Моделирование электрического поля двухпроводной линии передачи полем тока в проводящем листе

Лабораторная работа №2

«Моделирование электрического поля двухпроводной линии передачи полем тока в проводящем листе»

Цель:   рассмотрение на примере аналогии между картинами стационарных полей тока в проводящей   среде и электрического поля в диэлектрике при схожих граничных условиях.

Схема экспериментальной установки:

(для работ №2 и №3 схема установки одна и та же)

В соответствии с требованиями методики проведения эксперимента, в ходе работы установили ток I = 22А и напряжение U = 220В.

При построении картины эквипотенциальных линий,  приращение потенциала          постоянно и равно ΔU = 4мВ. Эквипотенциальные линии представляют собой окружности с центрами на прямой, проходящей через центры зажимов, подводящих ток. Картина поля симметрична относительно прямой АВ, поэтому можно ограничиться построением картины только на одной из половин листа.

Центры экспериментальных линий равного потенциала находим следующим образом. Для окружности №4: проводим хорду КМ, затем в середине КМ проводим перпендикуляр NM. Точка М пересечения NM и прямой, проходящей через центры токоподводящих зажимов, и есть центр экспериментальной линии равного потенциала.

Для построения теоретической картины поля  необходимо знать расстояния центров окружностей от прямой АВ

и радиусы этих окружностей

,

где b – половина расстояния между центрами зажимов для подвода тока. В нашем опыте b = 17,5 см.

Число k = k₁ для средней линии – прямой АВ – равно 1. Для ближайшей к токоподводу линии k находим как отношение расстояний от любой точки этой линии до электрических осей проводов: r₁=36 см, r₂=0,9 см.

Тогда

Числа от k₁ до k₆ являются первым и шестым членами геометрической прогрессии со знаменателем q. Исходя из этого, легко найти k₂, k₃, k₄, k₅. Все результаты сведены в таблицу.

 Таблица 1.

Экспериментальная и теоретическая картина поля изображена на рис. Приложения 1.

Вывод: при заданных граничных условиях построили экспериментальную и теоретическую картины поля постоянного тока в проводящем листе. Эта картина аналогична картине электрического поля двухпроводной линии передачи в диэлектрике.

Лабораторная работа №3

«Моделирование магнитного поля электрической машины полем тока в проводящем листе»

Цель:   рассмотрение на примере аналогии между картинами поля постоянного тока в проводящей среде и магнитного поля в части пространства, в которой существуют электрические токи при аналогичны граничных условиях.

Исследуем распределение поля в фигурном плоском листе железа, очертания которого имеют характер границ пространства около стальных частей электрической машины в сечении, перпендикулярном оси машины.

В соответствии с требованиями методики проведения эксперимента, в ходе работы установили токи I₁ = I₂ = I₃ = I₄ = 3,3A  и напряжение U = 220В.

При построении картины эквипотенциальных линий,  приращение потенциала  постоянно и равно ΔU = 1,5мВ.

Экспериментальная картина поля изображена на рис. Приложения 2.

Из опытной картины поля определили отношение магнитного потока рассеяния, линии которого не входят в якорь, к полезному потоку, входящему в якорь. Для этого подсчитали число трубок потока рассеяния n₁ = 5 и n₂ = 13. Для точного учета всех построенных линий было проведено дополнительное построение: эквипотенциальная линия из точки f.

Тогда искомое отношение

Вывод: в результате проведенных измерений построили картину поля в фигурном стальном листе, границы которого имеют характер границ воздушного пространства между стальными частями электрической машины.

Также определили отношение магнитного потока рассеяния к полезному потоку: