228,34 Kb.НазваниеМетодические указания к лабораторной работе моделирование электромагнитного поля двужильного экранированного кабеля дисциплина «Моделирование электрических сетей и полей»Г В МангуткинаДата конвертации03.11.2012Размер228,34 Kb.Тип Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» Кафедра «Электрооборудование и автоматика промышленных предприятий»СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой ЭАПП, профессор Зам. директора по учебной работе, доцент_______________ М. Г. Баширов ______________________ Г. И. Евдакимов «_____» _______________ 2007 «_____» __________________ 2007Методические указания к лабораторной работеМОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ДВУЖИЛЬНОГО ЭКРАНИРОВАННОГО КАБЕЛЯ Дисциплина «Моделирование электрических сетей и полей»СОГЛАСОВАНО РАЗРАБОТАЛИ Инженер по охране труда Ассистент кафедры ЭАПП___________ Г. В. Мангуткина ___________ Э. М. Баширова «____» ____________ 2007 Студент гр. АП-02-21________ Е. В. Давлетшина «____» ____________ 2007Салават 2007 Методические указания предназначены для студентов специальности 140610.65 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»Обсуждено и утверждено на заседании кафедры ЭАПП Протокол ________ от «_____» ___________________2007 Филиал Уфимского государственного нефтяного технического университета в г. Салавате, 2007 МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ДВУЖИЛЬНОГО ЭКРАНИРОВАННОГО КАБЕЛЯЦель работы получение навыков моделирования магнитного и электрического полей двужильного экранированного кабеля.1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1.1 Силовые кабелиСиловые кабели предназначены для передачи по ним на расстояние электроэнергии, используемой для питания электрических установок. Они имеют одну или несколько изолированных жил, заключенных в металлическую или неметаллическую оболочку, поверх которой в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься соответствующий защитный покров и в необходимых случаях броня. Силовые кабели состоят из следующих основных элементов: токопроводящих жил, изоляции, оболочек и защитных покровов. Помимо основных элементов в конструкцию силовых кабелей могут входить экраны, нулевые жилы, жилы защитного заземления и заполнители. Токопроводящие жилы предназначены для прохождения электрического тока, они бывают основными и нулевыми. Основные жилы применяются для выполнения основной функции кабеля передачи по ним электроэнергии. Нулевые жилы предназначены для протекания разности токов фаз (полюсов) при неравномерной их нагрузке. Они присоединяются к нейтрали источника тока. Изоляция служит для обеспечения необходимой электрической прочности токопроводящих жил кабеля по отношению друг к другу и к заземленной оболочке (земле). Экраны используются для защиты внешних цепей от влияния электромагнитных полей токов, протекающих по кабелю, и для обеспечения симметрии электрического поля вокруг жил кабеля. Заполнители предназначены для устранения свободных промежутков между конструктивными элементами кабеля в целях герметизации, придания необходимой формы и механической устойчивости конструкции кабеля. Оболочки защищают внутренние элементы кабеля от увлажнения и других внешних воздействий. Кабели могут эксплуатироваться при температуре окружающей среды от минус 50 до плюс 50 `С, относительной влажности воздуха 98 % при температуре плюс 35 `С, в том числе при прокладке на открытом воздухе при защите от воздействия солнечной радиации [1].1.2 Моделирование электромагнитных полейРазвитие вычислительной техники в последние десятилетия привело к возможности построения эффективных вычислительных алгоритмов моделирования векторных полей в неоднородных областях. Результаты моделирования электромагнитных полей широко используются при интерпретации данных физических экспериментов и разработке приборов. В связи с этим, выбор адекватных математических моделей и разработка алгоритмов численного моделирования гармонических по времени электромагнитных полей является актуальной задачей математической физики и вычислительной математики [2]. Моделирование электромагнитных полей применяется при проектировании и диагностике высоковольтного оборудования (разрядников, выключателей, элементов линий электропередачи), кабелей, изоляционных конструкций. Моделирование электромагнитных полей кабелей позволяет провести исследования и выявить особенности условий их эксплуатации в типовых схемах применения, а также разработать на основе системного подхода научно-обоснованные принципы проектирования и эксплуатации линий электропередач, направленных на повышение их эксплуатационной надежности и экономичности, сформулировать требования к характеристикам защитных аппаратов [3]. Межпроводная ёмкость и индуктивность проводников важнейшие первичные параметры кабельных конструкций всех назначений: для передачи информации (телефонные и телеграфные провода, витые пары, коаксиальные кабели), для передачи энергии (силовые кабели, воздушные линии электропередач) и специального назначения (триады, каротажные кабели, подводные, шахтные, нефтяные). Именно эти параметры определяют скорость сигналов, волновое сопротивление и, следовательно, величину и распространение напряжений и токов. Существуют разные методы расчёта первичных параметров. Самыми универсальными являются метод моделирования электрических и магнитных полей с помощью вариационных процедур, метод конечных разностей и метод конечных элементов. В первом методе функцию, характеризующую поле, например потенциал электрического поля U (x, y), представляют некоей функцией правдоподобия U (x, y, a, b, c, d ), удовлетворяющей заданным граничным условиям, уравнению Лапласа и зависящей от ряда подгоночных параметров a, b, c, d , которые подбирают с таким расчётом, чтобы обеспечить минимум энергии электрического поля ee0E2/2 (интеграл по всему объёму, занимаемому полем). Во втором методе дифференциальное уравнение для поля заменяют системой алгебраических уравнений с конечными разностями. Например, U/ x заменяют частным U/ x. Третий метод как бы гибрид первых двух. Здесь всю область определения задачи покрывают сеткой небольших участков конечных элементов, обычно в форме симплексов (на плоскости это треугольники, в трёхмерном объёме тетраэдры). Внутри этих элементов поле представляют, как и вариационной задаче, функцией правдоподобия с набором подгоночных параметров. Например, для двумерных задач плоскостями, проходящими через три узла сетки, или, в более совершенных программах, поверхностями второго и высшего порядков, проходящих через шесть и больше количество узлов. Эти параметры подбирают с таким расчётом, чтобы значения U (x, y) в узлах сетки удовлетворяли условию минимума энергии поля, а на границах граничным условиям. Для решения таким способ
Методические указания к лабораторной работе моделирование электромагнитного поля двужильного экранированного кабеля дисциплина «Моделирование электрических сетей и полей»
Методические указания к лабораторной работе моделирование электромагнитного поля двужильного экранированного кабеля дисциплина «Моделирование электрических сетей и полей»
Комментариев нет:
Отправить комментарий