電器學(xué)復(fù)習(xí)重點總結(jié)

1、第一講 電器發(fā)熱計算一、三種損耗及其影響1、三種損耗：載流體中的能量損耗損耗、交變電磁場在導(dǎo)磁體（鐵）中產(chǎn)生的 磁滯與渦流損耗和絕緣材料的介質(zhì)損耗。結(jié)果： 散失到周圍介質(zhì)； 其余用來加熱電器。2、嚴(yán)重后果：溫升超過極限允許溫升時降低了電器的機械強度和絕緣強度，導(dǎo) 致材料老化、壽命降低。二、電器各部件的極限允許溫升：1、“電器各部件極限允許溫升”的定義： 電器各部件極限允許溫升 =極限允許溫度 -工作環(huán)境溫度2、電器各部件的極限允許溫升制定依據(jù)： 絕緣不損壞；工作壽命不過分降低；機械壽命不降低（材料軟化） 。三、電器極限允許溫升1、電器中裸導(dǎo)體的極限允許溫升應(yīng)小于材料軟化點 （機械性能顯著下降即

2、軟化） ；2、對絕緣材料和外包絕緣的導(dǎo)體： 其極限允許溫升的 大小由絕緣材料的老化和 擊穿特性決定。產(chǎn)生熱源的三個主要方面： 電阻（含接觸電阻）損耗、交流電器導(dǎo)磁材料的渦流 和磁滯損耗，以及交流電器絕緣材料的介質(zhì)損耗 。3、集膚效應(yīng)：交變磁通在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生反電勢， 中心部分的反電勢值比外表部分的大， 導(dǎo)致 導(dǎo)體中心的電流密度比外表部分小。4、鄰近效應(yīng)： 由于相鄰載流導(dǎo)體間磁場的相互作用，使兩導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電流發(fā)布不均勻的現(xiàn) 象。鄰近效應(yīng)與相鄰載流導(dǎo)體內(nèi)電流流向有關(guān)。本質(zhì)： 導(dǎo)線之間的相互影響使各自的 電流密度不均影響因素 ：電流頻率、導(dǎo)線間距、截 面形狀和尺寸等電器散熱有三種形式 ，即 熱傳導(dǎo)、熱對

3、流 和 熱輻射。 電器的熱損耗由它們散 失到周圍。:發(fā)熱體溫升，- 0 o,0 0是周圍環(huán)境溫度。Kt :導(dǎo)體表面綜合散熱系數(shù)，單位w/m2K。一、工作制的劃分長期工作制：八小時工作制、不間斷工作 t1>>4T 短時工作制 t1<4T， t2>>4T 反復(fù)短時斷續(xù)周期工作制 t1<4T， t2<4T第二講 電器的電動力計算電動力： 定義：載流導(dǎo)體（有電流通過的導(dǎo)體）在磁場中所受到的磁場對電流的作 用力 大小為： dF1 I 1dl1 B危害：1、使絕緣子破裂；2、隔離開關(guān)誤動作等；價值：1、限流：利用回路電動斥力快速斷開觸頭，實現(xiàn)開關(guān)限流的目的， 生產(chǎn)

4、限流式開關(guān)。2、磁吹滅弧：利用電磁力3、利用回路電動力將隔離開關(guān)觸頭夾緊4、在求出 F 的基礎(chǔ)上，結(jié)合電動力矩、合成力及等效力臂等，可校 核電器的機械強度 。一、電器的電動穩(wěn)定性： 1、定義：指電器能承受短路電流電動力的作用而不致破壞或產(chǎn)生永久 變形的能力。 對觸頭而言，是指短路電流通過時觸頭不應(yīng)被電動力斥開和產(chǎn)生熔 焊。2、表示方式：電器的電動穩(wěn)定性常用電器能承受的最大沖擊電流的峰值， 或峰值電流與額定電流的比值表示。第三講 電弧的基本特性電弧的產(chǎn)生：在大氣中開斷電路時，當(dāng)電源電壓 U > Uo = （1220）V，被開斷 電流I > （0.251）A時，觸頭間隙中產(chǎn)生的一團(tuán)溫度

5、極高、發(fā)強光、能導(dǎo)電的 近似圓柱體的氣體。所謂等離子彩電 PDP（ Plasma Display Pane）l ，是指基于在兩張薄玻璃板之間 充填混合氣體， 施加電壓使之產(chǎn)生等離子氣體， 然后使等離子氣體放電， 與基板 中的熒光體發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生彩色影像的原理而設(shè)計的一種彩電。二、氣體電離方式：表面發(fā)射和空間電離。1. 表面發(fā)射 ：指由金屬表面發(fā)射電子的現(xiàn)象； 它包括了熱發(fā)射、高電場發(fā)射、光發(fā)射和二次發(fā)射。2. 空間電離： 是指電極間氣體受外力影響，其分子及原子分裂成自由電子 和正離子的現(xiàn)象?？臻g電離的方式有光電離、電場電離和熱電離；它們可能同時存在。三、消電離及其方式：1. 消電離：也叫去游離

6、；是指電離氣體中的帶電粒子自身消失或者失去電荷變 為中性粒子的現(xiàn)象。2. 消電離方式：包括復(fù)合與擴散。 復(fù)合：兩個帶異性電荷的粒子相遇后，相互作用引起電荷消失，形成中性粒 子的現(xiàn)象。（ 表面復(fù)合、空間復(fù)合）2. 氣體放電： 指弧隙中氣體由絕緣狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)體狀態(tài)， 使電流得以通過的現(xiàn)象。第四講 開關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理滅弧裝置的滅弧原理主要有下列十幾種：1簡單開斷；2磁吹滅弧裝置；3縱縫滅弧裝置；4絕緣柵片滅弧裝置；5金屬柵片滅弧裝置；6固體產(chǎn)氣滅弧裝置，7石英砂滅弧裝置；8變壓器油滅弧裝置；9壓縮空氣滅弧裝置；10SF6 滅弧裝置；11真空滅弧裝置為了增加滅弧裝置的開斷能力，通?？梢圆捎孟?/p>

7、列輔助方法： 1在弧隙兩瑞并聯(lián)電阻；2. 附加同步開斷裝置； 3附加晶閘管裝置。上述滅弧裝置的滅弧原理是：(1) 在大氣中依靠觸頭分開時的機械拉長，使 L 增大；(2) 利用流過導(dǎo)電回路或特制線圈的電流在燃弧區(qū)產(chǎn)生磁場，使電弧迅速 移動和拉長；(3) 依靠磁場的作用，將電弧驅(qū)入用耐弧材料制成的狹縫中，以加強電弧 的冷卻和消電離；(4) 用金屬板將電弧分隔成許多串聯(lián)的短??；(5) 在封閉的滅弧室中，利用電弧自身能量分解固體材料，產(chǎn)生氣體，以提高滅 弧室中的壓力，或者利用產(chǎn)生的氣體進(jìn)行吹??；(6) 利用電弧自身能量，使變壓器油分解成含有大量氫氣的氣體并建立起 很高的壓力，再利用此壓力推動冷油和氣體

8、去吹??；(7) 利用壓縮空氣吹??；(8) 利用 SF6 氣體吹??；(9) 在高真空中開斷觸頭，利用弧隙中由電極金屬蒸汽形成的弧柱在電流 過零時迅速擴散的原理進(jìn)行滅??；(10) 利用石英砂等固體顆粒介質(zhì)，限制電弧直徑的擴展和加強冷卻六氟化硫(SF6滅弧? 正八面體分子結(jié)構(gòu)，強負(fù)電性? 常溫下穩(wěn)定： 150 度不易起化學(xué)反應(yīng)? 無色、無臭、無味、無毒、不燃、無腐蝕性? 密度大，熱容量高(易于滅弧)? 高溫會分解，但低溫下極易恢復(fù)? 擊穿電壓高(約為空氣的 23倍)? 簡單開斷時， 開斷能力比空氣強約 100 倍；而簡單的輔助手段即可大幅提高 開斷能力? 缺點：? 易液化? 不均勻電場中的擊穿電壓下

9、降明顯? 電弧可以拉很長而很難截斷? 變壓器油滅弧裝置? 1、分類：?（ 1）自能式： 利用電弧自身的能量將油蒸發(fā)分解而成油氣， 提高滅弧室中的壓力以驅(qū)動油或油氣進(jìn)行吹弧。?（ 2）外能式：用外界能量 （通常是儲存在彈簧中的能量 ）推動活塞，提高滅弧室中的壓力以驅(qū)動油或油氣進(jìn)行滅弧。?（3）混合式： 兼用上述兩種能量， 提高滅弧室中的壓力以驅(qū)動油或油氣進(jìn)行吹弧。第五講 電接觸理論電接觸： 導(dǎo)體與導(dǎo)體之間相互接觸 （傳遞電流或電信號） 。賴以保證電流流通的 導(dǎo)體間的聯(lián)系稱為 電接觸觸頭及其分類連接觸頭 ，機械方式連接-機械性能；總電阻小；溫升；電動力換接觸頭-通常意義上的觸頭，用以接通、分?jǐn)嗉稗D(zhuǎn)

10、換電路的執(zhí)行部件，以動觸頭和靜觸頭的形式成對出現(xiàn) 觸頭的四種工作情況及要求? 分?jǐn)酄顟B(tài)? 過電壓 防電擊穿? 斷口間隔和爬電距離足夠? 閉合狀態(tài)? 1）一定過載能力，控制溫升；? 2）抗電磁斥力和熔焊；? 3）接觸電阻的長期穩(wěn)定? 閉合過程?情況：m/2;彈跳過程預(yù)擊穿引起的短弧? 1 ）彈跳持續(xù)時間要短；? 2）抗電弧熔焊性好 ；? 分?jǐn)噙^程? 考慮電弧的破壞影響：觸頭、絕緣等? 要求：-介質(zhì)恢復(fù)強度高，燃弧時間短，過電壓低，抗電弧焊 性好。四、觸頭基本參數(shù)? 開距、超程、初壓力、終壓力 這四個參數(shù)是決定觸頭在運行中行為的主要參數(shù)。開距：觸頭完全斷開時，動靜觸頭間的最短距離；超程：當(dāng)動靜觸頭

11、完全閉合后，移開靜觸頭后，動觸頭還能移動的距離。初壓力：動靜觸頭剛剛接觸時，每個觸頭上承受的壓力。終壓力：動靜觸頭完全閉合后，每個觸頭上承受的壓力七、為保證電接觸長期穩(wěn)定而可靠工作，必須做到：1、電接觸在長期通過額定電流時，溫升不超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值，而且 溫升長期保持穩(wěn)定；2、電接觸在短時通過短路電流或脈沖電流時，接觸處不發(fā)生熔焊或松弛；3、可分合接觸在開斷過程中，接觸材料損失盡量?。?、可分、合接觸在閉合過程中。接觸處不應(yīng)發(fā)生不能斷開的熔焊，且觸頭 表面不應(yīng)有嚴(yán)重?fù)p傷或變形。?束流現(xiàn)象?實際接觸面縮小到局限于少量的 a斑點所造成的電流收縮現(xiàn)象接觸電阻的影響因素RjKc(0.102Fj)m

12、?接觸壓力?確定R的決定性因素?觸頭溫升?材料和接觸面積?材料、表面加工情況、接觸點個數(shù)和接觸面積（半徑） 化和污染情況等?接觸形式：點接觸、線接觸和面接觸膜電阻Rb分析：1）吸附現(xiàn)象：產(chǎn)生表面膜；2）表面膜有導(dǎo)電膜和絕緣膜。導(dǎo)電膜也叫吸附膜，它的膜薄，由電子“隧 道效應(yīng)”導(dǎo)電；絕緣膜較厚，有氧化物、硫化物、聚合物膜、玻璃狀絕緣膜等。五、膜的導(dǎo)電性問題：1、理論分析：由經(jīng)典理論知：一層絕緣膜，不論厚度如何，電子都不 能穿過它而導(dǎo)電。而量子力學(xué)理論：由電子的“波”的性質(zhì)，電子能透過薄膜而 導(dǎo)電，這個效應(yīng)叫“隧道效應(yīng)”。2、“隧道效應(yīng)”的計算： 隧道電阻率c（或稱膜的面電阻率）： 式中U:接觸面間

13、的電阻率；J:電子透過位壘形成的電流密度。5、絕緣暗膜擊穿的機理： 電方面：（1）電擊穿：電場內(nèi)部電子發(fā)射，形成電子云，使金屬表面局部加熱直 至熔化，由于強大靜電力作用，液態(tài)金屬被吸入放電通道而橋接， 最后形成金屬 的電流通路。（2）熱擊穿：由于膜的不均勻性，使電流集中通過局部電導(dǎo)率較高的點， 引起半導(dǎo)體膜的溫度升高，電導(dǎo)率增大，又使電流更加集中和加大，以致發(fā)生最終的熱擊穿，被熔化的金屬最后引入擊穿通道而橋接機械方面：膜的機械破壞要求實際接觸面上作用有很高的局部壓力，并且邊面膜比本 體金屬應(yīng)具有大得多的硬度和脆性。 為此需要接觸表面有一定的粗糙度，使接觸 斑點有小的接觸面積，以獲得高的局部接觸

14、壓力，同時選用適當(dāng)?shù)慕佑|材料和結(jié) 構(gòu)K(0.102F)m6計算接觸電阻的理論公式：由這兩式化簡，并考慮膜的影響，得工程上計算接觸電阻的公式R. 式中k值：查表2-3; m值：與接觸面變形有關(guān)。j將上式兩端取對數(shù)，得知 Rj與F的關(guān)系為一直線，如下頁圖6-9。點接觸：m0.5 ；接觸電面接與時間的特性 m1藝 觸頭表面的氧化腐蝕導(dǎo)致膜層增加，R增加線接觸的破壞使R曙減0.5 1，約為 0.7。?減少Rj的方法?材料選擇（銅鍍銀、嵌銀或金等）?機構(gòu)設(shè)置：使觸頭在通斷過程中能自行破壞氧化膜；?對于連接觸頭，近年來在接觸面涂敷兼有降低接觸電阻和保 護(hù)接觸面兩種作用的導(dǎo)電膏。1觸頭間的電動力原因： 電流

15、線在接觸面附近發(fā)生收縮，從而在由左手定則，知觸頭 間將出現(xiàn)電動斥力。2.電動力有二分量徑向力分量軸向力分量二、接觸面附近的溫度分布的定性分布： 發(fā)熱功率與電流密度的平方成正比。導(dǎo)電斑點處的電流密度最大，故產(chǎn) 生大量熱量。 導(dǎo)電斑點處傳熱面積最小、散熱最差。故電流下的斑點處的溫度最高 二、觸頭的熔焊 動靜觸頭因被加熱而熔化、以致焊在一起無法正常分開的現(xiàn) 象稱為觸頭的熔焊。1. 分類靜熔焊：因熱效應(yīng)和正壓力的作用使 a斑點及其鄰域內(nèi)的金屬熔化并焊為 一體，其發(fā)生過程一般無電弧產(chǎn)生。動熔焊：因電弧的高溫作用使接觸區(qū)局部熔化發(fā)生的熔焊2. 影響因素?電參數(shù)：包括觸頭電流、電路電壓和電感、電容等電路參數(shù) ?機械參數(shù)：主要是接觸壓力。此外觸頭閉合速度對熔焊有影 響? 表面狀況? 材料 ; 材料品種、比熱容、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率 4、減小觸頭熔焊的方法：?1 、選電阻率小、抗拉強度小和熔化溫度高的材料；?2 、材料中加少量其他材料，使凝結(jié)面變脆；?3 、盡量減小觸頭振動。? 分?jǐn)噙^程觸頭損失嚴(yán)重? 過程歷時長? 電弧持續(xù)時間長? 侵蝕? 機械侵蝕：機械摩擦? 化學(xué)侵蝕：氧化膜破碎導(dǎo)致? 電侵蝕：電火花或電弧、電侵蝕的類型? 橋蝕 陽極材料向陰極轉(zhuǎn)移陰極凸起、陽極凹陷? 弧蝕陰極電蝕? 正離子在陰極附近形成正空間電荷層，形成強電場? 陰極材料向陽極轉(zhuǎn)移?