Расчётно-графическая работа
Задание 1
Исследование электропроводности твёрдых диэлектриков
Медная шина прямоугольного сечения отделена от корпуса опорным изолятором (см. рис. 5). Материал, размеры (см. рис. 6) и количество N (шт) звеньев опорного изолятора принять в соответствии с вариантом по таблицам 1.1 и 1.2. Определить объёмное RV и поверхностное RS сопротивления изолятора, объемный IV и поверхностный IS токи при напряжении U ( В) постоянного тока. Технические параметры диэлектриков принять по приложению 1.
Таблица 1.1
|
Величина
|
Ед. изм.
|
Последняя цифра номера зачётной книжки
|
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
D
|
мм
|
100
|
80
|
90
|
70
|
120
|
110
|
50
|
60
|
40
|
150
|
|
H
|
мм
|
70
|
50
|
60
|
45
|
80
|
75
|
30
|
40
|
25
|
100
|
|
h
|
мм
|
20
|
16
|
18
|
14
|
24
|
22
|
10
|
12
|
8
|
30
|
|
a
|
мм
|
25
|
20
|
22
|
18
|
30
|
28
|
16
|
21
|
12
|
40
|
Таблица 1.2
|
Величина
|
Ед. изм.
|
Предпоследняя цифра номера зачётной книжки
|
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
U
|
В
|
1500
|
1000
|
800
|
2500
|
4000
|
1200
|
400
|
500
|
600
|
2000
|
|
N
|
шт.
|
7
|
5
|
4
|
10
|
15
|
6
|
2
|
3
|
4
|
8
|
|
Фарфор
|
-
|
Х
|
|
|
|
|
Х
|
|
|
|
|
|
Ситалл
|
-
|
|
Х
|
|
|
|
|
Х
|
|
|
|
|
Стекло
|
-
|
|
|
Х
|
|
|
|
|
Х
|
|
|
|
Винипласт
|
-
|
|
|
|
Х
|
|
|
|
|
Х
|
|
|
Тефлон
|
-
|
|
|
|
|
Х
|
|
|
|
|
Х
|
Задание 2
Исследование диэлектрических потерь
Три одножильных кабеля длиной L (км) напряжением U (кВ) питают нагрузку общей мощностью P (кВт) при cos j = 1. Сечение жилы кабеля выбрать по току нагрузки. Параметры нагрузки см. таблицу 2.1 в соответствии с вариантом. Материал жилы и изоляции принять в соответствии с вариантом по таблице 2.2.
По условию электрического пробоя рассчитать минимальное значение толщины изоляции dmin и, приняв её за расчётную толщину, определить величину потерь мощности в жилах PЖ (Вт) и потери мощности в изоляции PИЗ (Вт) всех трёх кабелей, а также годовые потери электроэнергии в жилах кабелей и их изоляции, если считать, что нагрузка в течение года была неизменна.
Расчёт провести дважды: сначала считая напряжение переменным частотой f = 50 Гц, затем постоянным.
Технические параметры диэлектриков принять по приложению 1, проводников – по приложению 2, допустимые токи кабелей с различными видами изоляции – по приложению 3.
Таблица 2.1
|
Величина
|
Ед. изм.
|
Последняя цифра номера зачётной книжки
|
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
L
|
км
|
10
|
8
|
9
|
7
|
12
|
11
|
5
|
6
|
4
|
15
|
|
U*
|
кВ
|
10,5
|
6,3
|
10,5
|
6,3
|
10,5
|
6,3
|
10,5
|
6,3
|
10,5
|
6,3
|
|
P
|
кВт
|
600
|
360
|
380
|
340
|
640
|
620
|
300
|
320
|
380
|
900
|
* Примечание: при материале изоляции кремнийорганической резине и ПВХ вместо напряжения 10,5 кВ принять 3 кВ.
Таблица 2.2
|
Величина
|
Предпоследняя цифра номера зачётной книжки
|
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
Жила
|
|
|
Медь
|
Х
|
|
Х
|
|
Х
|
Х
|
Х
|
|
Х
|
|
|
Алюминий
|
|
Х
|
|
Х
|
|
|
|
Х
|
|
Х
|
|
Изоляция
|
|
|
Кабельная бумага КВУ
|
Х
|
Х
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кабельная бумага КВ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Х
|
Х
|
|
Сшитый полиэтилен
|
|
|
Х
|
Х
|
|
|
|
|
|
|
|
Кремнийорганическая резина*
|
|
|
|
|
Х
|
Х
|
|
|
|
|
|
Поливинилхлорид*
|
|
|
|
|
|
|
Х
|
Х
|
|
|
* Примечание: при материале изоляции кремнийорганической резине и ПВХ вместо напряжения 10,5 кВ принять 3 кВ.
Задание 3
Исследование влияния неоднородности электрических полей на электрический пробой диэлектриков
Две токоведущие части разделены двухслойной изоляцией. Толщина первого слоя – d1, второго слоя – d2.
Необходимо:
- Указать материал, который при повышении напряжения первым потеряет свои изоляционные свойства;
- Определить пробивное напряжение Uпр (кВ) – минимальное напряжение, при котором хотя бы один из материалов потеряет свои изоляционные свойства;
- построить график распределения напряжённости электрического поля Е (кВ/мм) в функции расстояния от одной из токоведущих частей.
Решить задачу для случаев:
а) токоведущие части – две обкладки плоского конденсатора площадью сечения F (мм2) и приложено переменное напряжение 50 Гц;
б) токоведущие части – две обкладки плоского конденсатора площадью сечения F (мм2) и приложено постоянное напряжение;
в) токоведущие части – жила и экран коаксиального кабеля площадью сечения жилы S (мм2) и приложено переменное напряжение 50 Гц;
г) токоведущие части – жила и экран коаксиального кабеля площадью сечения жилы S (мм2) и приложено постоянное напряжение.
Материал первого диэлектрика и размеры токоведущих частей принять по табл. 3.1 согласно последней цифре номера зачётной книжки. Второй диэлектрик – по предпоследней цифре номера зачётной книжки; если цифры одинаковы, то для цифр 0, 1, 2 принять вторым диэлектриком трансформаторное масло; 3, 4 – перфторуглеродная жидкость; 5, 6 – воздух; 7, 8, 9 – элегаз.
Технические параметры диэлектриков принять по приложению 1.
Таблица 3.1
|
Заданный параметр
|
Ед. измер.
|
Вариант
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
0
|
|
Диэлектрик
|
–
|
Си-
талл
|
Гети-
накс
|
Фторо-
пласт-3
|
Плек-
сиглас
|
Асботек-
столит
|
Пара-
фин
|
Стекло-
текстолит
|
Поливинил-
хлорид
|
Миканит
ФФГ
|
Поли-
стирол
|
|
F
|
мм2
|
250
|
750
|
360
|
1550
|
400
|
450
|
1900
|
600
|
650
|
200
|
|
S
|
мм2
|
16
|
25
|
35
|
50
|
70
|
95
|
120
|
150
|
185
|
240
|
|
d1
|
мм
|
0,7
|
0,9
|
0,9
|
1
|
1,1
|
1,1
|
1,2
|
1,4
|
1,6
|
1,7
|
|
d2
|
мм
|
1,5
|
1,5
|
1,5
|
1,7
|
1,7
|
1,9
|
1,9
|
1,9
|
2,1
|
2,1
|
Приложение 1
|
Усреднённые технические характеристики некоторых диэлектриков
|
|
Диэлектрик
|
rV,
|
rS,
|
er
|
tgd
|
Eпр,
|
|
Ом×м
|
Ом
|
–
|
–
|
кВ/мм
|
|
Полиэтилен (ПЭВД)
|
5×1014
|
1015
|
2,3
|
0,0002
|
45
|
|
Полистирол
|
1015
|
1013
|
2,4
|
0,0002
|
30
|
|
Политетрафторэтилен (фторопласт–4, тефлон)
|
1016
|
1015
|
2,0
|
0,00015
|
35
|
|
Политрифторхлорэтилен (фторопласт –3)
|
5×1014
|
1013
|
3,3
|
0,015
|
20
|
|
Поливинилхлорид
|
1011
|
1012
|
3,4
|
0,055
|
17
|
|
Полиметилметакрилат (оргстекло, плексиглас)
|
1012
|
1012
|
4
|
0,04
|
30
|
|
Кремнийорганическая резина
|
5×1012
|
1013
|
3,3
|
0,002
|
22
|
|
Электротехнический фарфор
|
8×1011
|
1010
|
6,3
|
0,025
|
28
|
|
Электротехническое стекло
|
1012
|
1014
|
7
|
0,024
|
48
|
|
Ситалл (стеклокерамика)
|
1011
|
5×1012
|
6
|
0,003
|
50
|
|
Стеклотекстолит (СТЭФ–1)
|
1012
|
1013
|
7,5
|
0,035
|
26
|
|
Текстолит А
|
107
|
1010
|
5
|
0,12
|
15
|
|
Асботекстолит
|
5×106
|
109
|
7,5
|
0,35
|
1,5
|
|
Миканит ФМГ (М - мусковит)
|
1015
|
1011
|
7
|
0,015
|
30
|
|
Миканит ФФГ (Ф - флогопит)
|
1012
|
1010
|
6
|
0,05
|
25
|
|
Микалекс
|
1012
|
1011
|
6,8
|
0,007
|
15
|
|
Винипласт
|
5×1011
|
1014
|
4
|
0,03
|
20
|
|
Гетинакс
|
5×108
|
109
|
6,5
|
0,21
|
30
|
|
Кабельная бумага КВУ
|
5×109
|
1010
|
4,3
|
0,0026
|
6,5
|
|
Кабельная бумага КВ
|
109
|
1010
|
3,5
|
0,0019
|
5,5
|
|
Парафин
|
1016
|
1015
|
2,2
|
0,0005
|
23
|
|
Воздух
|
1017
|
–
|
1
|
4×10–8
|
3,0
|
|
Элегаз
|
5×1017
|
–
|
1
|
4×10–8
|
7,8
|
|
Трансформаторное масло
|
5×1012
|
–
|
2,3
|
0,001
|
20
|
|
Фторорганическая (перфторуглеродная) жидкость
|
5×1013
|
–
|
1,9
|
0,0001
|
50
|
Приложение 2
Электрические свойства металлов и их сплавов
|
Вещество
|
Удельное
сопротивление,
|
Температурный
коэффициент сопротивления,
|
Температурный коэффициент
линейного расширения,
|
Коэффициент
теплопроводности,
|
Удельная
теплоёмкость,
|
Плотность,
|
|
мкОм∙м
|
1/К
|
1/К
|
ВТ/м*К
|
Дж/кг*К
|
кг/м3
|
|
Алюминий
|
0,028
|
4,2×10–3
|
2,4×10–5
|
209
|
922
|
2700
|
|
Вольфрам
|
0,055
|
4,6×10–3
|
4,4×10–6
|
168
|
218
|
19300
|
|
Железо
|
0,098
|
6×10–3
|
1,1×10–5
|
73
|
452
|
7870
|
|
Золото
|
0,024
|
3,8×10–3
|
1,4×10–5
|
293
|
126
|
19300
|
|
Латунь
|
0,07
|
10–3
|
1,8×10–5
|
109
|
…
|
8500
|
|
Манганин
|
0,445
|
2,5×10–5
|
1,8×10–5
|
…
|
…
|
8400
|
|
Медь
|
0,017
|
4,3×10–3
|
1,6×10–5
|
390
|
385
|
8940
|
|
Никель
|
0,073
|
6,5×10–3
|
1,3×10–5
|
95
|
444
|
8900
|
|
Константан
|
0,49
|
–2×10–5
|
1,44×10–5
|
…
|
…
|
8900
|
|
Нихром
|
0,11
|
1,7×10–4
|
1,8×10–5
|
16,8
|
504
|
8400
|
|
Олово
|
0,12
|
4,4×10–3
|
2,3×10–5
|
65
|
226
|
7310
|
|
Платина
|
0,105
|
3,8×10–3
|
9×10–6
|
71
|
134
|
21400
|
|
Свинец
|
0,21
|
3,7×10–3
|
2,9×10–5
|
35
|
130
|
11400
|
|
Серебро
|
0,016
|
4×10–3
|
1,9×10–5
|
415
|
234
|
10500
|
|
Цинк
|
0,059
|
3,7×10–3
|
3,1×10–5
|
111
|
390
|
7140
|
|
Кобальт
|
0,062
|
6×10–3
|
1,2×10–5
|
79
|
435
|
8710
|
|
Титан
|
0,48
|
3,3×10–3
|
8,1×10–6
|
15
|
577
|
4500
|
|
Хром
|
0,21
|
…
|
6,5×10–6
|
…
|
…
|
7100
|
|
Молибден
|
0,057
|
4,6×10–3
|
5,1×10–6
|
151
|
264
|
10200
|
|
Магний
|
0,045
|
4,2×10–3
|
2,6×10–5
|
167
|
1040
|
1740
|
|
Кадмий
|
0,076
|
4,2×10–3
|
3×10–5
|
93
|
230
|
8650
|
Приложение 3
|
Номинальное сечение жилы, мм2
|
Допустимые токовые нагрузки кабелей с изоляцией из ПВХ на напряжение, кВ, А
|
|
с алюминиевой жилой
|
с медной жилой
|
|
в воздухе
|
в земле
|
в воздухе
|
в земле
|
|
3 кВ
|
6 кВ
|
3 кВ
|
6 кВ
|
3 кВ
|
6 кВ
|
3 кВ
|
6 кВ
|
|
10
|
69
|
50
|
68
|
55
|
91
|
65
|
89
|
70
|
|
16
|
93
|
65
|
83
|
70
|
121
|
85
|
116
|
92
|
|
25
|
122
|
85
|
113
|
90
|
160
|
110
|
148
|
122
|
|
35
|
151
|
105
|
136
|
110
|
197
|
135
|
178
|
147
|
|
50
|
189
|
125
|
166
|
130
|
247
|
165
|
217
|
175
|
|
70
|
233
|
155
|
200
|
160
|
318
|
210
|
265
|
215
|
|
95
|
284
|
190
|
237
|
195
|
386
|
255
|
314
|
260
|
|
120
|
330
|
220
|
269
|
220
|
450
|
300
|
358
|
295
|
|
150
|
380
|
250
|
305
|
250
|
521
|
335
|
406
|
335
|
|
185
|
436
|
290
|
343
|
285
|
594
|
385
|
455
|
380
|
|
240
|
515
|
345
|
396
|
335
|
704
|
460
|
525
|
445
|
Токовая нагрузка на шланговые кабели с медными жилами в резиновой изоляции для передвижных установок на напряжение 3 и 6 кВ
|
S, мм2
|
Допустимый ток, А, при напряжении
|
|
3 кВ
|
6 кВ
|
|
16
|
85
|
90
|
|
25
|
115
|
120
|
|
35
|
140
|
145
|
|
50
|
175
|
180
|
|
70
|
215
|
220
|
|
95
|
260
|
265
|
|
120
|
305
|
310
|
|
150
|
345
|
350
|
..... |
