Контрольная работа по материаловедению

Исследование электропроводности твердых диэлектриков.

Задание 1
Медная шина прямоугольного сечения отделена от корпуса опорным изолятором (см. рис. 1). Материал, размеры (см. рис. 2) и количество N(4)звена опорного изолятора принять в соответствии с вариантом по таблицам 1.1 и 1.2. Определить объёмное и поверхностное сопротивления изолятора, объемный и поверхностный токи при напряжении постоянного тока. Технические параметры диэлектриков принять по приложению 1.
Дано:
D=60 мм
H=40 мм 
h=12 мм
a=21 мм
U=800 В
N=4шт
Материал звеньев опорного изолятора (стекло)
ρ_v (удельное объемное сопротивление диэлектрика)=〖10〗^12
ρ_s (удельное поверхностное сопротивление диэлектрика)=〖10〗^14


Задание 2

Три одножильных кабеля длиной L (км) напряжением U (кВ) питают нагрузку общей мощностью P (кВт) при cos φ = 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 dminи, 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. Дано:
 Дано:L=6 км
U=6,3кВ
P=320 кВт
E_пр=45 В/м
ε_r=2,3
ρ_v=5∙〖10〗^14  tg δ=0.015
медь
сшитый полиэтиле

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 поляЕ(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.

Дано:

Величина Единица измерения Последняя цифра номера зачетной книжки
  8
F мм2/ м2 1900 / 1900*10-3
S мм2 / м2 120 / 120*10-3
d1 мм /м 1,2 / 1,2*10-3
d2 мм /м 1,9 / 1,9*10-3
f Гц 50
Первый диэлектрик - Стеклотекстолит
Параметры первого диэлектрика
ρV Ом•м 〖10〗^12
ρS Ом•м 〖10〗^13
εr - 7,5
tg δ - 0,035
Епр кВ/мм 26
 В/м 26*106
Второй диэлектрик - Гетинакс
Параметры второго диэлектрика
ρV Ом•м 5∙〖10〗^8
ρS Ом•м 〖10〗^9
εr - 6,5
tg δ - 0,21
Епр кВ/мм 30
 В/м 30*106

2015