电器学复习整理

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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. 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℃。

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70~80℃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

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

s P K A τT = 式中 s P —— 总散热功率（W ）；

A —— 有效散热面积（2

m ）； τ—— 发热体的温升，0τθθ=- ，θ和0θ分别是发热体和周围介质温度；

T K ——综合散热系数（()

k m W ⋅2/）。 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。

i.

10 回路系数为

a) a S S D D k h /)]()[(2121+-+=

（3-27）

ii. 在特殊场合，如l l l ==21时（b=0），有

1. a a a l k h /)(222-+=

11 单相暂态交流下的最大电动力:

a) 2max 02[3.24] 3.24F CI F ==

（3-57） 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3.24倍。

在极限情况下，若0=R ，则max 04F F =。

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02.65F ；

2 B 相导体受到最大电动吸力和斥力相同，其值为02.8F ，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体，如令短路电流的衰减系数0=L

R 3 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cm V /106

），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 电弧可分为三个区域：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。因此温度的变化就要滞后于电流的变化，这种现象称为电弧的热惯性。

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》

20 直流电弧熄灭两个方法：一是使α角增大，直线ac 变成c a '；二是使曲线

A -A 上移，移至

A ˊ-A ˊ。

12I h

图4-15 使稳定燃弧点不存在的措施

1. 增大α角

b) α角增大，也就是说αan t 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h U ，由公式（4-3）可知，可见用以下方法实现：