电器学复习整理

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1、电器学复习资料由电气1191班班委总结归纳，请大家务必认真参照复习，因能力有限，可能 有些不全不足之处，望大家谅解！电器学复习1电器的定义：凡是根据外界指定信号和要求，自动或手动接通和断开电路，断续或者 连续地改变电路参数，实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。2电器的分类1. 按电压高低和工艺结构特点分类：1）高压电器2）低压电器3）自动电磁元件4）成 套电器2. 按电器的执行机能分类：1有触点电器2无触点电器3混合式电器3. 按电器的使用场合及工作条件分类：1） 一般民用电器2）特殊工业企业用电器3农用电器 4热带用电器和高原用电器5）牵引、船舶、航空等电器4

2、. 按电器的用途分类：1）电力系统电器2 ）电力拖动自动控制系统用电器3 ）自动化通 信用弱点器3温升定义：电器本身温度与周围环境温度之差，称为电器的温升。我国国家标准规定，最 高环境温度为+40 C。4如果电器的温升超过极限允许温升，将产生如下危害：1影响电器的机械性能2 引起接触电阻剧烈增加，甚至发生熔焊温度升高会加剧电器中电接触表面与其周围大气中某些气体之间的化学反应， 使接触表面生成氧化膜及其它膜层，从而增大接触电阻，并进一步使接触表面的温 度再次升高，形成恶性循环，最终可能会导致接触表面发生熔焊。例如，铜触头温 度在7080 C以上时，接触电阻迅速增大。3 导致绝缘材料的绝缘性能下降

3、绝缘材料发热超过一定温度时，其介电强度将急剧下降，导致绝缘材料的绝缘性能下降，使材料逐渐变脆老化，甚至损坏。5电器的热源主要来自三个方面：1 电流通过导体产生的电阻损耗。电阻来自三个方面：导体的金属电阻、触点连接处的接触电阻、触头开断线路时出现的电弧电阻。2 交流电器铁磁体内产生的涡流、磁滞损耗。3 交流电器绝缘体内产生的介质损耗。6 电器中的热传导形式有三种：热传导，热对流和热辐射。电器产生的热 量通过这些方式向周围散出。7电器表面稳定温升计算牛顿公式Ps=K 歸式中Ps总散热功率（W ）；Am有效散热面积（2 ）；. 发热体的温升，耳-刊，9和日0分别是发热体和周围介质温 度；KT综合散热

4、系数（w / m2 k）。电器有四种工作制：长期工作制（不间断工作制）、八小时工作制、反复短时工作制 （间断周期工作制）、短时工作制。在短时工作制下为什么电器可以过载运行？答：由于电器通电时间短，不足使电器达到稳定温升，为了使电器得到充分的利用，我们可 以加大电器的电流进行过载运行，只要使电器在短时通电末了的温升小于或等于长期通电时的极限允许温升，电器就不会损坏，反而提高了电器的利用率。注：电器通电的时间小于 4倍的时间常数，电器的温升不会达到稳定温升，而两次通电时间的间隔足以使电器的温度恢复到周围介质温度。7 定义 在一定时间内电器承受短路电流引起的热作用而不致损伤电器的能力称为电 器的热稳

5、定性，。8 定义 在规定的使用和性能条件下，开关电器在指定的短时间内，于闭合位置上所能 承受的短路电流叫热稳定电流。9电动力计算的常用方法有两个：一是用毕奥-沙伐尔定律计算电动力；二是 用能量平衡法 计算电动力。l210回路系数为a)kh = ( D + D2)(、中$2 ) / a(327)i 在特殊场合，如11二12二时l( b=0 ),有1. k h 2( l - a 2 _ a) / a11单相暂态交流下的最大电动力a) F2CI_2 3.243. 24Fmax03.24 倍(357)4表明单相暂态交流下的最大电动力是单相稳态交流下最大电动力的在极限情况下，若F0，则 max=4F0。

6、12三相系统短路时电动力结论：1 A相和C相受到最大电动力为斥力，其值为265% ；2 B相导体受到最大电动吸力和斥力相同，其值为28%，但达到最大值的时刻不同；无论中间相还是边缘相， 其受力的方向都是交变的。对于等边三角形布置的三相导R体，如令短路电流的衰减系数0L3 B相、C相导体与A相导体受力相同，只是时间、空间相位不同。13电器的电动稳定性：电器能承受短路电流产生的电动力的作用而不致破坏或产生永久变形的能力称为电器的 电动稳定性。14电弧的定义：触头间隙(简称弧隙)中通常会产生一团温度极高、发出强光和能够导电的近似圆柱形的 气体 这就是电弧。15气体的电离方式分为两大类：表面发射和空间

7、电离。1. 表面发射(1) 热发射：当金属的温度升高时，其表面的自由电子可能获得足够的动能，以超越金属表面晶格电场造成的势垒而逸出，这种现象叫做热发射。(2) 场致发射：当金属表面存在较高的电场强度时(大于106 V / cn)，其表面势垒厚度减小，自由电子可能在常温下穿过势垒逸出金属，这种现象叫做场致发射。(3) 光发射：当光和射线照射到金属表面时引起的电子逸出现象叫做光发射。(4) 二次发射：当正离子以很高的速度碰撞阴极，或者当电子以很高的速度撞击阳极，都可能引起金属电极表面发射电子，这种现象叫做二次发射。2. 空间电离（1）光电离：中性粒子受到光的照射，当光子的能量大于气体原子或分子的电

8、离能时,在空间就可能产生光电离。光的频率越高（即波长越短），其电离作用越强。（2）电场电离：如果离子在足够大的电场作用下被加速，从而获得动能。（3）热电离：气体粒子由于高速的热运动而互相碰撞所产生的电离，叫做热电离。16开断电路时电弧的产生过程触点在断开或闭合的电路过程中，都常有放电现象。对于直流电路，如果被断开电路的电流以及开断后加载在触头间隙的电压都超过一定数值时，则触头间就会产生电弧。17电弧可分为二个区域:近阴极区，弧柱区，近阳极区。18电弧的热惯性:构成电弧的气体具有一定的热容量，要使温度升高或降低，必须 供给或从中散发一定的热量，而热量的供给或散发需要经过一定的时间。因此温度的变

9、化就要滞后于电流的变化，这种现象称为电弧的热惯性。20直流电弧熄灭两个方法:19直流电弧熄灭原理（重点）：注：由于过程比较复杂，一 时半会说不清楚，请参照书上P67-71一是使二角增大，直线ac变成ac ； 二是使曲线A- A上移，移至A / -A 仁axA 1、AAAA2U-12cIh图4-15使稳定燃弧点不存在的措施1. 增大工角b）角增大，也就是说tan增大，即增大线路电阻 R，比如在熄弧时可将另一电阻 串入回路中。此方法多在高压开关电器熄弧中采用。（二）提高电弧的静态伏安特性c）要使伏安特性上移，即增大 U h，由公式（4-3 ）可知，可见用以下方法实现:a）增大近极压降Uob）增大电

10、弧长度ic）增大弧柱电场强度 E交流电弧与直流电弧哪个更容易熄灭？为什么？答：交流电弧更容易熄灭，由于交流电弧具有自身过零的特点，存在零休期和近阴极效应。直流电感性电路产生的电弧与纯阻性相比哪个更容易熄灭，为什么？答：纯阻性电路产生的电弧更容易熄灭，电感中储存有能量， 在熄灭过程中这部分能量没有返回电源，而是消耗在弧隙中， 于是熄灭电弧过程中从弧隙散发的能量增多，其次电感中释放能量需要一段时间，因而不能立即熄灭，必须把能量释放完电弧才能熄灭。21电弧电压对交流电路电流的影响（P72-76）1零休现象2在电感性负载中使电流过零时的下降速度变快3限流作用4使电路中的功率因数角减小22交流电弧的熄灭

11、原理p77 p83a）在电流过零期间，电弧的输入功率为零，这就给交流电弧的熄灭创造了非常有利的 条件。所以交流电器的开断都是利用交流电流这一特点来熄灭电弧的。b）在交流电流过零以后，弧隙上和弧隙中同时进行着两个相互联系的过程：一是弧隙中电 离气体从导体状态转变为绝缘状态，使弧隙中电离气体能够承受电压作用而不发生电弧重 燃的过程，这叫做介质恢复过程；另一个是由于熄弧后电路将被开断，电源电压加到弧隙两端触头上的过程，叫做电压恢复过程。在每一次过零期间，这两个 过程皆同时进行，电弧熄灭与否，决定于这两个过程的竞争。若介质恢复强度u jf的数值总是大于恢复电压Uf的数值，如图4-26中Ujf 1与 U

12、f所示，则电弧趋于 熄灭；若Ujf在某一瞬间小于Uf，如图4-26中Ujf 1 与Uf所示，则电弧可能继续燃 烧。ujffUhf Uujfi-jfi/uhf0交流电流过零后，弧隙中的介质恢复过程和电压恢复过程曲线由于交流电流过零以后，弧隙中的介质恢复过程在近阴极区和弧柱区有着不同的情况， 下面分别加以说明。1. 近阴极区的介质恢复过程（近阴极效应）（P77）2. 弧柱区的介质恢复过程对于高压长弧来说，电弧重燃有两种情况：1热击穿2电击穿3. 开关电器弧隙的介质恢复强度特性开关电器弧隙的介质恢复强度随时间变化的关系叫做弧隙介质恢复强度特性。由 于弧隙中的介质恢复过程与弧隙上是否施加电压有关，因此

13、从理论上说介质恢复过程 可以分为两种。固有介质恢复过程：它是指电流过零后， 弧隙上不加电压时的介质恢复过程，相应的ujf随着t变化的关系叫做固有介质恢复强度特性。这种特性在给定弧隙介质条件下仅有一条。实际介质恢复过程：它是指电流过零后， 弧隙上施加某一电压的介质恢复过程，相应的Ujf与t变化的关系叫做实际介质恢复强度特性。这一特性随所加电压的大小和波形不同而不同，因此，即使在给定弧隙介质条件的情况下，它也有许多条。23熄灭电弧的基本方法和基本装置1 ）简单灭弧2磁吹灭弧3纵缝灭弧4固 体产气灭弧5石英砂灭弧6油吹灭弧 7压缩空气灭弧8六氟化硫（SF6）气体灭弧.9真空灭弧10无弧分断 11栅片

14、灭弧24 “电接触现象”定义:使两导电零件通过机械连接方式互相接触，以实现导电 的机械、电、热、物理、化学等现象，通称为“电接触现象”。25电接触的分类根据结构形式不同，电接触分为“固定电接触”、“滑动与滚动电接触”以及“可分合电接触 ”三大类。26触头的有关工作参数和特性指标1触头的工作参数触头的工作参数，亦称触头的使用条件参数，包括“额定电压”（Un ）、“额定电流”（In）、“工作制”（根据触头通电时间的长短不同，分为长期工作制、8小时工作制、短时工作 制和反复短时工作制四种）、“操作频率”（指触头每小时通电操作次数）、“通电持续 率”（是指通电时间与工作周期的比值，常记为TD % ）等

15、。2、触头的极数根据工作负荷的多少，常用于高低压开关电器的触头极数可从单极、双极，到三极、四极 或五极不等。3触头的断口数触头的断口数是指在某一相电路中，高低压开关电器触头的物理断口总数，有单断口、 双断口、三断口等多种。其中，前两者在高低压开关电器中应用较多，而最后一种情况出现于高 压真空断路器。4 触头的结构参数触头的结构参数是指保证触头在其工作参数下能可靠工作的结构措施，包括触头的开距、超程、初压力、终压力以及特性指标。其中：开距：指触头完全断开时，动、静触头之间的最短距离；超程：指动、静触头完全闭合后，移开动（或静）触头后，静（或动）触头将要移动的距离；初 压力：指动、静触头刚刚接触时，每个触头上承受的压力；终压力：指动、静触头完全闭合后， 每个触头上承受的压力。注意：如果电器的触头由多个触指并联构成，则