Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Лабораторная работа № 1. Исследование электростатической индукции и электростатического экранирования



Исследование электростатической индукции и электростатического экранирования

 

Цель работы:

виртуально: моделирование открытого или закрытого кабельного канала, несущего один силовой проводник и один проводник контрольного кабеля; компьютерное построение картины поля в канале без разделительного экрана и с разделительным экраном заданной формы;

аналитически: расчёт электростатической индукции, построение полной картины поля, исследование зависимости картины поля от формы экрана.

 

Основы теории

При изучении теории обратить внимание на следующее.

Для прокладки токоведущих и контрольных кабелей, как правило, используют единые кабельные каналы. Их размещают в металлических или железобетонных коробах или подвешивают. Подвеска чаще всего осуществляется по высоте стены, либо на горизонтальных стеллажах.

Между двумя электрически не соединенными кабелями, в кабельном канале могут возникнуть следующие виды связей: электростатическая — через электрическое поле, магнитостатическая — через магнитное поле, электромагнитная — через электромагнитное поле. В результате этих связей в контрольном кабеле возникают наводки, которые, накладываясь на передаваемые по контрольным кабелям сигналы, способны исказить их и, в некоторых случаях, полностью разрушить передаваемую информацию. Подавление наводок практически сводится к устранению или ослаблению паразитных связей между источником и приемником наводок путем экранирования. Полное экранирование может быть получено только при подавлении всех видов электромагнитных связей. В данной работе мы рассмотрим экранирование с подавлением электростатических полей.

Для электростатической защиты достаточно тонких металлических экранов. Экраны могут быть весьма разнообразными: сплошными, решётчатыми, ячеистыми. Выбор экрана определяется степенью экранирования – отношением эдс индукции в отсутствии экрана к эдс индукции при наличии экрана. Чем выше требования к степени экранирования, тем более сплошным должен быть экран.

Теоретический расчёт величины индуцируемой эдс крайне затруднён влиянием окружающих материалов. Найти приближённое аналитическое решение можно, введя некоторые упрощения.

Задачу расчёта поля проводника в прямоугольном металлическом канале можно привести к задаче расчёта поля реального и нескольких фиктивных заряженных проводников (метод зеркальных изображений). Ниже на рисунке показан реальный канал 1 несущий силовой кабель условно изображённый в виде провода с линейным зарядом , и исследуемый кабель, изображённый в виде провода . Остальные прямоугольники (показаны пунктиром) – ближайшие фиктивные каналы. Для практических целей достаточно ограничиться только ближайшими изображениями заряженного тела. Тогда , где - линейная плотность заряда действительного и мнимых силовых кабелей (проводников) с учётом знака, - расстояние от соответствующего заряда до исследуемого провода, - расстояние от соответствующего заряда до точки, потенциал которой условно принят за нулевой. В исследуемом случае за точку с нулевым потенциалом удобно взять любую точку металлического канала.

Для расчёта поля двух (и более) вертикально расположенных проводников вдоль стены из диэлектрика, для расчёта проводников, расположенных вблизи сплошных проводящих плоскостей можно воспользоваться методом комплексного электрического потенциала.

При наличии плоскости нулевого потенциала (плоскость обозначена цифрой 1 на рисунке слева) достаточно исследовать поле только в одной полуплоскости.

Рабочее задание

- Начертить свой вариант схемы прокладки кабелей в программе FEMM

- Провести исследования распределения статических полей в отсутствии экрана.

- Поместить между проводами, поочередно, экраны с мелкой сеткой, крупной сеткой и сплошной. Посмотреть картину электростатического поля, сделать вывод об эффективности экранирования в зависимости от способа формы и размеров экрана.

- Графическим методом (при задании необходимого количества эквипотенциалей) определить потенциал контрольного проводника при заданном потенциале рабочего проводника.

- При заданной плотности зарядов Кл/м рассчитать потенциалы обоих проводников для модели без экрана методом комплексных потенциалов. Сопоставить результат расчёта с данными, полученными графическим способом и сделать вывод о приемлемости упрощенных расчётов при расчете полей проводников.

- Все графики оформить в текстовом редакторе с соответствующими комментариями.

 

 

Модели прокладки кабелей:

Рис. 1. Закрытый металлический кабельный канал

Здесь:

, - высота и ширина канала;

, - координаты силового и контрольного кабеля соответственно;

- координата установки экрана;

, - диаметры жил кабелей.

Рис. 2. Подвеска кабелей на несущей диэлектрической стене

Здесь:

и - координаты силового и контрольного кабеля;

и - радиусы силового и контрольного кабеля соответственно;

- расстояние кабелей от несущей стены;

- толщина несущей стены.

 

 

 

Рис. 3. Произвольная прокладка кабелей над проводящей плоскостью

Здесь:

и - координаты силового и контрольного кабеля;

и - радиусы силового и контрольного кабеля соответственно;

d - ширина канала;

 


Для моделей на рис.2, рис.3:

R - радиус границы расчётной зоны. Выбирается не менее двукратного размера исследуемой зоны. В настоящем случае .

Нижняя плоскость – плоскость симметрии электростатического поля двух силовых кабелей.

 

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.