Основные формулы

ВВЕДЕНИЕ

Современный научно-технический прогресс неразрывно связан с разработкой и освоением новых материалов. Именно материалы стали ключевым звеном, определяющим успех многих инженерных решений при создании электротехнического оборудования и электронной аппаратуры. Поэтому изучению материалов отводится значительное место.

Совокупность научно-технических знаний о физико-химической природе, методах исследования и изготовления различных материалов составляет основу материаловедения, ведущая роль которого в настоящее время широко признана во многих областях техники и промышленности. Успехи материаловедения позволили перейти от использования уже известных к целенаправленному созданию новых материалов с заранее заданными свойствами.

При изучении разделов, посвященных различным классам материалов, необходимо придерживаться схемы, включающей раскрытие физической сущности явлений и процессов, происходящих в материалах при их взаимодействии с электромагнитным полем, анализ свойств материалов в различных условиях их эксплуатации, а также наиболее важные области применения в приборах и устройствах электротехники.

Целью выполнения расчетно-графической работы является:

- закрепление полученных знаний по основным разделам, посвященным различным классам электротехнических материалов;

- проверка умения самостоятельно решать поставленные задачи;

- выработка умения использования технической и справочной литературы.

Расчетно-графическая работа включает в себя:

1) задачу;

2) три расчетно-графических задания.

При выполнении расчетно-графической работы необходимо соблюдать следующие требования:

- каждому ответу расчетно-графической работы предшествует задание (вопрос);

- ответ должен полностью, всесторонне и конкретно раскрывать задание; при необходимости должны приводиться поясняющие рисунки, графики, диаграммы и т.п.;

- при выполнении задания необходимо приводить формулу, а затем вычисления в развернутом виде, с указанием размерности получаемых величин;

- оформление расчетно-графической работы должно быть аккуратным и в соответствии с требованиями СТО 01.04-2005 Работы студентов. Общие требования и правила оформления;

- расчетно-графическая работа сдается в соответствии с графиком.

1) Сопротивление провода:

, (1)

где ρ – удельное сопротивление, Ом·мм²/м; l – длина проводника, м; S – площадь его поперечного сечения, мм².

2) Зависимость сопротивления проводника от температуры:

, (2)

где R₁ – сопротивление проводника при температуре T₁, Ом; R₂ – сопротивление проводника при температуре T₂, Ом; α – температурный коэффициент сопротивления, численно равный приращению сопротивления при нагревании проводника на 1 ˚С.

3) Потеря напряжения в проводах линии электропередачи. Разность напряжений в начале и конце линии U₁ – U₂, равная паданию напряжения в линии, называют потерей напряжения:

, (3)

где R_пр – сопротивление проводов в линии:

, (4)

где l – длина одного провода двухпроводной линии, м; S – сечение провода, мм².

4) Напряженность поля, при которой происходит пробой диэлектрика, называют электрической прочностью диэлектрика E_пр, а напряжение при пробое – пробивным напряжением U_пр, причем

, (5)

где h – толщина диэлектрика.

5) Емкость конденсатора зависит от геометрических размеров, формы, взаимного расположения и расстояния между обкладками, а также от свойств диэлектрика.

Емкость плоского конденсатора

, (6)

где S – площадь пластины, м²; h – расстояние между пластинами, м.

6) Напряженность электрического поля плоского конденсатора:

, (7)

где U – напряжение, приложенное к зажимам конденсатора, В.

7) Удельное объемное ρ_v сопротивление:

, (8)

где R_v – объемное сопротивление диэлектрика, Ом; S – площадь пластины, м²; h – толщина диэлектрика, м.

8) Удельное поверхностное ρ_s сопротивление:

, (9)

где R_s – поверхностное сопротивление, Ом; p – периметр пластины, между которыми находится диэлектрик, м; l – расстояние между электродами, м.

9) При малых изменениях температуры и давления газа пробивное напряжение пропорционально плотности газа. Поэтому для расчета пробивных напряжений газа (воздуха) применяется формула

, (10)

где U_пр – пробивное напряжение при данных температуре и давлении; U_пр0 - пробивное напряжение при нормальных условиях (t = 20 ˚C и p = 0,1 МПа); δ - относительная плотность воздуха, рассчитанная по соотношению:

, (11)

где p – атмосферное давление, мм. рт. ст; t – температура, ˚С; при нормальных условиях δ = 1.

10) Диэлектрические потери:

, (12)

где U – приложенное напряжение, В; I_a – активная составляющая тока, А; I_c - емкостная составляющая тока, А; tgδ – тангенс угла диэлектрических потерь; ω = 2πf – угловая частота приложенного напряжения, рад/с; C – емкость диэлектрика, Ф.

11) Энергия заряженного конденсатора вычисляется по формуле

, (13)

где С – емкость конденсатора, Ф; U – разность потенциалов между обкладками конденсатора, В.

12) Мощность, развиваемая источником или генератором:

. (14)

Справочные данные приведены в Приложении А.

Дата добавления: 2015-04-24