлитель расположен в почве . Определить сопротивление заземлителя относительно «бесконечно» удаленной точки
17. Задача 5 Сопротивление полусферического заземлителя Ток короткого замыкания Шаговое напряжение Если Радиус безопасной зоны
18. Методы изображений Расчет поля в неоднородной среде проводится с помощью метода изображений (задача Сирла) Шаговое напряжение
19. Методы изображений Расчет поля в неоднородной среде проводится с помощью метода изображений (задача Сирла) В первой
21. Скачать презентацию

Слайд 2

Электрическое поле постоянного тока
Мерой направленного движения электрических зарядов в проводниках служит

вектор плотности тока проводимости:
- электрический заряд частицы n, движущейся со скоростью , - объем, в пределах которого производится суммирование.
Поток вектора плотности тока проводимости - ток проводимости
Плотность тока проводимости и напряженность электрического поля связаны по закону Ома через среднюю проводимость среды:
(закон Ома в дифференциальной форме). В диэлектрике, окружающем проводник с током, так и внутри самих проводников, будут существовать электрическое и магнитное поле постоянного тока, называемые стационарными.

Слайд 3

Граничные условия на границе раздела проводник - проводник
На границе раздела проводник-проводник
составляющая вектора

плотности тока, нормальная к поверхности

составляющая вектора напряженности электростационарного поля, касательная к поверхности

поле зарядов

поле токов

Поле в диэлектрике,
окружающем проводник
с током

Для высоковольтных линий
пренебрегаем тангенциальной
составляющей, принимаем
граничные условия как в
электростатике

Слайд 4

Граничные условия на границе раздела проводник - проводник
На границе раздела проводник-проводник
составляющая вектора

плотности тока, нормальная к поверхности

составляющая вектора напряженности электростационарного поля, касательная к поверхности

Слайд 5

Формальная аналогия электростатического и электростационарного поля
Метод формальной аналогии позволяет при расчете

токов в проводящей среде воспользоваться известными решениями соответствующих электростатических задач (или наоборот). Так линейная плотность заряда соответствует току утечки на единицу длины .
Проводимость G между двумя электродами в проводящей среде при одинаковой геометрии определяется через емкость С между теми же электродами в диэлектрике (или наоборот), при наличии аналогии полей выполняется соотношение
Так выражения для емкости и проводимости между жилой и оболочкой в случае неидеальной изоляции коаксиального кабеля имеют вид:

Слайд 6

Задача 1
Плоский конденсатор с двумя слоями толщиной d1 = d2=1 см;

несовершенная изоляция 1 слоя , и несовершенная изоляция 2 слоя , подключили к источнику U = 3 кВ. Найти напряженность поля в каждом слое, удельное сопротивление изоляции конденсатора, мощность, выделяющуюся в единице объема изоляции, и на границе слоев изоляции.

Напряжение между пластинами конденсатора
(разность потенциалов):

Слайд 7

Задача 1 (продолжение)
Активная мощность в единице объема:
Удельное сопротивление изоляции:
Замечание: Если бы

изоляция была совершенная, то
граничные условия

Слайд 8

Задача 2
Дано: Изоляция коаксиального кабеля имеет удельную проводимость
. Радиус

жилы , оболочки . Напряжение между жилой и оболочкой . Определить удельную проводимость кабеля, плотность тока утечки на поверхности жилы и оболочки, удельную мощность в тех же точках, активную мощность в изоляции кабеля на единицу длины.

Решение: Выберем в качестве поверхности через которую будем рассчитывать ток утечки с поверхности жилы цилиндр, ось которого совпадает с осью жилы, радиусом и длиной . Поток вектора плотности тока через боковую поверхность определит весь ток утечки (по торцевым поверхностям поток не проходит).

Ток утечки

- ток утечки на единицу длины [А/м]

модуль!

Слайд 9

Задача 2 (продолжение)
Напряженность электрического поля тока утечки также имеет радиальную составляющую

и по закону Ома в дифференциальной форме равно:

Напряжение между жилой и оболочкой

модуль!

Слайд 10

Задача 3
Дано: Определить ток утечки и сопротивление изоляции двухслойного цилиндрического конденсатора

на 1 м длины, если U = 100 В, R0 = 5 мм, R1 =20 мм, R2 = 40 мм, удельная проводимость неидеальной изоляции первого слоя , второго слоя .

Ток утечки

- ток утечки на единицу длины [А/м]

1) в первом слое

2) во втором слое

Слайд 11

Задача 3
Напряжение между жилой и оболочкой
Удельная проводимость двухслойного конденсатора
с несовершенной

изоляцией

Удельное сопротивление изоляции двухслойного цилиндрического конденсатора

Ток утечки на единицу длины

Слайд 12

Сопротивление заземлителя и шаговое напряжение
Для осуществления соединения какой-либо точки электрической цепи

(электроустановки) с землей используют заземлитель - металлический электрод или систему электродов. Методами теории поля определяются сопротивления при растекании тока по земле с поверхностей погруженных в нее электродов, называемые сопротивления заземления. При наличии неоднородности среды (почвы) используют методы изображений.
Важнейшим является расчет шагового напряжения - разности потенциалов на поверхности земли на расстоянии, равном ширине шага. Рассчитывается радиус "безопасной зоны", шаговое напряжение вне этой зоны не превышает предельно допустимого значения. В соответствии с граничными условиями на поверхности почвы есть только тангенциальная составляющая плотности тока, так как в воздухе . Тангенциальная составляющая плотности тока определяет наличие на поверхности тангенциальной составляющей напряженности электрического поля и разности потенциалов на поверхности земли.

Слайд 13

Сферический заземлитель в однородной среде
Для сферического заземлителя радиусом , вкопанного в

почву с удельной проводимостью настолько глубоко, что поверхность земли можно не учитывать, плотность тока растекания может быть определена на расстоянии

напряженность электрического поля тока
растекания (модуль)

потенциал электрического поля

если то С=0

потенциал заземлителя

модуль!

Слайд 14

Задача 4
Дано:
Сопротивление заземлителя

Слайд 15

Полусферический заземлитель
Рассмотрим задачу расчета электростационарного поля полусферического заземлителя радиуса , расположенного

в почве с удельной проводимостью . Неоднородная среда , .
На поверхности есть только .

Поле полусферического заземлителя совпадает с полем сферического
заземлителя в однородной среде с током (в нижней полуплоскости)

область решения

Слайд 16

Задача 5
Дано: Полусферический заземлитель расположен в почве
. Определить сопротивление

заземлителя относительно «бесконечно» удаленной точки (сопротивление растекания). Полагая, что через заземлитель произошло замыкание с найти ток короткого замыкания, шаговое напряжение на расстоянии 20 м от заземлителя, радиус безопасной зоны, в которой шаговое напряжение не превышает 12 В. Длина шага

потенциал электрического поля

Слайд 17

Задача 5
Сопротивление полусферического заземлителя
Ток короткого замыкания
Шаговое напряжение
Если
Радиус безопасной зоны

Слайд 18

Методы изображений
Расчет поля в неоднородной среде проводится с помощью метода изображений

(задача Сирла)

Шаговое напряжение с учетом тока двух заземлителей

область решения

Слайд 19

Методы изображений
Расчет поля в неоднородной среде проводится с помощью метода изображений

(задача Сирла)

В первой среде

Во второй среде

Электрическое поле постоянных токов, основные характеристики и уравнения

Содержание

Электрическое поле постоянного токаМерой направленного движения электрических зарядов в проводниках служит

Граничные условия на границе раздела проводник - проводникНа границе раздела проводник-проводниксоставляющая вектора

Граничные условия на границе раздела проводник - проводникНа границе раздела проводник-проводниксоставляющая вектора

Формальная аналогия электростатического и электростационарного поляМетод формальной аналогии позволяет при расчете

Задача 1 Плоский конденсатор с двумя слоями толщиной d1 = d2=1 см;

Задача 1 (продолжение) Активная мощность в единице объема:Удельное сопротивление изоляции:Замечание: Если бы

Задача 2Дано: Изоляция коаксиального кабеля имеет удельную проводимость . Радиус

Задача 2 (продолжение)Напряженность электрического поля тока утечки также имеет радиальную составляющую

Задача 3Дано: Определить ток утечки и сопротивление изоляции двухслойного цилиндрического конденсатора

Задача 3Напряжение между жилой и оболочкойУдельная проводимость двухслойного конденсатора с несовершенной

Сопротивление заземлителя и шаговое напряжениеДля осуществления соединения какой-либо точки электрической цепи

Сферический заземлитель в однородной средеДля сферического заземлителя радиусом , вкопанного в

Задача 4Дано:Сопротивление заземлителя

Полусферический заземлительРассмотрим задачу расчета электростационарного поля полусферического заземлителя радиуса , расположенного

Задача 5Дано: Полусферический заземлитель расположен в почве . Определить сопротивление

Задача 5Сопротивление полусферического заземлителяТок короткого замыканияШаговое напряжениеЕслиРадиус безопасной зоны

Методы изображенийРасчет поля в неоднородной среде проводится с помощью метода изображений

Методы изображенийРасчет поля в неоднородной среде проводится с помощью метода изображений

Похожие презентации

Электрическое поле постоянного тока
Мерой направленного движения электрических зарядов в проводниках служит

Граничные условия на границе раздела проводник - проводник
На границе раздела проводник-проводник
составляющая вектора

Граничные условия на границе раздела проводник - проводник
На границе раздела проводник-проводник
составляющая вектора

Формальная аналогия электростатического и электростационарного поля
Метод формальной аналогии позволяет при расчете

Задача 1
Плоский конденсатор с двумя слоями толщиной d1 = d2=1 см;

Задача 1 (продолжение)
Активная мощность в единице объема:
Удельное сопротивление изоляции:
Замечание: Если бы

Задача 2
Дано: Изоляция коаксиального кабеля имеет удельную проводимость
. Радиус

Задача 2 (продолжение)
Напряженность электрического поля тока утечки также имеет радиальную составляющую

Задача 3
Дано: Определить ток утечки и сопротивление изоляции двухслойного цилиндрического конденсатора

Задача 3
Напряжение между жилой и оболочкой
Удельная проводимость двухслойного конденсатора
с несовершенной

Сопротивление заземлителя и шаговое напряжение
Для осуществления соединения какой-либо точки электрической цепи

Сферический заземлитель в однородной среде
Для сферического заземлителя радиусом , вкопанного в

Задача 4
Дано:
Сопротивление заземлителя

Полусферический заземлитель
Рассмотрим задачу расчета электростационарного поля полусферического заземлителя радиуса , расположенного

Задача 5
Дано: Полусферический заземлитель расположен в почве
. Определить сопротивление

Задача 5
Сопротивление полусферического заземлителя
Ток короткого замыкания
Шаговое напряжение
Если
Радиус безопасной зоны

Методы изображений
Расчет поля в неоднородной среде проводится с помощью метода изображений

Методы изображений
Расчет поля в неоднородной среде проводится с помощью метода изображений