Задача 1

К задаче 1. Электростатическое поле связано с неподвижными зарядами и определяется свойствами диэлектриков, используемых для изоляции токоведущих частей, находящихся под разными электрическими потенциалами. При конструировании изоляторов высокого напряжения учитывается как распределение электростатического поля вдоль поверхности, так и его воздействие на диэлектрические материалы.

Условие задачи. Каковы требования к конструктивным формам изоляторов высокого напряжения и чем они определяются? Укажите основные материалы, применяемые для их изготовления.

Анализ условия. Очевидно, что учащиеся знакомы с основными конструктивными формами изоляторов высокого напряжения не только из специальной технической литературы, но и из личных наблюдений. Поэтому решение задачи позволяет выявить умение учащихся самостоятельно объяснить особенности изготовления и применения достаточно известных и распространемных электротехнических изделий. Чтобы более полно составить представление о способностях учащихся к техническому мышлению, преподавателю рекомендуется предлагать эту задачу не только на этапах закрепления и повторения, но и при объяснении нового учебного материала.

Методика решения. Для полного решения задачи необходимо учесть следующие основные требования к конструкции и материалу изоляторов высокого напряжения, которые следуют из их функционального назначения и условий эксплуатации:

1) минимальные потери электрической мощности на электростатические явления и поверхностные утечки; 
2) необходимая конструктивная прочность крепления линий электропередачи; 
3) отсутствие повреждений в результате воздействия электростатического поля высокого напряжения.

Первое требование объясняет отсутствие на поверхности изоляторов каких-либо заостренных граней и наличие полной симметрии относительно центральной оси. Плавные переходы в конфигурации изоляторов позволяют достигнуть распределения силовых линий электростатического поля внутри изолятора и по его поверхности, близкого к равномерному, что обеспечивает наименьшие потери на распределение заряда. Снижение поверхностных утечек достигается высоким классом чистоты поверхности изоляторов.

Второе требование основано на том, что изолятор служит не только для защиты от высокого напряжения, но и для крепления линий электропередачи т.е. он должен выдерживать силовые нагрузки, которые могут быть значительными в результате воздействия ветра, обледенения проводов. Этим объясняется массивность, т.е. большая толщина изоляторов, причем волнистые выступы придают им конструктивную прочность.

Третье требование обеспечивается тем, что наличие выступов увеличивает поверхность изолятора, что снижает возможность возникновения коронирующего разряда между линией и опорами, который и приводит к появлению повреждений изолятора. Этой же цели позволяет достигнуть и гладкая полированная поверхность изолятора. Очевидно также, что помимо всех конструктивных особенностей изоляторов важен и выбор материала, который должен обладать свойствами, близкими к идеальному диэлектрику. Важнейший керамический материал для изготовления изоляторов - электротехнический фарфор. Некоторые типы изоляторов изготовляют из стеатита и стекла. 

 

НАШИ УСЛУГИ




Типовые задания