电器学
电器学
性垫片；
4、与漏磁通相对应的漏磁气隙。
43
第一篇 电器的理论基础
第五节 气隙磁导和磁导体磁阻的计算
第三章 电磁机构理论
二、表示不同气隙的示意图。
44
三、计算气隙磁导（Λδ）的必要性：
气隙较大且磁路不饱和时，工作气隙的磁阻Rδ比导磁体的磁阻大得
多，故磁路的磁通势大多消耗在工作气隙δ上。因此 Λδ的计算结果直接磁
注意：
交流磁化曲线和直流磁化曲线不同 交流磁滞回线和直流磁滞回线不同
实际使用的磁化曲线——基本/平均磁化曲线
图3－7 若干不饱和对称磁滞回线顶点连接而成 原始/起始磁化曲线仅是实验室状态下的曲线
注意：
任一种磁性材料的磁化曲线均因工艺、结构、工作环境而不 同，没有固定的函数关系
第一篇 电器的理论基础
第一篇 电器的理论基础
第三章 电磁机构理论
磁系统：磁导体＋气隙
第一篇 电器的理论基础
第一节 电磁机构的种类和特性 电磁机构类型： 直流和交流; 并励和串励; 含永久磁铁以及交、直流磁化; 内衔铁式和外衔铁式的。
第三章 电磁机构理论
衔铁角位移
第一篇 电器的理论基础
第二节 磁性材料及其基本特性
磁化通过磁畴界壁转移进行 不消耗能量，过程可逆 磁导率μ为常数，且与磁场强度H无关(B＝ μH)
膝部ab段
大部分磁畴趋向外磁场方向 消耗能量，过程不可逆 巴克豪森效应
磁化呈阶梯现象 磁畴突然转向产生感应电动势，出现响声
μ特别大：较小的外磁场变化可导致较大的磁感应
某处出现磁导率的最大值μmax
电器学复习整理
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.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。
电器学原理
电器学原理电器学原理是电气工程专业的基础课程之一，它主要介绍了电器的基本原理、电路分析、电磁场理论等内容。
在现代社会中，电器已经成为人们生活和工作中必不可少的一部分，因此了解电器学原理对于从事电气相关工作的人员来说至关重要。
首先，我们来看一下电器学的基本原理。
电器学原理主要包括电荷、电压、电流、电阻、电功率等基本概念。
电荷是构成原子的基本粒子，它们在物质中的运动形成了电流。
电压是电荷的势能，是电流产生的动力。
电流是电荷的流动，是电器工作的基础。
电阻是阻碍电流通过的物质特性，它会产生电压降。
电功率则是电器消耗电能的速率，是电器工作的效率指标。
其次，我们需要了解电路分析的基本方法。
电路是电器工作的载体，它由电源、负载和连接它们的导线组成。
在电路分析中，我们需要掌握基本的电路定律，如基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。
基尔霍夫电流定律指出电路中任意节点的电流代数和为零；基尔霍夫电压定律则说明电路中任意闭合回路的电压代数和为零。
通过这些定律，我们可以对复杂的电路进行简化和分析，从而更好地理解电路的工作原理。
另外，电磁场理论也是电器学原理中的重要内容。
电磁场是电器工作的基础，它包括静电场和磁场两部分。
静电场是由电荷产生的场，它可以通过库仑定律进行描述。
磁场是由电流产生的场，它可以通过安培环路定律和洛伦兹力定律进行描述。
了解电磁场理论可以帮助我们更好地理解电器工作的原理，从而更好地应用电器进行工程实践。
综上所述，电器学原理是电气工程专业的重要课程，它包括了电器的基本原理、电路分析和电磁场理论等内容。
通过学习电器学原理，我们可以更好地理解电器的工作原理，为电气工程实践提供理论基础。
希望通过本文的介绍，读者能够对电器学原理有一个初步的了解，从而更好地应用电器进行工作和生活中的实践。
《电器学》课程教学大纲
《电器学》课程教学大纲《电器学》课程教学大纲《Electrical Appliances》一、课程教学目标1、任务和地位：本课程是铁道电气化专业的专业限选课之一。
凡是对电能的产生、输送和应用起控制、保护、检测、变换与切换及调节作用的电气器具，统称为电器。
电器学就是对电器的电动力、发热、电弧燃烧与熄灭、电接触等理论基础进行分析，重点对常用的低压电器中的配电电器、控制电器以及高压电器中的高压断路器与其它高压电器进行讲解和理论分析。
2、知识要求：在学习本课程时，要求学生学过大学物理、电路、机械制图等课程。
3、能力要求：本课程的教学以电器的基本原理学习为辅，以实际的低压电器和高压电器典型产品的结构和性能的分析为主，同时加以一定的工程运用实例。
使学生在实际工作中能够尽早适应工作的需要。
二、教学内容的基本要求和学时分配1、教学内容章目与学时分配2、具体要求：绪论[目的要求] 了解、掌握电器的定义与分类；电器在电力系统及电力拖动装置中的地位和作用。
[教学内容] 电器的定义与分类，我国电器工业概况。
[重点难点] 电器的分类第一章电器的电动力[目的要求] 通过本章学习了解电动力计算方法、正弦电流和短路电流产生的电动力以及电器电动稳定性的校验。
[教学内容] 电动力计算方法、正弦电流和短路电流产生的电动力以及电器电动稳定性的校验。
[重点难点] 正弦电流和短路电流产生的电动力以及电器电动稳定性的校验。
第二章电器的发热[目的要求] 使学生熟悉电器的极限允许温升，电器散热的基本方式，了解各种工作制下电器的热计算。
[教学内容] 电器的极限允许温升，电器散热的基本方式，各种工作制下电器的热计算。
[重点难点] 电器的极限允许温升，电器散热的基本方式。
第三章电弧燃烧与熄灭的理论基础[目的要求] 通过本章的学习，主要掌握开断电路时电弧的产生过程与熄灭电弧的基本方法。
[教学内容] 开断电路时电弧的产生过程，直流、交流电弧的燃烧与熄灭，熄灭电弧的基本方法。
电器学教学大纲
《电器学》课程教学大纲课程代号：020304课程名称：电器学/Electrical学时/学分：48/3先修课程：《机械原理及零件》《电路》《电磁场》《电子技术基础》开课学期：第六学期适用专业：电气工程及其自动化开课院（系）教研室：电子电气工程学院（电气工程系）教材、教学参考书：张冠生《电器学》机械工业出版社一、课程的性质和任务《电器学》为电气工程及其自动化专业的专业选修课，其任务是研究电器的共同理论基础，低压电器的工作要求，工作原理、结构性能分析。
二、教学内容和基本要求本课程包括：电器的发热计算、电器中的电动力计算、电器中的电弧理论、电接触理论、电磁铁的基本操作、气隙磁导和磁路计算、电磁铁的吸力计算静特性。
具体内容和要求如下：绪论第一章：电器的发热计算1、电器的允许温升2、电器的热源和散热方式3、用牛顿公式计算稳态温升4、用热传导方程计算载流导体的温升5、各种工作制下电器的热计算6、短路电流的热计算和电器的热稳定性7、接触和线圈的温升的计算第二章：电器中的电动力计算1、电器中的电动力现象2、载流系数的电动力计算3、交流电留下的电动力4、电器的电动稳定性第三章：电器中的电弧理论1、气体放电的物理基础2、电弧的物理特性3、交直流电弧4、典型灭弧装置的工作原理第四章：电接触理论1、电接触的物理现象2、影响接触电阻的因素3、触头的机械振动和熔焊4、触头的金属转移5、触头材料第五章：电磁铁的基本特性1、电磁铁的工作原理与典型结构2、磁场的基本概念和磁路基本定律3、磁性材料的特性及其数学表达式。
电器学第3版课件(李靖高职高专)
电器学
电器学第3版 高职高专 ppt 课件
电 器 学（第3版）
制作者: 贺湘琰 李 靖 黄家麟 罗小丽 李晓慧 吴举秀
机械工业出版社出版
电器学
电器学第3版 高职高专 ppt 课件
返回系数 (Kf)
灵敏度
电器学
8.3.3
控制继电器的主要技术参数
动作时间
吸合时间和释放时间
长期工作制、八小时工作制、短时工作制和反复短时工作 制四种 继电器触头在规定条件下能可靠接通和分断的电流值
额定工作制
触头的接通 和分断能力
机械寿命、 电寿命及操 作频率
对控制电器的寿命及操作频率的要求均较高
电器学
3.JTX小型电磁 式继电器
结构如图8-14
电器学
8.3.4 常用的控制继电器
类型
4. JL12系列 过电流延时继电器
结构示意图
结构示意图 见图8-15
特点
供交流绕线转子异步电动机及直流电 动机作过载保护用 有反时限保护持性，同时又可以防止 在电动机起动过程中发生误动作
5. 舌(干)簧继电器
结构示意图 见图8-16
接触器吸合后能降低激磁电流达到节能
的目的。
图8-5 智能型交流接触器的结构示意图
电器学
8.2.3 电磁接触器的典型结构
4. CZ0系列直流接触器
用于控制直流供电负载和各种直流电机 CZ0的额定电压直流440V及以下，额 定电流为40～600A
主触头有单极和双极两种，有动合触
头也有动断触头 采用串联磁吹线圈、双纵缝陶土灭弧 室或横隔板式灭弧室（在额定电流较小 时），其熄灭直流电弧的能力较强，且适 宜频繁操作。
电器学题库
《电器学》自测试卷(一)一、填空题(每题4分，共40分)1、电器触头接触电阻的大小与_________________________，________________，_________________________和_____________因素有关。
2、交流电弧的零休期是指________________________________________。
3、稳定燃烧的直流电弧，其电弧压降由_______________和_____________组成。
电弧电流增大时，电弧压降将_______________，。
4、单相交流电动力的_______________随时间变化，从_______________变到，其方向_________时间变化。
5、对触头材料电气性能的要求有，，和。
6、发热体对流散热散出功率的大小与_______________，______________和___________有关。
7、交流串联电磁铁的线圈电流极及磁势_________________________工作气隙的大小而变化，磁通和磁链_________________________工作气隙而变化。
其结构特点是导磁体由_________________________制成，线圈形状_________________________。
8、直流电磁铁的吸合运动时间指______________________，其大小与___________、_______________和_______________有关。
9、电磁铁的静吸力特性指_____________________________。
电磁铁的工作气隙值越大，其电磁吸力越_______________。
10、交流并联电磁铁的磁路计算中，漏磁系数是________与________比值，工作气隙也越大，漏磁系数越_______________。
二、问答题（每题12分，共36分）1、电器触头分断直流电感性电路时产生的电弧，与分断纯电路产生的电弧相比较，哪一个电弧较难熄灭？为什么？直流电弧与交流电弧相比较，哪一个电弧容易熄灭？为什么？2、同一个电器在长期工作制或短时工作制下，若允许温升相同，其发热功率是否相同？为什么？何谓短时工作制的功率过载系数和电流过载系数？3、电器触头的电磨损原因有哪些？为减少触头电磨损应采取什么措施？触头的超程与触头磨损有什么关系？三、分析题（14分）在交流电磁铁的磁路计算中，其分磁环也是一个磁抗，试说明其原因。
电器学习题解答
第一章思考题1.电器发热和冷却的过程遵循什么规律？遵循指数规律2.电器发热的允许温升和稳定温升在概念上是否相同？允许温升是保证电器绝缘不损坏、机械强度没有明显下降的最大温升；稳定温升是电器长期工作达到稳定状态，温度不再升高时的温度。
允许温升要比稳定温升高。
3.在电器中，发热时间常数与冷却时间常数是否相同?在整个发热过程中，发热时间常数T 是否变动？为什么？两者是不同的，在整个发热过程中，，比热容c 和综合散热系数会发生变化，因此T 会发生变化，在发热和冷却过程中数值也就不同。
但在计算时，我们可以认为T 是常数。
4.电器在短时工作制下为什么能提高负载能力？短时工作的时间为什么要小于 4 倍热时间常数才能提高负载能力？短时工作制的工作时间小于 4 倍的热时间常数，在次时间内电器温升不会达到稳定值，只要使电器短时通电末了的温升等于长期工作通电时的稳定温升，就可以进行超载运行，从而提高负载能力。
如果通电时间t=4T,t=0.98 ，接近于稳定温升，就要按长期工作制处理，所以只要在小于 4 倍热时间常数的情况才能提高负载能力。
5.反复短时工作制为什么能提高负载能力？在同样的TD%下，一个电器的热时间常数大，另一个热时间常数小，两者的过载能力是否相同？反复短时工作制是电器在通电和断电交替循环的情况下工作，其中的断电过程能够散热和冷却，它的温升始终不能达到长期工作的稳定温升，因此可以进行超载运行。
在反复短时工作的每个周期且周期数时，过载能力只与通电保持率TD%有关，与时间常数无关，所以同样的TD%下，两个电器过载能力相同。
6.导体尺寸一定，通以直流或等效的交流电，在相同的散热环境下，它们的发热温升是否相同？发热温升不相同。
通以交流电时，要考虑集肤效应和临近效应产生的附加损耗，因此通以交流电，导体发热温升更大。
7.集肤效应与临近效应的实质是什么？交流电阻为什么比直流电阻要大？集肤效应是交流电流通过导体时，中心部分产生的感生反电势比外表部分的大，而使导体中心电流密度较小，好像电流都集中在表面一样。
电器学——精选推荐
电器学概述1234概论典型电器的结构原理5电器的定义和分类本课程的主要理论范畴电器技术的国内外现状概论概论本章教学⽬的与要求：了解我国电器⼯业的现状及其发展前景；掌握电器的定义与分类、电器学的理论范畴，对典型电器的原理结构有⼀定的认识。
本章教学重点与难点：电器的定义；电器学的理论范畴概论本章教学基本内容1、什么是电器？如何分类？2、典型电器结构原理3、电器学的主要理论范畴4、我国电器⼯业现状及电器发展历史与展望§0-2 本课程的主要理论范畴概论电磁机构理论；电接触理论；电弧理论；发热和电动⼒理论⼀、电磁机构理论磁路与电磁铁特性。
特点：电器电磁机构是有可动铁⼼和可变⽓隙的电磁装置，应⽤分析软件能正确计算电磁场的分布，由吸⼒与反⼒特性曲线关系将能确定电磁机构的形状和尺⼨。
§0-2 本课程的主要理论范畴概述⼆、电接触理论⽬的:触头设计电接触理论包括：（1）电接触的物理化学过程中的热、电、磁以及⾦属变形等的效应；（2）接触电阻的物理化学本质及其计算；（3）接触或开断过程中，触头的腐蚀、磨损和⾦属迁移；（4）触头在闭合过程中振动磨损和熔焊。
还包括电接触的结构形式、触头材料、加⼯⼯艺等。
概述三、电弧理论（1）⽣弧的物理基础：电离和激励的概念，⽓体放电和击穿，⽕花放电、辉光放电和弧光放电的界定和过程等（2）弧柱理论：包含离⼦平衡的物理化学状态；电弧的直径与温度分布；电弧的弧根和斑点；电弧等离⼦流；电弧电位梯度概述（3）电弧的静伏安特性和动伏安特性；（4）电弧过零时的介质恢复和电压恢复过程。
概述四、发热和电动⼒理论1. 发热计算：发热损耗计算；交流电器因集肤效应和邻近效应产⽣的涡流和磁滞附加损耗导致的发热计算；电器在不同⼯作制下的发热计算；导电部件在⼤电流下的发热计算，以及热稳定性校验。
2.电动⼒计算：不同⼏何位置安置的导体间电动⼒的分析和计算。
——我国的电器⼯业发展历程：仿苏→⾃⼰研发→引进、消化先进技术?产业现状：三分天下（私营企业、国营企业、外企）?课堂花絮:播放正泰、北开（⼚长黄国诚为我校校友）、桂林电科所等若⼲企业的资料⽚。
电器学复习 知识点总结
式中 Kc——仅涉及导体几何参数的积分量，称为回路系数。 l1 l 2 当二导体处于同一平面内时， 2 K c sin 1 0 0
s i n d l1 d l 2 r2
一.两平行导体间的电动力(•主要是求其回路系数) K c 2 l1 / a •无线长; •有线长; D1 D2 S1 S 2 2 l 2
触头的热量主要由触头向外传导，由联接端子、导线等散热。
对流 仅存在于流体（液体或气体）中。通过粒子互相移动使热能转移，
有自然对流和强迫对流两种方式。 热辐射 由电磁波传播能量，不需直接接触的传热方式。 真空电器中有一定比例的热辐射。
二、电器的允许温度和温升；我国规定电器运行场所的环境温度 允许温升
六、发热计算的热平衡方程式 理想假设下加热时的热平衡方程： 假设条件：均匀发热；各参数均匀，且与温度无关
P d t c m d
即：热源发热 = 发热体的温升
K
+
T
A d t
散热
极限发热情况：假定电器发热后热量均被电器本身所吸收，此时散热为零. 在稳定状态下吸热项为零，短时发热时可不考虑散热项。
三、综合散热系数和发热时间常数
综合散热系数 KT 综合了三种散热方式，表征电器的散热能力。 含义：它表示每 1m²发热面与周围介质的温差为 1K 时，向周围介质散出的功率. 单位为 W/(m²•K)。 影响因素：介质密度、热导率 、粘滞系数、比热容与发热体的几何参数和表面状态等，此 外，它还是温度的函数。发热体和周围介质的温度对其影响较小。 发热时间常数
dB
0
4
I d L s in r2
式中 u0—— 真空磁导率，= 4 10 －7（H／m） —— l2 与 r 间小于 90o 的夹角 r —— dl2 到 M 点间的距离 对导体 L 全长积分，就得到载流导体 L 在 M 点的 B 值
电器学课后答案
电器学课后问答题总结第一章电器的发热与电动力第二章点接触与电弧理论第三章电磁机构理论第四章低压控制电器第五章配电电器第六章高压断路器第七章其他高压电器第一章电气的发热与电动力)电器中有哪些热源它们各有什么特点答：电器中的载流系统通过直流电流时，载流导体中损耗的能量便是电器的唯一热源。
载流系统通过交变电流时，热源包括：导体通过电流时的能量损耗、非载流铁磁质零部件的损耗（铁损包括涡流损耗和磁滞损耗）、电介质损耗。
交变电流导致铜损增大，这是电流在到体内分布不均匀所致。
集肤效应和邻近效应会带来附加损耗。
铁损只在交变电流下才会出现。
电介质损耗介质损耗角与绝缘材料的品种、规格、温度、环境状况及处理工艺有关。
散热方式有几种各有什么特点答：热传导、对流、热辐射。
热传导是借助分子热运动实现的，是固态物质传热的主要方式。
对流总是与热传导并存，只是对流在直接毗邻发热体表面处才具有较大意义。
热辐射具有二重性：将热能转换为辐射能，再将辐射能转换为热能，可以穿越真空传输能量。
、为什么决定电器零部件工作性能的是其温度，而考核质量的指标确实其温升答：电器运行场所的环境温度因地而异，故只能人为地规定一个统一的环境温度，据此再规定允许的温升，以便考核。
在整个发热过程中，发热时间常数和综合散热系数是否改变为什么答：一般来说，是改变的。
但是在计算中，为了方便起见，假定功率P为恒值，综合散热系数也是均匀的，并且与温度无关，因此发热时间常数也是恒定的。
第二章电接触与电弧理论电弧对电器是否仅有弊而无益答：否。
弧焊、电弧熔炼、弧光灯是专门利用它的设备，电器本身亦可借助它以防止产生过高的过电压和限制故障电流。
电接触和触头是同一概念么答：否。
赖以保证电流流通的到体检的联系称为电接触，是一种物理现象。
@通过相互接触以实现导电的具体物件称为电触头（简称触头），它是接触时接通电路、操作时因其相对运动而断开或闭合电路的两个或两个以上的导体。
触头有哪几个基本参数答：开距、超程、初压力、终压力。
电器学原理 第一章 电器导体的发热计算
电器导体的发热 计算实例
常见电器的发热计算
电动机的发热计算：根据电动机的 功率、电压和电流计算其电阻和热 功率，进而得出其发热量。
照明灯具的发热计算：根据照明灯 具的功率和工作时间计算其电阻和 热功率，进而得出其发热量。
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电热器的发热计算：根据电热器的 功率和工作时间计算其电阻和热功 率，进而得出其发热量。
变压器的发热计算：根据变压器的 功率、电压和电流计算其电阻和热 功率，进而得出其发热量。
计算实例分析
计算过程：通过具体实例展示电器 导体的发热计算过程
实例应用：说明该计算实例在电器 设计中的应用和意义
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计算结果：给出计算结果的展示和 分析
注意事项：强调计算过程中的注意 事项和误差分析
导体温度的计算
计算公式：根据电阻、电流和电压计算导体温度 考虑因素：导体的电阻率、截面积、长度和环境温度
注意事项：导体温度不应超过允许的最高温度，以确保安全和导体的使用寿命
应用场景：广泛应用于各种电器设备中，如电机、变压器、电缆等
导体发热的限制和保护
限制导体发热的原因：防止过热引起火灾或损坏电器设备 保护措施：采用合适的绝缘材料、设置过载保护装置、定期检查维护 计算方法：根据电流、电压和电阻等参数计算导体的发热量 注意事项：在设计和使用电器时，应充分考虑导体的发热问题，采取相应的措施进行限制和保护
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热阻计算公式：R=L/A*λ，其中R表示热阻，L表示导体的长度，A表示导 体的截面积，λ表示导体的导热系数。
添加标题
热阻的意义：热阻是评估电器导体热量传递能力的重要参数，对于电器的 安全运行和寿命有重要影响。
电器学-第三章资料
第一节 电磁结构的种类和特性
电磁机构：磁系统＋励磁线圈
磁系统：磁导体＋气隙
一、电磁铁： 电磁铁的定义：电磁铁是指通电后，对铁磁物质产
生吸力，将电能转化为机械能的电器或电器部件。 电磁铁的组成：由线圈、导磁体和反力弹簧组成。 电磁铁的分类原则与类型：
1、按衔铁运动方式分：直动式和转动式； 2、按导磁体形状分：U形、E形和螺管式； 3、按线圈电流种类分：直流和交流电磁铁； 4 、线圈连接方式：并联线圈和串联线圈。
（1）动作过程：由触动阶段tc和吸合运动tx阶段组成。前者的衔 铁是静止不动的，其时间是指自电磁系统的线圈接上电源起到衔 铁开始运动间的时间，用tc表示；而后者的衔铁吸合，动作时间用 tx表示，动作时间td = tc+tx 。
（2）释放过程：分为开始释放时间tk和返回运动时间tf两段，释放 时间ts =tk+tf。
ln
2 0l
k k2
1
k d 2 r12 r22 2r1r2
当x＞4R时，
2 0l
ln 2d
R
第五节 气隙磁导和磁导体磁阻的计算
可查表得到计算公式： 例:
2
0R
1
r 2 R2
第五节 气隙磁导和磁导体磁阻的计算
二、分隔磁场法 :
1、分析对象： 气隙较大、边缘磁通不能忽略的情况； 2、分隔磁场法的原理： 是把包括边缘磁通在内的全部气隙磁通，按其可能的路径分割成若干个 有简单几何形状的磁通管。先分别计算每个磁通管的磁导，再将并联的 磁通管磁导相加，结果即为所求的磁导。 （1）每一个磁通管的磁导，可由其平均截面积和平均长度之比决定，即
一.归算漏磁导 对于直流或串励交流磁路，磁动势为恒值; 对于交流（并励）磁路，磁链是恒值。
电器学---PPT课件
300
200
400
ห้องสมุดไป่ตู้
包绝缘体 Y级
200
200
200
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未绝缘体 A级
250
250
200
250
包绝缘体 B、C级
300
300
200
400
热稳定性：电器能够短时承受短路电流的热效应而不致损坏的能力。
第一篇 电器的理论基础
第三节 电器的散热与综合散热系数
第一章 电器的发热与电动力
电器的散热形式有三种：热传导，对流和热辐射。 一.热传导 触头的热量主要由触头向外传导，由联接端子、导线等散热。
KT A
当t
0时，若温升
0，则有
t
0e T
t
s (1 e T
)
为稳定温升。
s
＝
s
p KT A
(牛顿公式）
第一篇 电器的理论基础
第四节 电器的发热计算与牛顿公式
第一章 电器的发热与电动力
电器脱离电源后的冷却过程方程解为：
t
se T
P
t
eT
KT A
例1-1 横截面为a×b的矩形导体外包一层厚度为 的绝缘层，其热流方向由内向外，
已知导体单位长度内的功率损耗为p,导体温度为 1 绝缘层热导率为 ,试做其发热计算。
解: 令导体和绝缘层单位长度上的外表面积为A10及A20，绝缘层外表面的温度为 2 ,
周围介质温度为0 。按傅立叶定律，绝缘层内温差
– = – 1
2
p A10
而按牛顿公式，绝缘层外表面与周围介质间的温差
Pdt cmd KT Adt
电器学原理概论
03 电器元件与电路
电阻器
01
02
03
定义
电阻器是一种电子元件， 用于限制电流的流动。
类型
固定电阻器、可变电阻器 （电位器）、敏感电阻器 （如热敏、光敏、压敏电 阻）。
特性
电阻值大小与通过的电流 和产生的电压降成正比， 是欧姆定律的基本组成部 分。
电容器
定义
电容器是一种存储电荷的 电子元件。
类型
开关与继电器
定义
开关用于控制电路的接通和断开， 继电器则是一种通过较小电流控 制较大电流的开关。
类型
机械开关、晶体管开关（NPN、 PNP）、固态继电器。
特性
开关和继电器的主要特性参数包括 触点容量、动作电压和电流以及机 械寿命。
晶体管与集成电路
1 2
定义
晶体管是一种控制电流流动的半导体电子元件， 集成电路是将多个体管集成在一块芯片上的电 子元件。
01
太阳能逆变器
将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，供家庭或工业使用。
02
风力发电系统
利用电力电子技术实现风能到电能的转换，为电网提供清洁能源。
03
电动车及充电设施
电力电子技术应用于电动车的动力系统和充电设施，提高能源利用效率
和行驶性能。
06 安全用电与环境保护
安全用电常识
不要在电力设施附近放风筝、 钓鱼等。
种类
变压器包括电力变压器、电压变压器、电流变压器等。
应用
变压器广泛应用于电力系统、电子设备等领域。
电器控制原理
控制方式
电器控制包括继电器控制、PLC控制等。
控制逻辑
控制逻辑包括顺序控制、时间控制、条件控制等。
控制电路
电器学原理概论
在有触点的自动电器中，感测部分大都是电磁机构系统，它是
由动静铁心、线圈和弹簧组成。 执行部分是触头灭弧系统，由动静触头、灭弧装置和导电部件 组成。
电器内部两大基本组成部分—感测和执行之间存在彼此矛盾， 互相制约而又相辅相成的关系。
某些电器感测器官特别发达，它的特性指标主要表征感测机
能，例如如继电器、变换器。 某些电器执行器官特别发达，而完整的感测机能要依靠其它 元件来辅助，例如高压断路器。 也有感测机能和执行机能都比较发达的电器，例如低压断路
一般的空气、灭弧油气 户外式、户内式单独结构
SF6负电性气体灭弧 GIS全封闭组合式结构
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§1-5 电器技术的发展及其展望
电器技术发展趋势：
传统的有触点电器在结构原理，最佳结构设计和应用新材料、新
工艺方面不断创新和完善； 开发真空电器、半导体电器以及其它新型电器如微电子技术和电 器结合的机电一体化电器或智能化电器； 单件电器向着组合化、成套化发展。
6. 隔离开关
结构特点：
通常无专门设置的灭 弧系统；
在分闸位置时有明显 可见的断口。
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27
§ 1-4
电器学涉及的主要理论
1. 电器发热理论
2. 电器电动力理论
3. 电弧理论； 4. 电接触理论； 5. 电磁机构理论。
HOME
§ 1-4
电器学涉及的主要理论
1. 电器发热理论
电器发热机理； 电器在长期、短时和反复短时工作制下的发热和冷却过程 及其过载能力； 电器导电部件在大电流但通电时间极短（例如导线上存在 短路电流）作用下的发热规律； 导电部件的热稳定性校验等。
11电器的定义和分类home二电器的分类1按功能分类1手动操作电器例如刀开关隔离开关按钮以及手动变阻器2自动切换电器例如高压断路器低压断路器等3自动控制电器例如交流接触器直流接触器各种控制继电4起动调速电器例如电磁起动器星三角起动器自耦补偿起动器变阻器以及某些调速装置等5自动保护电器例如保护继电器熔断器避雷器等6稳压与调压电器例如自动调压器自动稳压器及其装置7测量放大与变换元件例如传感器磁放大器高低压电流互感器电压互感器等8牵引与传动元件例如各种操作和牵引电磁铁以及机械负载传动用电磁离合器等
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《电器学》基础知识自测题一、填空题1、按电器的用途可分为(电力系统用电器)、（电力拖动自动控制系统）、（自动通信用弱电电器）。
2、按照电器元件执行功能可分为（有触点电器）、（无触点电器）、（混合式电器）。
3、电力网是（输送）、（交换）、（分配）电能用的。
4、制定各电路零件极限允许温升的原则为（材料的机械强度及绝缘能力不受损坏）、（电接触性能可靠）。
5、电器极限允许温升为（间断期或反复短时工作制时极限允许的温升是电器在短时通过短时电流时，其载流导体在短时发热条件下极限允许的温度）两大类。
6、电器有（传导）、（对流）、（辐射）三种基本散热方式。
7、物体经热传导散出的功率与（温差）成正比，与(热阻)成反比，而（热阻）又与导热路径的（长度）成正比，与导热率及导热路径的（截面积）成反比。
8、热传导和对流散热都必须在发热体与其他物体（相互接触的）情况下进行，而辐射传热则是不需要（直接接触）。
9、电器的温度与周围介质的温度差越大（散热越快），电器温升越高（散热能力）越强。
10、国家规定的电器四种工作制（长期工作制）、（八小时工作制）、（短时工作制）、（反复短时工作制）。
11、电器承受短路电流的热效应而不致损坏的能力称为（电器的稳定性）。
12、电弧广泛应用于（焊接）、（熔炼）、（作为强光源）等各个技术领域。
13、在紫外线、放射线、宇宙线以及高温及电场作用下，气体中产生了（自由电子）、（负离子）、（正离子）使气体（游离化）而后气体可能导电。
14、游离方式有（表面发射）、（空间游离）两大类。
15、去游离方式有（复合）、（扩散）。
16、气体放电有（非自持放电阶段）、（自持放电阶段）、（辉光放电）、（弧光放电）几个阶段。
17、弧光放电可分为（近阴极区）、（进阳极区）、（弧柱区）三个区域。
18、电弧具有（热——电）效应，电弧是（热与电）的统一体。
19、直流电弧的熄灭条件（E – IR＜Uh）。
20、交流电弧的熄灭条件（Ujf(t)＞Uhf(t) ）。
21、电流过零后，弧隙两端的恢复电压不断增大，弧隙中介电强度也不断增加，长弧在（热击穿）、（电击穿）两种情况下重燃。
22、影响交流电弧熄灭的电路参数为（电源电压）、（电弧电流）、（功率因数角）、（振幅系数）、（线路固有振荡频率）。
23、熄灭电弧的基本方法（拉长电弧）、（纵缝灭弧）、（金属栅片）、（固有产气灭弧及利用石英砂灭弧）、（高压开关电器利用流利介质灭弧）、（利用真空灭弧室灭弧）。
24、按工作方式电接触可分为（固定电接触）、（可分合电接触）、（滑动及滚动电接触）。
25、接触电阻由（收缩电阻）、（表面膜电阻）组成。
26、接触形式有（点）、（线）、（面）三种。
27、影响接触电阻的因素有（接触形式）（接触压力）、（温度）、（化学腐蚀）、（电化学腐蚀）、（材料性质）、（接触表面加工情况）。
28、由于（热效应），而引起的触头焊接，称为触头的（冷焊）。
29、触头的电磨损有（桥磨损）、（电弧磨损）两种。
30、触头承受（短路电流）的热作用而不至于损坏的能力称为（热稳定性）。
31、电接触的可靠性，对接触材料（电气性能）、（热性能）、（物理及力学电能）、（化学性能）有要求。
二、名词解释1、电器：对电能的产生、输送和应用起控制、保护、检测、变换与切换及调节作用的电气器具。
2、电力系统：由发电厂、电力网及电能用户组成的系统称为电力系统。
3、电动稳定性：电器在电动力作用下，其有关部分能够不损坏或不永久变形的性能。
4、电器的温升：电器本身的温度与周围环境之差，称为电器的温升。
5、极限允许温升：从极限允许温升温度值减去周围环境温度，称为极限允许的温升。
6、热稳定状态：当电器本身产生的热量与散失的热量相等后，电器温升达到恒定值，称为热稳定状态。
7、气体放电：气体由绝缘状态，变为导电状态，使电流得以通过的现象叫气体放电。
8、触头的冷焊：由于金属原子和原子之间化学亲和力的作用，使两个触头表面牢固的粘接在一起，产生“冷焊”现象。
三、简答题1、影响接触器机械寿命和电寿命的主要因素是什么？答：（1）通断次数的多少；（2）接触材料的强度；（3）材料的抗氧化性和化学稳定性及导电性。
2、三相电机在什么情况下可以全压启动？答：在电网及负载两方面都允许的情况下采用全压起动。
5、影响接触电阻的因素有哪些？答：接触形式、接触压力、化学腐蚀、电化学腐蚀、温度、材料性质、接触表面加工情况6、在固定接触的铜母线与铝母线搭接中，接触面为什么常搪锡？答：因为它们的缺点是易于氧化，氧化膜导电性能差，一般采用铝表面覆盖银、铜、锡减小接触电阻。
7、何谓触头的电动稳定性，如何校核？答：（1）触头承受断路电流所产生的电动力而不致损坏的能力；（2）当触头通过稳定电流时，收缩电动力及回路电动力的代数和小于触头的接触压力，不会与触头分开，则触头的稳定性合格。
8、触头的电磨损与哪些因素有关？采用哪些措施减少电磨损？答：（1）液桥的形成和金属转移，电弧对触头的磨损。
（2）选用导热性较好的材料作为阳极材料，而用其它材料作为阴极触头，组成所谓“补偿触头对”可以限制桥磨损。
9、电弧放电有何特点？答：开关断开的瞬间，触点的接触力下降接触面积减少，接触电流急剧增加，两触点间热量增高气体的原子或分子在热量和高电场作用下受激而产生游离的带电粒子，这些电荷维持正负极的接通，电流热使阳极材料蒸发并燃烧，同时带电粒子无规则的乱运动产生撞击而形成电弧。
10、何谓游离作用，何谓去游离作用？答：（1）如果原子吸收的能量足够大时，电子能激发到自由态而离开原子轨道形成自由电子，使原来的中性原子或分子变成一个带正电荷的粒子，叫正离子。
这样的过程较游离。
（2）游离气体中的带电粒子离开游离区域，或者失去电荷变成中性粒子，这种现象叫去游离。
11、从电量平衡的观点怎样才能熄灭电弧？答：当Ph＞Ps，电弧电流变大，温度升高，弧径变粗；当Ph＝Ps, 电弧稳定燃烧，电弧电流恒定；当Ph ＜Ps, 电弧逐渐熄灭。
12、熄灭直流电弧为什么会产生过电压？开断直流纯电阻电路时有无过电压？答：（1）若电路电感大，则磁场储能多，熄弧过程中从弧隙散发的能量也越多，因而电弧越难熄灭，由于电感中的能量的泄放需要一定时间，因而电弧不能立即熄灭，必须待能基本上泄完后，电弧才能熄灭，以及电感性电路电阻性电路难以灭弧的缘由。
（2）有过电压。
13开断感性电路时，触头两端恢复电压由哪两个分量组成？答：有过渡过程阶段、稳态阶段。
14、熄灭长弧与短弧的方法有何不同，熄灭交流电弧时栅片灭弧室中金属栅片具体起何作用？答：（1）在短弧中近极区域的过程起主要作用，短弧电压几乎与电流无关。
而长弧的电弧电压与电场强度及弧柱长度成正比。
（2）当交流电流过零时产生近极效应，其初始介电强度大约为150——260V若有几个短弧则提高弧隙初始介电强度多倍。
15、开断电路时电弧怎样产生？答案同第九题一样。
16、电器在什么条件下才能达到稳定温升？答：当电器本身产生的热量与散失热量相等后，电器温升达到恒定值称为稳定状态，此时的温升为稳定温升。
17、试比较导体通过直流单相交流电流，三相交流电流时长生电动力有何不同。
从热的角度考虑怎样熄灭电弧？答：在单相回路中，两导线的电流方向相反，所以导体间产生相排斥的电动力。
各相所承受的电动力，是交变的，其频率为电流为频率两倍，电动力及方向均随时间变化，B相导体承受的最大电动力为A相和C 相（0.866/0.81）倍即（1.0）倍。
《电器学》自测试卷(一)一、填空题(每题4分，共40分)1、电器触头接触电阻的大小与_________________________，________________，_________________________和_____________因素有关。
2、交流电弧的零休期是指________________________________________。
3、稳定燃烧的直流电弧，其电弧压降由_______________和_____________组成。
电弧电流增大时，电弧压降将_______________，。
4、单相交流电动力的_______________随时间变化，从_______________变到，其方向_________时间变化。
5、对触头材料电气性能的要求有，，和。
6、发热体对流散热散出功率的大小与_______________，______________和___________有关。
7、交流串联电磁铁的线圈电流极及磁势_________________________工作气隙的大小而变化，磁通和磁链_________________________工作气隙而变化。
其结构特点是导磁体由_________________________制成，线圈形状_________________________。
8、直流电磁铁的吸合运动时间指______________________，其大小与___________、_______________和_______________有关。
9、电磁铁的静吸力特性指_____________________________。
电磁铁的工作气隙值越大，其电磁吸力越_______________。
10、交流并联电磁铁的磁路计算中，漏磁系数是________与________比值，工作气隙也越大，漏磁系数越_______________。
二、问答题（每题12分，共36分）1、电器触头分断直流电感性电路时产生的电弧，与分断纯电路产生的电弧相比较，哪一个电弧较难熄灭？为什么？直流电弧与交流电弧相比较，哪一个电弧容易熄灭？为什么？2、同一个电器在长期工作制或短时工作制下，若允许温升相同，其发热功率是否相同？为什么？何谓短时工作制的功率过载系数和电流过载系数？3、电器触头的电磨损原因有哪些？为减少触头电磨损应采取什么措施？触头的超程与触头磨损有什么关系？三、分析题（14分）在交流电磁铁的磁路计算中，其分磁环也是一个磁抗，试说明其原因。
分磁环磁抗的大小与什么有关？四、计算题（10分）已知一三相高压隔离开关通过三相对称短路冲击电流i cj=50kA，其三相闸刀在一个平面内平行布置。
A 相与B相、B相与C相的中心线间距均为S=0.5米。
闸到长度均为L=2米，截面系数λ=1.05，求闸刀所受最大电动力为多少？《电器学》自测试卷(二)一、填空题（每题3分，共30分）1、电器学的理论范畴为理论、理论、理论和理论。
2、按电压高低、结构工艺，电器分为电器、电器、电器、电器。
3、电动力的计算方法有和。
4、触头电磨损分为两种：磨损和磨损。
5、磁路的基尔霍夫第一定律是指。
6、触头工作时，有两种不同情况下产生和熔焊，一种是另一种是。