МУ для СР


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.

Министерство образования
и науки
Российской Федерации


Хакасский технический институт
-

филиал

ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет»








Электротехническое и конструкционное материаловедение

Методические указания для
самостоятельной работы

студентов













Абакан 2016




2


УДК 621.316.925


УДК 621.311

Ч68

Электротехническое и конструкционное материаловедение.
Методические указания

для
самостоятельной работе

студентов по направлению
подготовки 13.03.02


ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА И
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА,
профиль 13.03.02.07 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ/ Сост. Г.Н. Чистяков ; Сиб.
федер. ун
-
т, ХТИ


филиал СФУ.


Абакан: Ред.
-
изд. сектор ХТИ


филиала
СФУ, 2016.
-

с.





















3


Оглавление


Оглавление

3

Введение

4

Задачи для
самостоятельного решения Модуль 1

5

Методические указания для решения задач модуля 1

14

Задачи для самостоятельного решения и методические рекомендации для
решения задач Модуль 2

14

Полупроводники

14

Магнитные материалы

16

Конструкционные
материалы

20

































4


Введение

Цель настоящ
их

методических указаний



оказать помощь студентам
при
решении задач
в самостоятельной работе над изучением курса

Электротехническое и конструкционное материаловедение
», который
знакомит
их с различными электротехническими материалами.

Свойства материалов в основном определяют качество изделия и его
поведения при эксплуатации электрической установки. Поэтому студентам
важно знать о явлениях, происходящих в электротехнических материалах при

воздействии на них электромагнитного поля, а также об оценке качества
материала по его электрическим характеристикам, о связи этих характеристик с
химическим составом и строением вещества, о зависимости их от различных
факторов, от условий работы материал
а.

Изучение теоретического материала позволяет судить об электрических
процессах в электроизоляционных, полупроводниковых, проводниковых и
магнитных материалах. Таким образом, основной упор при изучении курса
делается на электрические характеристики матер
иалов. При изучении
диэлектрических материалов основное
-

это определение диэлектрической
проницаемости, удельного объемного и поверхностного сопротивлений,
тангенса угла диэлектрических потерь, электрической прочности вещества. Для
проводников и полупрово
дников


определение удельного сопротивления и его
температурного коэффициента, а магнитных материалов


определение
магнитной проницаемости и ее температурного коэффициента, основной
кривой намагничивания и гистерезисной петли, остаточной индукции,
индукц
ии насыщения и коэрцитивной силе, потерь на вихревые токи и
гистерезис.

Решение задач

позволяет закрепить теоретический материал.
Определение в процессе решения тех или иных электрических характеристик
материалов позволяет глубже познакомиться с отдельными

разделами курса.



5


Задачи для самостоятельного решения Модуль 1

1. Керамический конденсатор


был заряжен от источника
напряжением 1,5 кВ и оставлен разомкнутым. Через 10 минут разность
потенциалов на его обкладках оказалось
равной 150 В. Определите удельное
объемное сопротивление диэлектрика конденсатора поверхностной утечкой
пренебречь.

2. Между плоскими электродами помещен двухслойный диэлектрик ,
один из слоев имеет относительную диэлектрическую проницаемость





,
проводимость


и толщину

, а другой


проницаемость





, проводимость


толщину
.
Этот диэлектрик
подключен на постоянное по времени напряжение с величиной , равной

. Требуется определить величины напряженностей в обоих слоях при
времени

и


и построить график распре
деления потенциала между
электрод
ами . При решении задачи учесть
, что один электрод

заземлен , а
другой изолирован
.

3. Диэлектрик
плоског
о конденсатора имеет следующие
характеристики:
,

,
. Размер обкладок конденсатора

,
толщина диэлектрика
25 мм.

Определите рассеиваему
ю в диэлектрике
конденсатора
мощность при переменном напряжении
5 кВ

и частотах

50 Гц и
50 кГц
. Приближенно считайте, чт
о характеристики диэлектрика от частоты
не
зависят.

4. Диэлектрик плоского
конденсатор
а имеет следующие
характеристики:
;

,
.

Размер обкладок конденсатора

,
толщина диэлектрика

25 мм
. Определите величину тока утечки и
рассеиваемую

в диэлектрике конденсатора
мощность при постоянном
напряжении
5 кВ
. Поверхностной утечкой пренебрегите.

5. Диэлектрик имеет следующую схему замещения:






Постройте для указанной схемы
замещения зависимость тангенса угла потерь и мощности диэлектрических
потерь от частоты при изменении частоты от

6


6. Определите удельные
диэлектрические потери в ц
илиндрическом
конденс
аторе с
воздушным диэлектриком между электродами. Радиус
внутреннего цилиндра 10 мм, радиус внешнего цилиндра 20 мм ,

напряжение
, подведенное к электродам конденсатора , равно 5 кВ ,
частота переменного напряжения 100 Гц.

7. Ди
электрик
плоского конденсатора имеет
следующие характеристики:



Размер обкладок
конденсатора


толщина диэлектрика 20 мм. Определить: величину тока утечки и
рассеиваемую в диэлектрике конденсатора
мощность
при постоянном
напряжении 5
кВ.

8
. Медный провод сечением


имеет полихлорвиниловую изоляцию
толщиной
1 мм,

снабженную в целях экранировки медной оплеткой.
Определить потери мощности в изоляции на
100 метров

провод
а при
температурах


и частотах
50 Гц и 400 Гц

если напряжение
между жилой и заземленной оплеткой равно
220 В.

Диэлектрическую
проницаемость полихлорвинила возьмите равной 8. Величину


полихлорвинила при


примите равной

0,05,
а при


равной

9
. К
ерамический
конденсатор,
диэлектриком которого является
материал типа Т
-
150 , имеет емкость
500 пФ.
Найдите величину
диэлектрических потерь в этом конденсаторе при напряжении
1 кВ

и
частотах
1 кГц и 1 МГц

если известно , что угол диэлектрических потерь
диэлектрика конденсатора равен 2.

10
. Имеются два плоских конденсатора а возду
шный с расстоянием
между электродами 4

мм; б двухслойный , в котором изоляция состоит из
слоя воздуха толщиной 3 мм и пластины толщиной 1 мм из твердого
диэлектрика с диэлектрической проницаемостью 5 и электрической
прочностью

.
Постойте график распределения напряженности
электрического поля в конденсаторе без твердого диэлектрика и с ним
7


при напряжении на обкладках
8 кВ.

эффективное значение и
проанализируйте надежность констр
укции в обоих случаях.

11
. Диэлектрик конденсатора образован двумя слоями

стекла толщиной
по
5 мм с

, между

которыми имеется воздушный зазор 1мм. К
электродам конденсатора приложено напряжение частотой 50 Гц
постепенно превышающееся. При каком значении напряжения произойдет
разряд в воздушом зазоре? Как изменится величина этого напр
яжения,
если воздух в зазоре будет заменен элегазом
с


и

?

12
.

Миканит состоит из 10
сло
ев слюды
толщиной по 2 мк
м

и из 9 слоев
лака толщиной по 5 мк
м
. Свойства этих материалов след
ующие:

Наименование
материала

Удельное объемное
сопротивление,

,


Диэлектрическая
проницаемость


Электрическая
прочность,

,

кВ
/мм

Слюда




Лак




Определите пробивное напряжение листа миканита при
постоянном
напряжен
ии и при частоте 50
Г
ц.
Считайте
приближенно, что приведенные
характеристики слюды и лака от частоты не зависят.

13
. Определите пробивное напряжение композиции из двух диэлектриков:
воздуха и фарфора. Толщина воздушной прослойки 0,1 мм, толщина
фарфора 5 мм.
Оба диэлектрика плоской формы. Расчет произвести для
постоянного и переменного напряжений.

Свойства материалов следующие:

Наименование
материала

Удельное объемное
сопротивление,




Диэлектрическая
проницаемость


Электрическая
прочность,


Толщина,
d

Воздух





Фарфор





14
. В соответствии с ГОСТом удельное сопротивление медных
токопроводящих жил силовых кабелей не должно превышать
. Определите:

А на
сколько


можно уменьшить фактическое сечение жилы
одножильного
кабеля номинальным сечением

,
если учесть, что удельное
8


со
противление меди, идущей на
изготовление проволоки, равно

при расчете учтите,

что в результате скрутки проволок
сопротивление токопроводящей жилы одножильного кабеля увеличивается
на
)?

Б сколько килограммов меди на 1 км, кабеля можно сэкономить при
уменьшении сечения?

15
. Определите
потери мощности в голом медном проводе длиной 100

м и
сечением


при температурах

,

если
величи
на тока в
проводе равна 75 А
.

16
. Два отрезка медной и алюминиевой проволоки длиной 1

м

имеют
одинаковое электрическое сопротивление. Какой из отрезков весит меньше
и на сколько, если сечение медной проволоки равно

?

Материал

Удельное сопротивление,


Удельный
вес
,


Алюминий



Медь




17
. Определите размеры сечение, диаметр алюминиево
-
медной проволоки
алюминий внутри, медь снаружи,

предназначенной для замены медной
проволоки контрольных кабелей сечением


обладающей той же
проводимостью. Примите, что сечение меди составляет

общего
сечения алюминиево
-
медной проволоки.

18
. Сопоставьте
размеры,

и вес алюминиевой проволоки сечением


и
биметаллической
сталь
-
медь, имеющей ту же проводимость, что и
ал
юминиевая проволока. Примите сечени
е меди в биметаллической проволоке
равным сечению
стали.

Справочные данные для
алюминия
, меди и
стали

Материал

Удельная проводимость,


Удельное
сопротивление,

Удельный вес,


Алюминий




Медь




9


Сталь





19
. Сопротивление провода при температурах

равно
соответственно
6,1 и 9,0 О
м
. Определите сре
днее значение температурного
коэффициента сопротивления этого провода

и укажите, какому металлу оно
соответствует. Чему р
авно сечение провода, если его длина
1000 м?
Изменением размеров провода при изменении температуры пренебрегите.

20. Мощность, потребляемая
эл
ектронагревательным элементом при
напряжении
220 В
, равна
500 Вт
. Подсчитайте длину требующ
ейся дл
я
изготовления этого
элемента
из нихромовой и константовой проволок
диаметром
0,2 мм. Нагревательный элемент из константана работает при
температуре


элемент из нихрома при температуре

.


Удельное
сопротивление


при

Температурн
ый коэффициент
при

Константан




Нихром




21
. Цилиндрический стержень длиной
20 мм

и диаметром
20 мм
зажат между
электродами,

к которым подведено напряжение 1000 В. Определить ток и
потери мощности в стержне, если удельное объемное сопротивление матер
иала

стержня

, а удельное поверхностное сопротивление равно
.

22
. Постройте график зависимости диэлектрической проницаемости пористого
полистирола от его объемной массы, имея в виду, что для сплошного не
имеющего пор полистирола диэлектрическая проницаемость равна 2,5, а его
плотность 1050 кг/м
3
.

23
. Определите удельное объемное сопротивление эпоксидной смолы,
используемой в качестве диэлектрика в плоском конденсаторе, и потери
мощности в нем, если извест
но, что ток через конденсатор при постоянном
10


напряжении 1 кВ равен

.

Толщина диэлектрика 1 мм, площадь обкладок
с каждой стороны 20 см
2
.

Поверхностной утечкой пренебрегите.


24
.
Определите удельное объемное сопротивление
полиамидной смолы,
используемой в качестве диэлектрика в плоском конденсаторе, и потери
мощности в нем, если известно, что ток через конденсатор при постоянном
напряжении 10 кВ равен

.

Толщина диэлектрика 0,2 мм; площадь
обкладок
с каждой стороны 25 см
2
. Поверхностной утечкой пренебрегите.

25
. На две противоположные грани кубика из полистирола с ребром 15 мм
нанесены слои металла, служащие электродами, через которые кубик включен в
электрическую цепь. Определите величину установи
вшегося тока через кубик и
потери мощности в нем при постоянном напряжении 5 кВ. Удельное объемное
сопротивление полистирола равно

, а удельн
ое поверхностное
сопротивление


.


26
. На две противоположные грани кубика из микалекса с ребром 20 мм
нанесены слои металла, служащие электродами, через которые кубик включен в
электрическую цепь. Определите величину установившегося тока через кубик и
потери мощности в нем при постоянном нап
ряжении 2 кВ; удельное объемное
сопротивление микалекса равно
, а удельн
ое поверхностное
сопротивление


.

27
. На две противоположные грани кубика из политрифтор
-
хлорэтилена
фторо
пласта

3 с ребром 10 мм

нанесены слои металла, служащие
электродами, через которые кубик включен в электрическую цепь. Определите
величину установившегося тока через кубик и потери мощности в нем при
постоянном напряжении 2 кВ. Удельное объемное сопротивление фторопласта


3 рав
но
, а удельное поверхностное сопротивление
-

.

28
. На рисунке
рис.1.1
изображена зависимость удельног
о объемного
сопротивления феноло
формадегидной смолы от температуры. Определите
11


температурный коэффиц
иент объемного сопротивления для
фенолоформаде
гидной смолы при температуре

0 и 80
.


Рис.
1.1. Зависимость
удельного объемного сопротивления
фенолоформадегидной смолы

от температуры


29
. Коаксиальный кабель со сплошной
полиэтиленовой изоляцией имеет
диаметр центрального проводника 2,6 мм и внутренний диаметр центрального
проводника 9,4 мм. Определите емкость в микрофарадах на метр длины
кабеля между внутренним и внешним проводниками, а также диэлектрические
потери в в
аттах на метр д
лины кабеля при напряжении 100
В и двух значениях
частоты: 800

кГц и 8 МГц. Диэлектрическая проницаемость полиэтилена равна

2,3, а

.

30
. Диэлектрик конденсатора представляет собой тесную смесь двух
керамических мат
ериалов типа термоконда С
-
III

на основе станната кальция и
титаната магния и типа термоконда Т
-
20 на основе титаната циркония. Каково
должно быть соотношение составных частей, чтобы температурный
коэффициент диэлектрической проницаемости смеси был равен ну
лю? Чему
равна диэлектрическая проницаемость такой смеси?

Примите для термоконда С
-
III


и

, для термоконда Т
-
20

и

.

31
. Конденсатор диэлектрик


слюда с
диэлектрической проницаемостью 7
был заряжен до напряжения 500 В, после чего источник напряжения был
отключен. Через 40 минут разность потенциалов на обкладках конденсатора
12


оказалась равной
100 В.

Определите постоянную времени саморазряда
конденсатора и у
дельное объемное сопротивление его диэлектрика.
Поверхностной утечкой при расчетах пренебрегите.

32
. . Определите сопротивление изоляции конденсатора, если через 20 секунд
после отключения его от источника питания разность потенциалов на
обкладках умень
ши
л
ась на 5%. Емкость конденсатора равна

2 мк
Ф
.


33
. Определите сопротивление изоляции коаксиального кабеля длиной 5 км,
если диаметр центрального проводника равен 5 мм, а внутренний диаметр
внешнего проводника 18 мм. Изоляция выполнена из полиэтилена с удель
ным
объемным сопротивлением


и поверхностным удельным
сопротивлением

.

34
. На рисунке
рис 1.2
изображена зависимость удельного объемного
сопротивления полиэтилена от температуры.

Постройте график зависимости
температурного коэффициента

удельного объемного сопротивления
полиэтилена от температуры для полиэтилена.


Рис 1.2. З
ависимость удельного объемного сопротивления полиэтилена от
температуры


35
. . Определите размеры сечение,
диаметр алюминиево
-
медной проволоки
алюминий внутри медь снаружи, предназначенной для замены медной
прволоки сечением 10 мм
2
, обладающей той же проводимостью. Примите, что
сечение меди составляет 20% от общего сечения алюминиево
-
медной
проволоки.

13


36
. Сопротивление провода при температуре 20 и 100

соответственно равно
8,1 Ом и 9,0 Ом. Определите среднее значение температурного коэффициента
удельного сопротивления материала этого провода.
Укажите,

какому материалу
оно примерно мо
жет соответствовать. Изменением размеров провода при
изменении температуры
пренебречь
.


37
. Сопоставьте размеры и вес алюминиевой проволоки сечением 6



и
биметаллической проволоки сталь
-
медь, имеющей ту же длину и
проводимость, что и алюминиевая прово
лока. Примите сечение меди в
биметаллической проволоке равным сечению стали.

38
. Определите температурный коэффициент удельного сопротивления
технически чистого железа при температурах

0, 400, 900

воспользовавшись
приведенными

на рисунке

1.3

графиком зависимости удельного сопротивления
железа от температуры.


Рис. 1.3. график

зависимости удельного сопротивления железа от температуры


39
. На рисунке
1.4
изображена зависимость удельного сопротивления совола от
температуры. Крива
я 1 соответствует тщательно очищенному соволу; кривая 2


соволу заводского изготовления. Определите температурный коэффициент
ТК удельного сопротивления той и другой жидкости при температурах


40
.

14



Рис.1.4 З
ависимость удельног
о сопротивления совола от температуры


Методические указания для решения задач модуля 1

Рекомендации для решения задач модуля 1 приведены в пособии для
практических занятий

Задачи для са
мостоятельного решения
и
методические рекомендации
для решения задач
Модуль 2
)

ПОЛУПРОВОДНИКИ


2.1
.
Обратный ток насыщения


германиевого
p
-
n
-
перехода равен 0,5

мкА.
Какое напряжение
U
F

нужно приложить к
p
-
n
-
переходу в прямом направлении,
чтобы при температуре
t

через
p
-
n
-
переход протекал прямой ток
I
F
? Начертить
вольт
-
амперную характеристику
p
-
n
-
перехода.

№ варианта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1
цифра

зачетки

t,

C

-
20

20

50

35

10

25

60

-
10

45

75

I
F
,
мА

70

150

100

90

140

120

110

80

160

130

2

цифра

I
s
,
мкА

1,2

0,4

1

0,8

1,4

1,6

0,6

1
,5

1

2

При решении используйте формулу

,

где


-

прямой ток через
p
-
n

переход;


-

обратный ток через переход;


напряжение на
p
-
n

переходе;


-

постоянная
Больцмана;


-

температура в

, причем


соответствует 273 К.

2
.2
. Прямоугольный образец полупроводника
n
-
типа с размерами

,

толщиной

, и
длинной

l

помещен в магнитное поле с индукцией

B
.

Вектор
магнитной индукции перпендикулярен плоскости образца. Вдоль
15


полупроводника приложено напряжение


п
од действием которого протекает
ток

.

Вольтметр п
оказывает напряжение Холла

. Найти удельную
проводимость

n
,

подвижность
u
n

и

концентрацию
n
0

носителей заряда для
полупроводника, полагая, что электропроводность обусловлена только
электронами.


Рис. 2.1. Эффект Холла в
полупроводнике


№ варианта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1
цифра

зачетки

x
,
мм

5

10

4

6

9

7

8

6

11

5

h
,
мм

1

3

1

1

2

3

3

1

3

2

l
,
мм

40

50

30

60

55

70

45

80

60

65

B
,
Тл

0,5

0,4

0,6

0,4

0,7

0,5

0,3

0,8

0,2

0,5

2

цифра

U
a
,

В

0,3

0,4

0,25

0,35

0,45

0,5

0,6

0,7

0,8

0,75

I
a
, мА

30

40

50

65

65

75

80

85

80

75

U
X
, мВ

5,5

6

6,5

7,4

6,7

5,6

8

9

9,5

8,5

При решении восполь
зоваться формулой для нахождения напряжения
Холла

,

где





заряд частицы;


-

концентрация носителей заряда;




ток под
действием напряжения

;


-

магнитная индукция
;


-

толщина
полупроводника.

Учесть
что удельная электропроводность полупроводника, обусловленная
электронами равна

,

где


-

подвижность электронов.


16


2.
3.
Образец полупроводника нагревают от


до

. Определить во
сколько раз увеличится его удельная электропроводимость.

№ варианта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1
цифра

зачетки

t
1
,

C

-
5

0

1

-
2

-
4

2

-
3

0

-
1

3

t
2
,

C

10

17

8

9

12

13

15

11

10

20

2

цифра

,
эВ

1,12

1,50

0,72

1,70

0,36

2,5

1,25

0,36

0,72

1,70


Собственная удельная электропроводность

полупроводника

,

г
де


-

ширина запрещенной зоны полепроводника.


МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


2
.
4.

При напряженности магнитного поля


магнитотвердый сплав имеет
магнитную индукцию
В
. Определить намагничен
ность материала.


№ варианта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1
цифра

зачетки

H,
кА/м

400

300

450

600

500

650

350

550

750

700

2

цифра

В
,
Тл

1,116

1,056

1,250

1,356

1,256

1,456

1,160

1,016

1,356

1,365



2
.5
. При н
апряженности магнитного поля
H

магнитотвердый сплав
обладает намагниченностью
J
. Определить магнитную индукцию поля внутри
материала и его относительную магнитную проницаемость.


Вариант

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1
цифра

зачетки

H
, кА/м

200

210

430

220

340

240

250

470

260

380

2

цифра

J
, кА/м

150

300

320

500

690

500

450

470

600

600


2.6
.
Построить график зависимости относительной магнитной
проницаемости от напряженности поля для
ферро
магнитного материала.

Дана
кривая намагничивания. Определить магнитную восприимчивость
материала

при напряженности поля
H
.



17


Вариант

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1
цифра

зачетки

H
, кА/м

50

120

300

70

90

420

220

350

150

440

2

цифра

зачетки

марка

стали

1511

1512

3412



Марки стали

В,
Тл

0

0,5

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1512

H
, А/м

0

100

160

240

500

1000

2000

3412

H
, А/м

0

30

50

75

120

250

1200


1511

B, Тл

0

0,3

0,6

0,8

1

1,1

1,2

1,26

1,3

1,35

1,4

1,5

1,55


H, А/м

0

75

150

200

300

400

550

700

800

1000

1200

3100

3900



2.7
.
Ток
I

проходит по про
воднику, на который надет ферро
магнитный
тороидальный сердечник

рис.2.2
. Кривая намагничивания стали приведена в
виде таблицы. Радиус средней магнитной линии в сердечнике
r
. Определить
напряжен
ность магнитного поля в сердечнике, магнитн
ую

индукцию и
относительную маг
нитную проницаемость материала сердечника.



Рис.2.2. Тороидальный сердечник


№ варианта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1
цифра

зачетки

I,

A

50

30

25

15

20

10

42

40

55

35

r,

см

3

6

4

2

5

7

3,5

4,5

2,5

5,5

2

цифра

марка

стали

1512

1511


3412

1511

1512

1511


3412

1512

1511


3412


2.8
. Тороидальный сердечник имеет размеры: наружный радиус
R
,
внутренний радиус
r
, высота
h
. На сердечник намотана обмотка, содержащая
w

витков. К обмотке приложено напряжение
U

частотой
f
. Ток, протекающий по
обмотке,
I
. Вычислить магнитную проницаемость материала, из которого
изготовлен сердечник, пренебре
гая активным сопротивлением обмотки и
потерями в сердечнике и при условии, что сердечник не насыщен.

18



вар
иант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1
цифра

U
, В

5

10

12

6

2

4

7

11

9

3

I
, А

0,1

0,2

0,5

1

0,3

0,4

0,8

0,6

0,7

0,9

f
, Гц

10000

5000

1
5
000

25
00

2000

1
5
00

2000

1000

5
5
00

2
000

2
цифра

R
, мм

20

30

45

35

50

25

40

55

60

65

r
, мм

10

15

20

10

25

15

25

30

45

30

h
, мм

10

9

8

15

11

5

7

12

12

14

w

50

60

45

35

75

65

85

55

40

60


Намагниченность вещества связана с напряженностью магнитного поля
соотношением


.

Намагниченность магнитотвердого сплава определяется по формуле

.

Из условия симметрии


,

Магнитная индукция в вакууме


.


Ток


проходит по проводнику, на который

надет ферромагнитный
тороидальный сердечник рис.
2.2
, выполненный из электротехнической стали
марки

1512. Кривая
намагничивания стали приведена на рис.
2.3
. Радиус
средней магнитной линии в сердечнике

. Определить напряженность
магнитного поля в сердечнике, магнитную индукцию и относительную
магнитную проницаемость материала сердечника.


19



Рис.
2.3

Основная кривая на
магничивания горячекатанной
электротехнической стали марки 1512 толщиной 0,35 мм.

Напряженность магнитного поля в сердечнике определим как

.

Определим по графику по

полученному

H



B
.

Относительная магнитная проницаемость

.

Следовательно, магнитное поле

в ферромагнитном сердечнике
усиливается в


раз по сравнению с вакуумом.

Тороидальный сердечник имеет размеры: наружный радиус

R
,
внутренний радиус

r
, высота
h
. На сердечник
намотана обмотка, содержащая


w

витков
. К обмотке приложено напряжение

U

В частотой

f

. Ток, протекающий
по обмотке,

I

. Вычислить магнитную проницаемость материала, из которого
изготовлен сердечник, пренебрегая активным
сопротивлением обмотки и
потерями в сердечнике и при условии, что сердечник не насыщен.

Максимальное значение магнитной индукции найдем по формуле


.

Максимальное значение напряженности магнитного поля:

.

20


Относительная магнитная проницаемость

.

Сердечник из ферромагнитного материала имеет площадь поперечного
сечения

S
, среднюю длину магнитной силовой линии

l
. На сердечник намотана
обмотка, содержащая

w

витков. Через обмотку проходит ток

I
. Относительная
магнитная проницаемость сердечника

. Вычислить индукцию и магнитный
поток в сердечнике, а так же индуктивность катушки с сердечником.

Значение магнитной индукции найдем по
формуле


Тл.

Магнитный поток в сердечнике


Вб.

Индуктивность катушки с сердечником

.


Катушка в виде соленоида с числом витков


намотана на
ферромагнитный стержень длиной

l
.
Площадь поперечного сечения стержня

S
.
Относительная магнитная проницаемость сердечника с учетом
размагничивающего действия воздушного зазора

. Вычислить индукцию
соленоида.

Индуктивность соленоида, длина которого значительно
больше его
диаметра, находится по формуле


.



КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ


2.9
.
Вычертите диаграмму состояния железо
-
карбид железа, укажите
структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите
21


превращения при охлаждении для сплава, содержащего
______

% С. Какова
структура этого сплава при комнатной температуре, и как такой сплав
называется?


№ вар

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

% С

0,6

0,1

0,8

0,2

0,3

0,9

0,7

0,4

1,1

1,2

0,5

Если последние 2 цифры
зачетки 47


вариант №7


2
.10
.
Что такое нормализация? Используя диаграмму состояния железо
-
цементит, укажите температуру нормализации стали
____

и стали
___
.

Опишите превращения, происходящие в сталях при выбранном режиме
обработки, получаемую структуру
и свойства.


Вариант

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1
цифра

зачетки

марка


стали

1

05А

15

08

30

35А

60

85А

75

80А

20

2

цифра

зачетки

марка

стали

2

У7

У8А

У10

У13

У9А

У11

У12

40А

45

75








ЛИТЕРАТУРА

1.

Федоров Э. А. Электротехнические материалы. Методическо
е
пособие для решения задач и ва
рианты контрольных работ для студентов
заочного факультета специальности "Электроснабжение промышленных
предприятий, городов и сельского хозяйства.


Улан
-
Удэ, 1974.

2.

Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б. М.
Электроте
хнические материалы. Изд.5
-
е, перераб. Л. Энергия», 1989

3.

Богородицкий Н.П., Пасынков
В.В. Материалы радиоэлектронной
техники. М., Высшая школа», 1969.

22


4.

Готман П.Е., Березин В.Б., Хайкин А.М. Электротехнические
материалы. Справочник,
изд. 2
-
е, доп. и перераб. М, Энергия», 1969.

5.

Дроздов Н.Г., Никулин Н.В. Электроматериаловедение. Изд.4
-
е,
перераб. И доп., М, Высшая школа», 1973.

6.

Казарновский Д.М., Тареев Б.М. Испытания электроизоляционных
материалов. Изд.2
-
е,

перераб. И доп., Л, Энергия», 1969.

7.

Казарновский Д.М., Яманов С.А. Радиотехнические материалы, М.,
Высшая школа», 1972.

8.

Корицкий Ю.В. Электротехнические материалы. Изд.2
-
е, перераб.
И доп. М, Энергия», 1968.

9.

Никулин Н.Б. Спра
вочник молодого электрика по
электротехническим материалам и изделиям. Изд.2
-
е, перераб. И доп., М.,
Высшая школа», 1967.

10.

Осипов О.А., Минкин В.И., Гарновский А.Д. Справочник по
дипольным моментам. Изд.3
-
е, перераб. И доп. М.,

Высшая школа»,
1971.

11.

Чертов А.Г. Международная система единиц измерений. Изд.2
-
е,
перераб. И доп., М., Высшая школа», 1967.

12.

Серебряков А.С. Электротехническое материаловедение. Проводники,
полупроводниковые и магнитные материалы: Учебное

пособие для вузов ж.
-
д.
транспорта.


М.: ГОУ Учебно
-
методический центр по образованию на
железно
дорожном транспорте», 2008.




Приложенные файлы

  • pdf 9496109
    Размер файла: 792 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий