Характеристики диэлектриков

При параллельном соединении нескольких конденсаторов общая (эквивалентная), ёмкость СО их равна сумме емкостей отдельных конденсаторов.

Если же конденсаторы соединены друг с другом последовательно, то результирующая емкость есть арифметически складываются уже не ёмкости, а обратные емкостям величины отдельных конденсаторов.

Емкость изоляции зависит как от материала (диэлектрика), так и от геометрических размеров и конфигурации изоляции.

Способность данного диэлектрика образовывать электрическую ёмкость называется его диэлектрической проницаемостью (другие наименования: диэлектрическая постоянная, диэлектрический коэффициент - нестандартны) и обозначается e. Величина e пустоты принимается за единицу.

Пусть С0 - емкость вакуумного конденсатора произвольной формы и размеров. Если, не меняя размеров, формы 72 Tcи взаимного расположения обкладок конденсатора, заполнить пространство между его обкладками материалом с диэлектрической проницаемостью e , то емкость конденсатора увеличится и достигнет значения

0 С = e С (4.4)

Таким образом, диэлектрическая проницаемость какого-либо вещества есть число, показывающее, во сколько раз увеличится емкость вакуумного конденсатора, если мы, не меняя размеров и формы электродов конденсатора, заполним пространство между электродами данным веществом.

Ёмкость конденсатора данных геометрических размеров и формы прямо пропорциональна e диэлектрика, а для цилиндрического конденсатора с радиусами внутреннего н внешнего электродов, соответственно, r1, r2 и длиной электродов l. [2, С.174].

5. Диэлектрические свойства газообразных диэлектриков (вопрос 13)

Основные характеристики газов, как диэлектриков, это диэлектрическая проницаемость, электропроводность, электрическая прочность. Кроме того, зачастую важны теплофизические характеристики, в первую очередь теплопроводность.

Электропроводность газов обычно не хуже 10-13 См/м, основным фактором вызывающим проводимость в не очень сильных полях, является ионизирующее излучение. Вольт-амперная характеристика имеет три характерные зоны - омическое поведение, насыщение, экспоненциальный рост. Диэлектрические потери незначительны и их стоит учитывать только в третьей области.

Электрическая прочность у газов, сравнительно с прочностью жидкостей и твердых диэлектриков, невелика и сильно зависит как от внешних условий, так и от природы газа. Обычно пробивные характеристики разных газов сопоставляют при нормальных условиях (н.у.). Эти условия - давление 1 атм, температура 20 ° С, электроды, создающие однородное поле, площадью 1 см2, межэлектродный зазор 1 см. Воздух при н.у. имеет электрическую прочность 30 кВ/см. Коэффициент к, показывающий отношение электрической прочности газа к электрической прочности воздуха составляет для некоторых газов, используемых в технике: водород- к=0.5, гелий- к=0.2, элегаз к=2.9, фреон-12- к=2.4, перфторированные углеводородные газы к=(4-10).

Теплопроводность газов l также невелика по сравнению с теплопроводностью твердых тел и жидкостей, наибольшее ее значение р = 0.2 Вт/(м· К) - у водорода. Для наиболее популярных газов р = 0.03 Вт/(м· К) - воздух, l = 0.012 Вт/(м·К) - элегаз. Для сравнения - у алюминия р = 200 Вт/(м·К).

Максимальные температуры эксплуатации газов определяются либо разложением молекул газа (характерно для сложных молекул), либо увеличением электропроводности до перехода из диэлектрического до резистивного состояния за счет ионизации и диссоциации молекул газа под действием тепловой энергии. Характерные температуры для второго варианта - порядка и более тысячи градусов [15].

6. Магнитомягкие материалы (вопрос 23)

Магнитомягкие материалы по назначению можно разделить на две группы: материалы для работы в сильных токах (машино- и аппаратостроение) и материалы для работы в слабых токах (приборостроение, автоматика, проводная связь, радио). К первой группе относятся технически чистое железо и электротехническая сталь, ко второй - сплавы железа с кобальтом (пермендюр), железа с никелем (пермаллой) и железа с аллюминием и кремнием (альсифер), магнитомягкие ферриты, а также сплавы и ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса.

Магнитомягкие материалы должны иметь высокую магнитную проницаемость, малую коэрцитивную силу НС (менее 400 А/м), большую индукцию насыщения, узкую петлю гистерезиса, малые магнитные потери [16].

Технически чистое железо и электротехнические стали

Наименование «железо» условно дано низкоуглеродистой стали, получаемой с помощью электролитического, карбонильного процессов или методом прямого восстановления чистых руд.

Карбонильное железо получают при термическом разложении пентакарбонила железа Fe(CO)5 в виде порошка с небольшими примесями кремния, марганца, серы и содержанием углерода до 1,2 %, азота до 1% и кислорода до 1,2 % и используется оно для изготовления магнитодиэлектриков.

При использовании карбонильного железа в качестве сырья для изготовления магнитомягких материалов его рафинируют в токе водорода и поставляют в виде кусков произвольной формы или гранул.

Железо электролитическое изготовляется методом электролитического рафинирования в расплавленных солях и поставляют в виде порошка (марки ПЖЭ-1 и ПЖЭ-2) или кусков (марка ЖЭ-МП). Средняя удельная теплоемкость возрастает с увеличением температуры. Коэффициент теплопроводности уменьшается при увеличении содержания примесей и при повышении температуры. Температурный коэффициент линейного расширения возрастает при увеличении температуры. Содержание примесей в стали менее 0,3 % не оказывает существенного влияния на ее линейное расширение.

Удельное сопротивление возрастает при увеличении содержания любого элемента, и в наибольшей степени при увеличении содержания кремния и алюминия.

Железо чистое марок 005ЖР и 008ЖР получают из продуктов прямого восстановления руд и поставляют в виде прутков различного размера.

Все эти материалы предназначены либо для получения изделий методами порошковой металлургии, либо в качестве шихтового материала при выплавке специальных сталей и сплавов, в том числе и магнитомягких.

Высокая стоимость электролитического и карбонильного железа ограничивает широкое применение этих материалов.

Физико-механические свойства технически чистого железа зависят от содержания в нем примесей, и особенно углерода.

Приведем некоторые физические свойства технически чистого железа с общим содержанием примесей до 0,02 %:

Плотность 7,88 Мг/м3

Температура плавления 1539 °С

Температура возгонки в вакууме

133·10-5 Па (10-5 мм рт. ст.), °С ??1100 ... 1200

Температура превращения при нагревании 911 °С

Средняя удельная теплоемкость 0,46 кДж/(кг·К)

Коэффициент теплопроводности при 20 °С 71,5 Вт/(м·К)

Температурный коэффициент линейного

расширения при О °С 44,6 ·10-6 К-1

Удельное сопротивление при 20 °С 0,1 мкОм·м

Температурный коэффициент сопротивления 6·10-3 К-1

Модуль упругости 210 ГПа

Модуль упругости при сдвиге 84 ГПа

Температура Кюри 770 °С

Из электротехнических сталей изготовляют магнитопроводы всех видов и самых сложных форм детали реле, сердечники, полюсные наконечники электромагнитов, элементы магнитоэлектрических, индукционных и электромагнитных приборов, экраны, телефонные мембраны, магнитопроводы двигателей переменного и постоянного тока малой и средней мощности и т. д.

В обозначении марок стали цифры означают:

· первая - класс по виду обработки давлением (1 - горячекатаная и кованая, 2 - холоднокатаная и калиброванная);

· вторая - тип по содержанию кремния (0 - сталь нелегированная с содержанием кремния до 0,3 %, 1 - то же, но с заданным коэффициентом старения);

· третья - группу по основной нормируемой характеристике (8 - коэрцитивная сила);

· четвертая и пятая - значение коэрцитивной силы в амперах на метр:

· сталь электротехническая горячекатаная тонколистовая марок 1561, 1562, 1571 и 1572 с содержанием кремния около 4 %;

· сталь электротехническая холоднокатаная тонколистовая марок 3471 и 3472 с содержанием кремния около 3 %.

Широко используются сплавы железа с кремнием. Легирование кремнием вызывает:

· уменьшение магнитной анизотропии и магнитострикции;

· уменьшение коэрцитивной силы;

· увеличение удельного сопротивления и снижение потерь на вихревые токи;

· некоторое снижение индукции насыщения;

· возрастание индукции в слабых и средних полях вследствие большей магнитной мягкости материала.

Еще более высокие значения индукции получают в текстурованных электротехнических сталях, в которых путем специальной технологии удается ориентировать оси легкого намагничивания (ребра куба) большинства зерен в направлении прокатки листа. Такая текстура называется ребровой. При этом материал становится магнитоанизотропным, приобретая улучшенные свойства в направлении прокатки.

Высокие магнитные свойства вдоль и поперек направления прокатки получают, создавая кубическую текстуру. Получение плоскостной кубической текстуры обеспечивает улучшенные свойства в любом направлении в плоскости ленты.

Горячекатаные стали существенно уступают холоднокатаным, особенно текстурованным, по магнитным свойствам, по точности размеров листов, качеству отделки, коэффициенту заполнения и постепенно вытесняются последними.

Электротехнические кремнистые стали - наиболее широко распространенный магнитомягкий материал, сочетающий высокие магнитные свойства с низкой стоимостью и удовлетворительной технологичностью. Эти стали широко применяются для изготовления двигателей и генераторов всех типов, дросселей и трансформаторов, электромагнитных механизмов и реле, других механизмов и приборов, работающих как на постоянном, так и на переменном токе различной частоты.

В последнее время для изготовления магнитопроводов двигателей постоянного и переменного тока небольшой мощности, особенно для двигателей бытовой техники, применяют нелегированные стали. Применение этих сталей вместо слаболегированной динамной стали обусловлено их более низкой стоимостью и позволяет за счет большей индукции повысить мощность двигателя или снизить расход стали или меди при изготовлении двигателя такой же мощности.

Разнообразные технические требования, предъявляемые к электротехническим сталям, удовлетворяются путем изменения их химического состава, толщины листов или ленты, применения специальных технологических процессов изготовления и термической обработки.

Классификация и маркировка электротехнической стали, изготовляемой в виде рулонов, листов и ленты, устанавливается ГОСТ в обозначении марок цифры означают: первая - класс по структурному состоянию и виду прокатки (1- горячекатаная изотропная, 2 - холоднокатаная изотропная, 3 - холоднокатаная анизотропная с ребровой текстурой, 5 - холоднокатаная изотропная с плоскостной кубической текстурой); вторая - содержание кремния (0 - с содержанием кремния до 0,4 % - нелегированиая, 1-0,4...0,8%, 2-0,8...1,8%, 3-1,8...2,8%, 4-2,8...3,8 %, 5-ЗД.,4,8 %); третья- группу по основной нормируемой характеристике (0 - удельные потери при магнитной индукции 5=1,7 Тл и частоте f = 50 Гц; 1 - удельные потери при B=1,5 Тл и f = 50 Гц; 2 - удельные потери при B=1,0 Тл и f = 400 Гц; 4 - удельные потери при В = 0,5 Тл и f = 3000 Гц; 6 - магнитная индукция в слабых магнитных полях при напряженности поля H = 0,4 A/м; 7 - магнитная индукция в средних магнитных полях при Н=10 А/м); четвертая - порядковый номер типа стали.

Вместе первые три цифры марки означают тип стали. Горячекатаная изотропная сталь марок типов 121, 131, 141, 151, 152, 156 и 157 поставляется в виде листов толщиной 0,1...1,0 мм, шириной 500...1000 мм и длиной 600...2000 мм. Листы поставляют в термически обработанном состоянии с травленой поверхностью или без травления. Холоднокатаная изотропная сталь типов 201, 211, 221, 231, 241 и 242 поставляется по толщиной 0,28; 0,35; 0,50 и 0,65 мм в виде листов шириной 500 ... 1100 мм и длиной 1500 и 2000 мм, рулонов той же ширины и ленты шириной 90 ... 445 мм [7, 11].

7. Конструктивные особенности резисторов из композиционных материалов (вопрос № 33)

Воздействия эксплуатационных факторов в процессе испытаний и работы резисторов в составе аппаратуры, а также в условиях хранения изделий и аппаратуры приводят к изменению их параметров, в первую очередь к изменению основного параметра -- омического сопротивления.

Изменение сопротивления резисторов складывается из обратимого временного изменения сопротивления, обусловленного наличием температурного коэффициента сопротивления и шунтирующим влиянием проводимости изоляционных материалов и воздуха (наличие влаги на поверхности резистора, ионизация воздушного промежутка), и необратимого (остаточного) изменения сопротивления. Наибольшие необратимые изменения сопротивления резисторов вызываются электрической нагрузкой, повышенной температурой и повышенной влажностью окружающей среды и в ряде случаев действием проникающей радиации.

Характер действия электрической нагрузки и температуры на резисторы идентичен (тепловое старение). Однако за счет локальных перегревов в резистивном элементе и контактных узлах повышение электрической нагрузки приводит, как правили, к большему изменению сопротивления, чем соответствующее повышение окружающей температуры. Степень влияния электрической нагрузки и температуры на параметры резисторов зависит от конструктивного исполнения резисторов, примененных материалов и особенностей технологии их производства.

Среди непроволочных резисторов наиболее устойчивыми к действию данных факторов являются углеродистые, тонкослойные керметные (металлодиэлектрические) и металлоокисные резисторы. Величина изменения сопротивления этих резисторов зависит от соотношения между интенсивностями различных компонентов старения, которые могут приводить как к уменьшению (за счет структурных изменений проводящего элемента, выделения из него летучих веществ, отвердевания защитного покрытия), так и к увеличению сопротивления (за счет окисления проводящего материала и переходных контактов, абсорбции газов и паров из окружающей среды). Уменьшение сопротивления металло-диэлектрических резисторов (МЛТ, МТ и др.) чаще всего наблюдается при эксплуатации резисторов в облегченном тепловом режиме, когда преимущественное значение имеют отрицательные компоненты старения. Углеродистые резисторы (ВС, 61-4 и др.) из-за недостаточной плотности проводящего слоя могут уменьшать свое сопротивление в течение длительного времени {сотни--тысячи часов) и в предельно допустимых по нормативно-технической документации (НТД) нагрузочных режимах.

Стабильность композиционных резисторов определяется в основном стабильностью связующих диэлектрических материалов, входящих в состав резистивной композиции. Наибольшей нестабильностью отличаются композиционные резисторы с проводящим элементом на органической основе (КИМ, КЛМ, СП, СПЗ-6, СПЗ-10М и др.) Происходящие в процессе эксплуатации отверждение и объемная усадка связующего материала приводят к уменьшению сопротивления, а его термоокислительная деструкция -- к увеличению сопротивления. Процесс полимеризации заканчивается обычно через несколько сотен часов и более в зависимости от теплового режима резистора, после чего начинается незначительное непрерывное возрастание сопротивления за счет разрушения связующей основы. Среди композиционных переменных резисторов наиболее стабильны керметные резисторы.

Изменение сопротивления проволочных резисторов определяется процессами старения проволоки и контактных узлов, среди которых основную роль играют окислительные процессы, приводящие к увеличению сопротивления. В начальный период эксплуатации проволочных резисторов при небольших тепловых и электрических нагрузках, когда процессы окисления замедлены, может иметь место уменьшение сопротивления, связанное со снятием внутренних напряжений в проволоке и изменением ее микроструктуры. Снижение электрической прочности эмалевого покрытия проводов в результате его термоокислительной деструкции приводит к замыканию витков намотки и уменьшению сопротивления резисторов с многослойной намоткой.

Прохождение электрического тока вызывает интенсификацию тепловых процессов в дефектных местах любого резистивного элемента независимо от использованных материалов и технологии его изготовления. Локальные перегревы приводят к увеличению сопротивления резисторов в результате окисления околодефектных участков проводящего элемента, а при высоких уровнях перегревов происходит его перегорание (полная потеря проводимости).

Повышенная влажность вызывает, как правило, увеличение сопротивления резистора. Наибольшие необратимые изменения характерны для композиционных (на органической связке) и углеродистых резисторов. Во влажной среде происходит набухание органических связующих; влага, внедряясь в структуру резистивного материала непроволочных резисторов, нарушает контакты между межкристаллическими прослойками или зернами проводящего элемента, проникает в контактные узлы, вызывая коррозию контактной арматуры.

К действию влаги особенно чувствительны электрически слабо нагруженные углеродистые, металлодиэлектрические и металлоокисные резисторы со спиральной нарезкой проводящего слоя (в частности, высокоомные резисторы), материал которого окисляется атомарным кислородом, выделяющимся при электролизе поглощенной влаги. Электрохимическое разрушение может привести к полной потере проводимости.

Необратимые изменения сопротивления проволочных резисторов при эксплуатации во влажной среде невелики, Однако при нахождении токопроводящих деталей резисторов под напряжением может иметь место электрохимическая коррозия проводов, протекающая тем интенсивнее, чем меньше сопротивление изоляции, выше влажность и концентрация агрессивных примесей в окружающей среде. В результате может произойти обрыв провода намотки.

Объемное увлажнение изоляционных деталей в условиях повышенной влажности приводит к снижению сопротивления изоляции резисторов. Скорость проникновения влаги зависит от влагостных характеристик изоляционных материалов (коэффициента диффузии влаги, растворимости и влагопроницаемости), толщины защитного покрытия, температуры и влажности окружающей среды.

Характер и степень изменения сопротивления резисторов под воздействием гамма- и нейтронного излучения зависят от характеристик излучения, конструктивных и технологических особенностей резисторов и примененных в них материалов.

В результате ионизации вещества в материалах конструкции резистора и в окружающем его воздухе протекают ионизационные токи, резко увеличивающие шунтирующее влияние проводящих материалов изоляционного основания, защитного покрытия и воздуха и вызывающие временное уменьшение сопротивления резисторов. Эффект шунтирования тем существеннее, чем интенсивнее излучение, а относительная доля шунтирования увеличивается с увеличением номинального сопротивления резистора.

Необратимые изменения параметров резисторов, обусловленные устойчивыми изменениями характеристик материалов, использованных в конструкции резисторов, зависят как от величины общей поглощенной дозы гамма-излучения, так и от величины нейтронных потоков и их энергетического спектра.

Причинами необратимых изменений сопротивления углеродистых пленочных резисторов могут быть образования дефектов структуры и химические изменения резистивного материала (увеличение сопротивления), композиционных резисторов -- нарушение структуры связующих органических материалов в проводящей композиции (уменьшение сопротивления). Наиболее радиационно-стойкими являются проволочные резисторы, параметры которых не изменяются при облучении быстрыми нейтронами вплоть до потоков плотностью 1018 нейтронов/см2 [4].

8. Нагревостойкость твердых и жидких диэлектриков (вопрос 12)

Общефизические характеристики, такие как плотность материала, геометрические размеры, пористость, вязкость, влагостойкость и др., нормируются для каждого вида материала и, следовательно, подлежат определению при его испытании. Кроме того, при определении других характеристик (механических, электрических) часто требуется знать вышеуказанные параметры с некоторой допускаемой погрешностью [6, С.204].

Нагревостойкость - это способность электроизоляционного материала длительно выдерживать предельно допустимую температуру. Для электроизоляционных материалов, применяемых в электрических машинах и аппаратах, установлено семь классов нагревостойкости (таблица 8.1).

Таблица 8.1 Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов

Класс нагревостойкости	Предельно допустимая рабочая температура, °С
Y…………………………………....	90
A……………………………………	105
E…………………………………….	120
B………………………………….....	130
F…………………………………….	155
H…………………………………….	180
C…………………………………….	свыше 180

К классу Y относятся органические диэлектрики: полистирол, полиэтилен, волокнистые непропитанные материалы на основе целлюлозы, картон, бумаги, хлопчатобумажные ткани и др.

К классу А относятся пропитанные (лаками и другими составами) хлопчатобумажные и шелковые ткани (лакоткани) и бумаги (лакобумаги), а также многие пластмассы - гетинакс, текстолит и др.

В класс Е входят такие материалы, как триацетатцеллюлозные и лавсановые изоляционные пленки, стеклотекстолит на бакелитовой смоле и др.

В класс В входят все клееные слюдяные материалы, в которых применены клеящие составы класса нагревостойкости А или Е (шеллачные, бакелитовые смолы, лаки на основе этих смол и высыхающих растительных масел).

К классу F относятся материалы на основе слюды, асбеста, стеклянных волокон, склеенных лаками повышенной нагревостойкости (полиуретановыми, эпоксидными и др.).

В класс Н входят кремнийорганические лаки и резины, а также композиционные материалы, состоящие из слюды, стеклянных волокон, асбеста, склеенных при помощи кремнийорганических смол и лаков, отличающихся повышенной стойкостью к теплу.

Класс С составляют преимущественно диэлектрики неорганического происхождения (электрокерамика, стекло, микалекс, асбест и др.). Из органических высокополимерных диэлектриков в этот класс входит политетрафторэтилен (фторопласт-4) [6, С.213].

9 Векторное изображение электрических величин (тока, напряжения, ЭДС). Примечание комплексных чисел для расчета электрических цепей. Представление синусоидальных э.д.с., напряжений и токов комплексными числами

При изображении вращающихся векторов синусоидальных э.д.с, напряжения и тока на комплексной плоскости ось абсцисс плоскости декартовых координат совмещают с осью действительных или вещественных величин (ось + 1) комплексной плоскости. Тогда мгновенные значения синусоидальных величин получают на оси мнимых величин (ось+j) [18].

Как известно, каждому вектору на комплексной плоскости соответствует определенное комплексное число, которое может быть записано в показательной, тригонометрической или алгебраической форме. Например, э.д.с. Emsm (cot + ц/с) изображенной на рисунке 9.1 вращающимся вектором, соответствует комплексное число.

Рисунок 9.1 - Изображение синусоидальной э.д.с. вращающимся вектором на комплексной плоскости

Um=Um+jUm (9.1)

Em ef(щt+шe)= Em cos(щt+шe)+jEmsi n+(щt+шe)= е'+je (9.2)

Фазовый уголь a>t+ у/, определяют по проекциям вектора на оси координат +1

tg (щt+шe)= е/е' (9.3)

Мнимая составляющая комплексного числа вектора на комплексной плоскости определяет синусоидальное изменение э.д.с. и обозначается символом Im

e=Em sin(щt+шe)=Im Em е'(щt+шe) (9.4)

Комплексное число E j(щt+шe ) удобно представить в виде произведения двух комплексных чисел

Em е'(щt+шe)= Em е' шe e щt = Em е(щt (9.5)

Первое комплексное число Em соответствующее положению вектора в начальный момент времени, называют комплексной амплитудой

Em = Em еtшe (9.6)

Второе комплексное число Eш является оператором поворота вектора на угол cat относительно начального положения вектора.

Следовательно, мгновенное значение синусоидальной величины равно мнимой части без знака j произведения комплекса амплитуды Ет и оператора вращения

e=Em sin(щt+шe)=Im Em еjщt (9.7)

Переход от одной формы записи синусоидальных э.д.с, токов и напряжений к другой осуществляется весьма просто с помощью формулы Эйлера еjщt = cos а /sin a.

Если, например, комплексная амплитуда напряжения задана в виде комплексного числа в алгебраической форме

Um =Um+ jUm (9.8)

то, чтобы записать ее в показательной форме, необходимо найти начальную фазу <р „, т.е. угол, который образует вектор Um с осью + 1.

В данном случае вектор Um расположен в первом квадранте комплексной плоскости, и его начальная фаза (рисунок 9.2) определяется соотношением

Tg шu=Um /Um (9.9)

Мгновенные значения напряжения

u=ImUm e щt =ImUme'(щt+шe)= Um sin(щt+шe) (9.10)

Рассмотрим другой пример, когда комплексная амплитуда тока задана комплексным числом

Im=-Im+jIm (9.11)

Вектор комплексной амплитуды тока /т расположен во втором квадранте комплексной плоскости (рисунок 9.3). Начальная фаза этого тока

Шt=180є-б (9.12)

где

tgшt=tg(180є-б)=- Im/ Im=tgб (9.13)

Если задано мгновенное значение тока в виде синусоиды / = Imsin(o)e + , то комплексную амплитуду записывают сначала показательной форме, а затем, по формуле Эйлера, переходят к алгебраической форме

I=Ieiiш (9.14)

(9.15)

Рисунок 9.2 - начальная вектора комплексной амплитуды напряжения, расположенного в первом квадранте комплексной плоскости

Рисунок 9.3 - первая начальная фаза вектора комплексной амплитуды тока, расположенного во втором квадранте комплексной плоскости

Применение комплексных чисел позволяет от геометрического сложения или вычитания векторов на векторной диаграмме перейти к алгебраическому действию над комплексными числами этих векторов. Например, для определения комплексной амплитуды результирующего тока (см. рисунок 9.4) достаточно сложить два комплексных числа, соответствующих комплексным амплитудам токов ветвей

I3m= Im +I2m =I3mefш3 (9.16)

Для определения комплексной амплитуды результирующей э.д.с. (см. рисунок 9.4) достаточно определить разность комплексных чисел, соответствующих комплексным амплитудам э.д.с. Е\т и Е\т.[18].

Изображение синусоидальных величин с помощью векторов

При расчете цепей переменного тока часто приходится производить операции сложения и вычитания токов и напряжений. Когда токи и напряжения заданы аналитически или временными диаграммами, эти операции оказываются весьма громоздкими. Существует метод построения векторных диаграмм, который позволяет значительно упростить действия над синусоидальными величинами. Покажем, что синусоидальная величина может быть изображена вращающимся вектором.

Пусть вектор 1т вращается с постоянной угловой частотой щ против часовой стрелки. Начальное положение вектора /т, задано углом у/ (рисунок 9.4.). Проекция вектора 1т на ось у определяется выражением /„, sin (cot + ц/), которое соответствует мгновенному значению переменного тока. Таким образом, временная диаграмма переменного тока является разверткой по времени вертикальной проекции вектора /т, вращающегося со скоростью щ .

Изображение синусоидальных величин с помощью векторов дает возможность наглядно показать начальные фазы этих величин и сдвиг фаз между ними.

Рисунок 9.4 - Изображение синусоидального тока вращающимися векторами

На векторных диаграммах длины векторов соответствуют действующим значениям тока, напряжения и ЭДС, так как они пропорциональны амплитудам этих величин.

На рисунке 9.5 показаны векторы Ei и Е2 с начальными фазами ц/i и ц/2 сдвигом фаз.

Рисунок 9.5 - Векторная диаграмма синусоидальных Э.Д.С.

Совокупность нескольких векторов, соответствующих нулевому моменту времени, называют векторной диаграммой. Необходимо иметь в виду, что на векторной диаграмме векторы изображают токи (напряжения) одинаковой частоты.



Ответы на письма в редакцию

Редакция получила письмо от заведующей вузовской библиотекой. В этом письме задан вопрос о применении ГОСТ 7.1-2003, ответ на который, как нам кажется, носит общий характер и будет полезен многим.

Публикуем и письмо, и ответ на него Э.Р. Сукиасяна, главного редактора ББК, члена редколлегии сборника.

Уважаемые коллеги!

В связи с введением в действие с 1.07.04 г. [ГОСТ 7.1-2003] “Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления” возникают трудности с толкованием его отдельных положений. В частности, в разделе I “Область применения” сказано: “Стандарт распространяется на описание документов, которое составляется библиотеками, органами научно-технической информации, центрами государственной библиографии, издателями, другими библиографирующими учреждениями. Стандарт не распространяется на библиографические ссылки”.

Просим разъяснить, обязательно ли применение [ГОСТ 7.1-2003] при составлении списков в диссертациях, монографиях, методических пособиях, дипломных и курсовых работах.

На поставленный вопрос можно дать очень короткий ответ: да, применение ГОСТ 7.1-2003 при составлении списков литературы в диссертациях, монографиях, методических пособиях, дипломных и курсовых работах обязательно.

Посмотрим последовательно по видам указанных документов, на чем основывается наше утверждение.

Оформление диссертаций на соискание ученой степени кандидата и доктора наук, вне зависимости от специальности, подчиняется общим правила ВАК, с которыми любой аспирант, докторант, соискатель ученой степени может ознакомиться, обратившись к ученому секретарю диссертационного совета. В отношении списков в правилах дана ссылка на ГОСТ 7.1-2003. Как быть со ссылками, на которые ГОСТ 7.1-2003 не распространяется? Об этом скажу ниже.

Применение ГОСТ 7.1-2003 в отношении прикнижных или пристатейных списков в монографиях, методических пособиях, сборниках научных трудов и прочих изданиях, конечно, обязательно, так как в области применения указан “издатель”, иначе говоря -- издательство или издающая организация (например учебное заведение).

Сложнее доказать, что стандарт распространяется на списки литературы в дипломных и курсовых работах, не предназначенных, как известно, для издания, публикации. Прямо об этом в “области применения” не сказано. Говорят: нельзя заставить “частное лицо” применять государственный стандарт. Тем не менее существуют, как минимум, два обстоятельства, в связи с которыми требований стандарта должны придерживаться кафедры учебных заведений.

Первое. У нас пока нет стандартизованного определения библиографирующего учреждения. По смыслу понятно, что оно занимается библиографированием. По ГОСТ 7.76-96, п. 3.1 библиографирование -- процесс подготовки библиографической информации. Давайте подумаем: разве не занимается студент, дипломник подготовкой библиографической информации, когда составляет список литературы к своей курсовой или дипломной работе? Но тогда кафедра условно может считаться “библиографирующим учреждением” и должна обязательно требовать у студентов и дипломников применения ГОСТ 7.1-2003.

Второе. Сегодня -- студент, дипломник. Завтра -- кандидат, доктор наук, автор монографии, составитель учебного пособия, методических рекомендаций. Разве не ясна эта последовательность? Чем раньше специалист узнает, как должна быть оформлена грамотная научная или учебная публикация, как. впрочем, и любая другая, тем лучше для него. Тем меньше времени потратит на его рукопись редактор, для которого стандарт обязателен.

Теперь два слова о ссылках. Библиографические ссылки имеют особую природу, их оформление регламентируется отдельным международным стандартом ИСО 690. Составление библиографических ссылок будет регламентировать специально подготовленный новый нормативный документ, соответствующий международному стандарту. Ждать его нет смысла: надо умело оформлять ссылки.

Обратите внимание: речь идет об оформлении, а не о составлении библиографических ссылок. Давно найден удобный и экономичный прием. К монографии, статье, диссертации, дипломной или курсовой работе составляется нумерованный список литературы, в котором для каждого источника указано количество страниц в соответствии со стандартом. В тексте работы дается в квадратных скобках указание на номер источника и конкретную страницу (или, при необходимости, несколько страниц), например: [67. С. 82-84], при этом в списке под номером 67 может быть указана монография объемом в 387 страниц. Внутритекстовые ссылки к одному и тому же источнику могут даваться многократно. Они экономят место, облегчают набор и форматирование текста.

Сукиасян Э.Р.

P.S. Считаю своевременным изучение информационного письма студентами, аспирантами и преподавателями.

Зав. Кафедрой «Электроэнергетические системы и электротехника», доктор технических наук, профессор ФГОУ ВПО «НГАВТ»

В.П. Горелов

08.11.08

Заключение

При проектировании, монтаже и эксплуатации электрооборудования судового и другого назначения требуется комплекс знаний в области конструкционных и электротехнических материалов. Это связано с особыми условиями эксплуатации судового электрооборудования с высокой степенью влажности, широким диапазоном изменения температуры, давления, вибрации. Предъявляются жесткие требования в отношении надежности действия, пожарной безопасности, к снижению стоимости. Выбор электротехнических материалов для электрооборудования и приборов возможен только после глубокого анализа основных требований к материалам в реальных эксплуатационных условиях в строгом соответствии с Правилами Речного Регистра, который является органом, осуществляющим технический надзор за всеми морскими и речными судами независимо от их ведомственной принадлежности. Он издает правила, касающиеся постройки и оборудования судов, использования материалов в судостроении.

Развитие морского и речного флота связано с комплексной автоматизацией электрифицированных судов. Для этого применяют новые электротехнические материалы, в основном из органических полимеров, монокристаллов различных веществ.

В последние годы открыты новые виды магнитных, диэлектрических, проводниковых и полупроводниковых материалов, обладающих малоизученными свойствами. На основе этих материалов могут быть изготовлены: принципиально новые электротехнические устройства; многочисленные полупроводниковые приборы; разнообразные нелинейные конденсаторы и резисторы с параметрами, регулируемыми бесконтактными способами; различные сегнетоэлектрические, пьезоэлектрические и пироэлектрические устройства; выпрямители, усилители, стабилизаторы напряжения, преобразователи энергии, запоминающие ячейки; электретные и фотоэлектретные устройства; жидкие кристаллы; термоэлектрические генераторы с высоким КПД; аппаратура голографии и многие другие аппараты и приборы новой техники.

Всё вышеуказанное подчёркивает важность повышения надежности электрооборудования электроэнергетических систем мобильных и стационарных объектов на основе новых материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками [6, C.11].

Список реферативно использованной литературы [13]

1 Богородицкий, Н.П. Электротехнические материалы: Учебник для вузов / Н.П. Богородицкий, В.В. Пасынков, Б.М. Тареев. - 7-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомизат, 1985. - 304 с.

2 Горелов, В.П. Материаловедение. Технология конструкционных материалов: учеб. пособие / В.П. Горелов, С.В.Горелов, В.Г.Сальников, Л.И.Сарин; под ред. В.П. Горелова. - 3- е изд. испр. - Новосибирск: Новосиб. гос. акад. вод. трансп., 2010. - 361 с.

3 Горелов, П.В. Технология конструкционных электротехнических материалов [Текст]: учеб. пособие: в 2 кн. Кн.2 /П.В. Горелов [и др.]; под ред. В.П. Горелова, Е.В.Ивановой. - 2-е изд., дополн. - Новосибирск: Новосиб. гос. акад. вод. трансп., 2005. - 239 с.

4 Горелов, В.П. Низкотемпературные нагреватели из композиционных материалов в промышленности и быту. - М.: Энергоатомиздат, 1995. - 208 с.

5 Горелов, В.П. Композиционные резисторы для энергетического строительства / В.П. Горелов, Г.А. Пугачёв; Под ред. В.Е. Накорякова. - Новосибирск: Наука, 1989. - 216 с.

6 Горелов, С.В. Технология конструкционных электротехнических материалов [Текст]: учеб. пособие: в 2 кн. Кн.1 /С.В. Горелов [и др.]; под общ. ред. В.П. Горелова, М.Н.Иванова. - 2-е изд. дополн. - Новосибирск: Новосиб. гос. акад. вод. трансп., 2005. - 354 с..

7 Пасынков, В.В. Материалы электронной техники: Учебник / В.В. Пасынков, В.С. Сорокин. - 5-е изд., стер. - СПб: Лань, 2003. - 368 с.

8 Пейсахов, А.М. Материаловедение и технология конструкционных материалов: Учебник / А.М. Пейсахов, А.М.Кучер. - СПб: Изд-во Михайлова, 2003. - 407 с.

9 Силенко, В.Н. Электротехнические материалы и их применение на водном транспорте: Учебник. - СПб.: Политехника, 1995. - 335 с.

10 Сукиасян, Э.Р. Ответы на письма в редакцию / Э.Р. Сукиасян // Науч. и техн. б - ки. - 2005. - №6. - с. 85-87.

11 Таиров, Ю.М. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов: Учебник / Ю.М. Таиров, В.Ф. Цветков. - 3-е изд., стер. - СПб.: Лань, 2002. - 424 с.

12 ГОСТ 2.105 - 95. Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам. - Взамен ГОСТ 2,105 - 79, ГОСТ 2.906 - 71; введ. 1996 - 07 - 01. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2003. - 26 с.

13 ГОСТ 7.1 - 2003. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления. - Взамен ГОСТ 7.1 - 84 [и др.]; введен 2004 - 07 - 01. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004. - 48 с.

14 Справочник по электротехническим материалам [Текст]: в 3 т. Т.1; / под общ. ред. Ю.В. Корницкого [и др.] - 3-е изд., перераб.- Л.: Энергоатомиз - дат, 1988. - 728 с.

15 http://www.nicostrans.ru/

16 http://window.edu.ru/

17 http://sermir.narod.ru/

18 http://www.ups-info.ru/

Размещено на Allbest.ru