Исследование электрического поля горизонтального цилиндрического заземлителя (Лабораторная работа № 30Н), страница 3

Т а б л и ц а   30.5

7. Составьте алгоритм расчета (последовательность вычислений) шагового напряжения U_ш в функции расстояния x от центра заземлителя и сопротивления заземлителя R_з  в функции его геометрических размеров.

30.5. Методические указания

1. При построении сетки поля ЭВМ проводит следы эквипотенциальных поверхностей V_s = const через равные расстояния. Из диаграммы функции потенциала от расстояния до оси заземлителя V = f(x) при y = 0 = const найдите значения потенциалов V_s  следов эквипотенциальных поверхностей и нанесите их на диаграмму поля.

2. Для определения потенциала заданной точки проведите через нее след эквипотенциальной поверхности и определите с учетом нелинейности масштаба уровень потенциала этой поверхности V_sn.

3. Для определения вектора напряженности поля  проведите по обе стороны от точки n на некотором расстоянии Dl следы  эквипотенциальных поверхностей и определите уровни их потенциалов V_s1 и V_s2 . Модуль вектора  может быть определен из соотношения:

E_n = (V_s1 – V_s2) / (2Dl).

Направление вектора  принимается нормальным к следу эквипотенциальной поверхности V_sn в сторону увеличения потенциала, а его составляющие определяются из диаграммы как проекции вектора на оси координат:

E_x = E_n × cos a , E_y = E_n × sin a .

4. Для графического определения шагового напряжения U_ш на диаграмме функции V= f(x) при y= 0 = const определите потенциалы V₁ и V₂ двух точек, расположенных на поверхности земли на заданном расстоянии x₁ и  (x₁ + d_ш) от центра заземлителя (рис. 30.1). Шаговое напряжение найдите как разность потенциалов U_ш = V₁ – V₂ .

5. Вводите в ЭВМ поочередно выбранные значения расстояния x от центра заземлителя и определите соответствующие значения шагового напряжения  U_ш.

6. Введите в ЭВМ поочередно выбранные значения переменного параметра D заземлителя, сохраняя при этом неизменными другие данные, определите соответствующие значения сопротивления заземлителя R_з.

7. Введите в ЭВМ поочередно выбранные значения переменного параметра l заземлителя, сохраняя при этом неизменными другие данные, определите соответствующие значения сопротивления заземлителя R_з.

8. Введите в ЭВМ поочередно выбранные значения переменного параметра h заземлителя, сохраняя при этом неизменными другие данные, определите соответствующие значения сопротивления заземлителя R_з.

9. Изучите теоретический материал по теме «Электрическое поле постоянного тока». Выпишите расчетные формулы, которые необходимо использовать для аналитического определения потенциала V  в произвольной точке, шагового напряжения U_ш и сопротивления заземлителя R_з .Совокупность расчетных формул с краткими пояснениями к ним составит алгоритм решения задачи.

30.6. Содержание отчета

Отчет по данной лабораторной работе должен содержать:

1)  титульный лист стандартной формы;

2)  цель работы;

3)  исходные данные задания;

4)  графическую диаграмму (сетку) электрического поля;

5)  графическую диаграмму функции V = f(x) приy = 0 = const;

6)  таблицы результатов графического и аналитического расчетов U_ш;

7)  таблицы результатов аналитического расчетa и графические диаграммы функций R_з = f(h), R_з = f(l)  и R_з = f(D);

8)  алгоритмы расчета вектора напряженности поля  и потенциала j в произвольной точке, шагового напряжения U_ш.и сопротивления заземлителя R_з.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение электрического поля. Запишите основные уравнения электрического поля в дифференциальной и интегральной формах.

2. Какой физический смысл имеют понятия вектора напряженности электрического поля  и потенциала V ? Какая связь существует между ними?

3. Как рассчитать вектор напряженности поля  и потенциала Vв произвольной точке от горизонтального заземлителя?

4. В чем сущность метода зеркальных отображений? Как этот метод  применяется к  расчету поля горизонтального заземлителя?

5. Какие поверхности называются эквипотенциальными?

6. Что такое силовые линии электрического поля? Как строятся такие линии?

7. Как определяется сопротивление заземлителя R_з и какие факторы влияют на его величину?

8. Что такое шаговое напряжение U_ш и как оно определяется графически, аналитически?