Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Комсомольский-на-Амуре государственный университет»


Факультет энергетики и управления

Кафедра «Электромеханика»

Расчетно-графическая работа
по дисциплине «Электротехнические материалы и элементы электронной»

Вариант 6

Студент группы 2БМб-1 Х.В. Кодирова
Преподаватель Р.В. Кузьмин

2023

Содержания

1 Какие понятие используют для описания поведения диэлектрика электрическом поле

Термин «диэлектрик» образован от греческого dia – через и английского electric – электрический и был выдан в употребление. Фарадеем для обозначения сред, через которые проникает электрическое поле. Диэлектрики состоят из молекул. Заряды в диэлектрике не могут свободно перемещаться, создавая ток. Тем не менее молекулы обладают электрическими свойствами. Под действием электрического поля заряды в диэлектрике смещаются на расстояния порядка межатомных из положения равновесия- происходит поляризация диэлектрика – молекулы становится электрическими диполями, ориентированными положительно заряженными концами по полю. Возникшие заряды называются индукционными, или связанными. Помимо них в диэлектрике могут свободные (сторонние) заряды – некомпенсированные макроскопические заряды, появившиеся в результате, например, электризации трением.

Электрическое поле – это объективная реальность, данная нам в ощущениях и не зависящая от нашего сознания.  Электрическое поле порождается электрическими зарядами и проявляет себя по действию на электрический заряд.

---

Электрическое поле действует на заряженные частицы. Его силовая характеристика называется напряжённостью.  Напряжённостью электрического поля называется отношение силы, действующей на помещаемый в данную точку поля заряд, к величине этого заряда.

Поляризация диэлектриков — явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике или поворотом электрических диполей, обычно под воздействием внешнего электрического поля. Поляризацию диэлектриков характеризует вектор электрической поляризации. Физический смысл данного вектора — это дипольный момент, отнесённый к единице объёма диэлектрика. Иногда вектор поляризации коротко называют просто поляризацией (и получается, что один термин обозначает и явление, и его количественный показатель).

Различают поляризацию, наведённую в диэлектрике под действием внешнего поля, и спонтанную (самопроизвольную) поляризацию, которая возникает в сегнетоэлектриках при отсутствии внешнего поля. В некоторых случаях поляризация диэлектрика (сегнетоэлектрика) происходит под действием механических напряжений, сил трения или вследствие изменения температуры.

Поляризация не изменяет суммарного заряда в любом макроскопическом объёме внутри однородного диэлектрика. Однако она сопровождается появлением на его поверхности связанных электрических зарядов с некоторой поверхностной плотностью σ. Эти связанные заряды создают в диэлектрике дополнительное макроскопическое поле c напряжённостью �1, направленное против внешнего поля с напряжённостью. �0 В результате напряжённость поля � внутри диэлектрика будет выражаться равенством �=�0−�1

2 Охарактеризуйте понятие «диэлектрические потери»
Диэлектрическими потерями называют электрическую мощность, затрачиваемую на нагрев диэлектрика, находящегося в электрическом поле.

Потери энергии в диэлектриках наблюдаются как при переменном, так и при постоянном напряжении, поскольку в технических материалах обнаруживается сквозной ток утечки, обусловленный электропроводностью. При постоянном напряжении, когда нет периодической поляризации, качество материала характеризуется значениями удельных объемного и поверхностного сопротивлений, которые определяют значение 

---

 (рис. 1.2).

При воздействии переменного напряжения на диэлектрик в нем кроме сквозной электропроводности могут проявляться другие механизмы превращения электрической энергии в тепловую. Поэтому качество материала недостаточно характеризовать только сопротивлением изоляции.

В инженерной практике чаще всего для характеристики способности диэлектрика рассеивать энергию в электрическом поле используют угол диэлектрических потерь, а также тангенс этого угла.

Углом диэлектрических потерь   называют угол, дополняющий до   угол сдвига фаз   между током и напряжением в емкостной цепи.

В случае идеального диэлектрика вектор тока в такой цепи опережает вектор напряжения на угол  ; при этом угол   равен нулю. Чем больше рассеивается в диэлектрике мощность, тем меньше угол сдвига фаз   и тем больше угол диэлектрических потерь   и значение функции  .

Тангенс угла диэлектрических потерь непосредственно входит в формулу для рассеиваемой в диэлектрике мощности, поэтому практически наиболее часто пользуются этой характеристикой.

Рассмотрим схему, эквивалентную конденсатору с диэлектриком, обладающим потерями. Эта схема должна быть выбрана с таким расчетом, чтобы активная мощность, выделяемая в данной схеме, была равна мощности, рассеиваемой в диэлектрике конденсатора, а ток был бы сдвинут относительно напряжения на тот же угол, что и в рассматриваемом конденсаторе.

---

Поставленную задачу можно решить, заменив конденсатор с потерями идеальным конденсатором с параллельно включенным активным сопротивлением (параллельная схема) или конденсатором с последовательно включенным сопротивлением (последовательная схема). Такие эквивалентные схемы, конечно, не дают объяснения механизма диэлектрических потерь и введены только условно.

Параллельная и последовательная эквивалентные схемы представлены на рис. 2.1. Там же даны соответствующие диаграммы токов и напряжений. Обе схемы эквивалентны друг другу, если при равенстве полных сопротивлений   равны соответственно их активные и реактивные составляющие. Это условие будет соблюдено, если углы сдвига тока относительно напряжения равны и значения активной мощности одинаковы.



Рис.1. Параллельная (а) и последовательная (б) эквивалентные схемы диэлектрика с потерями и векторные диаграммы для них

Для доброкачественных диэлектриков можно пренебречь значением   по сравнению с единицей в формуле (2.5) и считать  . Выражения для мощности, рассеиваемой в диэлектрике, в этом случае будут также одинаковы для обеих схем:

,

где   выражено в Вт;  .

Следует отметить, что при переменном напряжении в отличие от постоянного емкость диэлектрика с большими потерями становится условной величиной и зависит от выбора той или иной эквивалентной схемы. Отсюда и диэлектрическая проницаемость материала с большими потерями при переменном напряжении также условна. Следует отметить, что при переменном напряжении в отличие от постоянного емкость диэлектрика с большими потерями становится условной величиной и зависит от выбора той или иной эквивалентной схемы. Отсюда и диэлектрическая проницаемость материала с большими потерями при переменном напряжении также условна.

---

3 Дайте характеристику влажностных свойств диэлектриков

Влажностные свойства диэлектриков

1) Гигроскопичность - способность впитывать в себя влагу из окружающей среды.

2) Влаг проницаемость - способность пропускать сквозь себя пары воды.

3)Абсолютная влажность воздуха.Оценивают массой (т) водяного пара, содержащейся в единице объема воздуха (м³). Абсолютная влажность, резко возрастает с увеличением температуры, т. е. растет и давление водяных паров.

4) Относительная влажность воздуха- выражаемое в про­центах отношение  ,(=65%-норма).

5) Влажность материалов. Образец электроизоляционного материала, по­мещенный в условия определенной влажности и температуры окружаю­щей среды, через неограниченно боль­шое время достигает некоторого рав­новесного состояния влажности. Если сравнительно сухой образец материала будет помещен во влажный воздух (с относительной влажностью ), то мы будем наблюдать постепенное погло­щение материалом влаги из воздуха, причем влажность материа­ла , т.е. содержание влаги в единице массы материала, в течение времени будет повышаться, асимптотически приближаясь к равно­весной влажности _р, соответствующей данному значению . Наоборот, если в воздухе той же относительной влажности будет помещен образец того же материала с начальной влажно­стью, большей _р, то влажность образца будет уменьшаться, асимп­тотически приближаясь к значению равновесной влажности _р; в этом случае происходит сушка материала.

6)Кондиционная влажность. Для текстильных и тому по­добных материалов устанавливается так называемая кондиционная влажность, соответствующая равновесной влажности материала при нахождении его в воздухе в нормальных условиях;

7)Тропикостоикость.Испытывая на тропикостоикость,различные электротехнические и изоляционные изделия длительно выдерживают при температуре 40—50°С в воздухе, насыщенном парами воды, и при воздействии культур плесневых грибков (точные условия этих испытаний установлены Международной электротехни­ческой комиссией), после чего определяется степень ухудшения электрических и других свойств исследуемых образцов и отмечается интенсивность роста плесени на них.

---

Смотрите также файлы

• Тепловое излучение.pdf

• Тема выпускной квалификационной работы Мирные средства разрешения международных споров.pptx

• Наркомании Выполнил студент 524б гр. Ким Эрик.pptx

• за мерзімді жоспар блімі Педагогты Т. А..doc

• Кгэу министерство науки и высшего образования российской федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования.docx