федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

Кафедра ТОЭЭ

Лабораторная работа №1

Тема: «Электростатическое, магнитное и электромагнитное экранирование»

Выполнили: студенты гр. 3-21хх

Вернов Д.В.

Корнилов К.Е.

Проверила: Чижова И.А.

Иваново 2011

1.1. Электростатическое экранирование

Применяется в тех случаях, когда помехи (наводки) вызываются электростатической составляющей поля, создаваемой электрическими зарядами.

Исходные данные

2.1.1. При заданных преподавателем геометрических параметрах электродной сетки. Определить частичные емкости С₁₁,С₂₂,С₁₂ при отсутствии экрана и для значений густоты сетки ∆h, при фиксированной высоте экрана h_э. Построить график зависимости емкости С₁₂ и коэффициента экранирования (экран заземлен) от шага сетки.

Таблица 1. Результаты расчетов.

2.1.1 электростатическое экранирование (заземл. экран) hЭ=80
частичные емкости	шаг сетки
	∆h0=∞	∆h1=10 8 пров.	∆h2=1 80 пров.	∆h3=16 5 пров.
С11	1,275*10^-11	2,149*10^-11	2,039*10^-11	2,073*10^-11
C22	1,73*10^-11	2,412*10^-11	2,45*10^-11	2,344*10^-11
C12	1,68*10^-11	2,187*10^-11	2,067*10^-11	2,144*10^-11
U1	150	150	150	150
U2	27,668	2,2339	1,3414	4,3738
U20	27,668	27,668	27,668	27,668
KЭ	1	12,386	20,626	6,326
Расчетные данные (заземл. экран) hЭ=80
частичные емкости	шаг сетки
	∆h0=∞	∆h1=10 8 пров.	∆h2=1 80 пров.	∆h3=16 5 пров.
С11	1,024*10^-11	2,345*10^-11	2,236*10^-11	2,073*10^-11
C22	1,52*10^-11	2,536*10^-11	2,23*10^-11	2,056*10^-11
C12	1,35*10^-11	2,056*10^-11	2,156*10^-11	2,156*10^-11

расчетный гафик

2.1.2. Определить значения С₁₁,С₂₂,С₁₂ при тех же данных, что в табл.1, но при незаземленном экране. Данные занести в табл.2, сравнить их с данными табл.1 и объяснить полученные результаты.

Таблица 2

2.1.2 электростатическое экранирование (незаземл. экран) hЭ=80
частичные емкости	шаг сетки
	∆h0=∞	∆h1=10 8 пров.	∆h2=1 80 пров.	∆h3=16 5 пров.
С11	1,273*10^-11	1,271*10^-11	6,855*10^-11	1,275*10^-12
C22	1,727*10^-11	1,727*10^-11	1,536*10^-11	1,728*10^-11
C12	1,673*10^-11	1,68*10^-11	1,233*10^-11	1,682*10^-11
U1	150	150	150	150
U2	27,888	28,485	40,374	26,397
U20	27,888	27,888	27,888	27,888
KЭ	1	0,979	0,691	1,056

Значения ёмкостей С₁₁,С₂₂,С₁₂ в таблице 2 на порядок меньше, чем в таблице 1. Экран стягивает на себя большую часть силовых линий, выходящих из проводника 1, и только небольшая часть из них огибает экран и замыкается на проводнике 2. Это определяет соответствующее уменьшение емкости С₂.

При отсутствии заземления на стороне экрана, обращенной к проводнику 1, при U₂>0 появятся отрицательные заряды, а на противоположной - примерно такие же положительные. Если выделить малый плоский элемент экрана, то сумма зарядов на его противоположных сторонах будет близка к нулю. Силовая линия через такой элемент проходит беспрепятственно, что и означает отсутствие экранирования. В отличие от этого любой малый элемент заземленного экрана имеет вполне определенный заряд, который будет усиливать поле на стороне, обращенной к источнику помех (проводнику 1), и ослаблять его на стороне, обращенной к экранируемому объекту (проводнику 2). Если заземление нарушается, то на экране очень быстро возникает распределение заряда, характерное для незаземленного экрана.

2.1.3. При двух фиксированных размерах сетки экрана ∆h определить зависимость емкости С₁₂ и коэффициента экранирования от высоты экранаh_э. Построить соответствующие графики зависимости С₁₂ и от h_э.

2.1.3 электростатическое экранирование (заземл. экран) hЭ=8*10/4*10/6*10
частичные емкости	шаг сетки
	∆h0=∞	∆h8=1	∆h4=1	∆h6=1
С11		2,039*10^-11	1,534*10^-11	1,931*10^-11
C22		2,45*10^-11	2,224*10^-11	2,402*10^-11
C12		2,067*10^-11	1,716*10^-11	1,976*10^-11
U1		150	150	150
U2		1,3414	11,051	3,674
U20		27,668	27,668	27,668
KЭ		20,626	2,504	7,531
Расчетные данные (заземл. экран) hЭ=8*10/4*10/6*10
частичные емкости	шаг сетки
	∆h0=∞	∆h8=1	∆h4=1	∆h6=1
С11		2,158*10^-11	1,624*10^-11	1,745*10^-11
C22		2,656*10^-11	2,315*10^-11	2,601*10^-11
C12		2,253*10^-11	1,587*10^-11	1,864*10^-11

рассч.

2.1.4. Для двух вариантов из рассмотренных ранее экранов (частичные емкости для них взять из предыдущих расчетов) и двух значений сопротивления R (задаются преподавателем) с использованием формулы (3) для U₂₀ рассчитать и построить зависимость коэффициента экранирования от частотыf в диапазоне 0...100 кГц. Объяснить характер полученных кривых.