《電器理論基礎(chǔ)》

第1章 概論1

1.1電器的定義和分類1

1.1.1電器的定義1

1.1.2電器的分類1

1.2典型電器的結(jié)構(gòu)原理5

1.2.1斷路器5

1.2.2接觸器8

1.2.3繼電器12

1.3電器研究的主要理論范疇14

1.3.1電磁機(jī)構(gòu)理論14

1.3.2電弧理論15

1.3.3電接觸理論16

1.3.4發(fā)熱理論16

1.3.5電動力理論17

1.4電器技術(shù)的發(fā)展與展望17

1.4.1電器技術(shù)的發(fā)展17

1.4.2電器的智能化與智能電器18

第2章 電器的發(fā)熱理論22

2.1電器的發(fā)熱現(xiàn)象22

2.2電器的散熱27

2.3電器的允許溫升33

2.4電器的穩(wěn)定溫升計算35

2.5典型電器的溫升計算38

2.6不同工作制下電器的溫升40

2.7電器的熱穩(wěn)定性43

2.8采用有限元軟件計算電器的溫升45

2.8.1交流電磁閥電磁熱耦合計算模型47

2.8.2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與仿真分析50

2.9小結(jié)52

2.10思考題與習(xí)題52

第3章 電器的電動力理論54

3.1電器中的電動力現(xiàn)象54

3.2電器中的電動力計算55

3.2.1比奧-沙伐定律計算電動力56

3.2.2能量平衡法計算電動力57

3.3典型導(dǎo)體間的電動力58

3.3.1采用比奧-沙伐定律計算電動力58

3.3.2采用能量平衡原理計算電動力61

3.3.3導(dǎo)體截面形狀對電動力的影響62

3.4交流電動力的計算64

3.4.1交流單相電動力的計算64

3.4.2交流三相電動力的計算66

3.5觸頭間的電動力69

3.6電器的電動穩(wěn)定性71

3.7小結(jié)73

3.8思考題與習(xí)題73

第4章 電器的電接觸理論75

4.1電器中的電接觸現(xiàn)象75

4.1.1電接觸的分類75

4.1.2對電接觸的主要要求76

4.2電接觸表面的物理圖景76

4.3接觸電阻的理論與計算78

4.3.1收縮電阻Rs79

4.3.2表面膜電阻Rb80

4.4影響接觸電阻的主要因素83

4.4.1材料性質(zhì)83

4.4.2接觸形式86

4.4.3接觸壓力87

4.4.4接觸表面加工情況89

4.5接觸區(qū)域的熱效應(yīng)90

4.5.1φ-θ理論90

4.5.2Rj(θ)特性93

4.6觸頭的振動與熔焊94

4.6.1觸頭的振動與彈跳94

4.6.2觸頭參數(shù)與觸頭彈跳98

4.6.3觸頭熔焊100

4.7觸頭的磨損與材料轉(zhuǎn)移104

4.8電器電極材料噴濺侵蝕的理論計算[18]107

4.8.1噴濺產(chǎn)生的原因107

4.8.2噴濺概率的影響因素107

4.8.3噴濺模型108

4.9小結(jié)110

4.10思考題與習(xí)題111

第5章 電器的電弧理論112

5.1引言112

5.2氣體放電的物理基礎(chǔ)112

5.2.1電離和激勵112

5.2.2氣體的電離方式113

5.2.3氣體的消電離方式116

5.2.4氣體的放電特性118

5.3電弧的物理特性121

5.3.1開斷電路時電弧的產(chǎn)生過程121

5.3.2電弧的近極區(qū)和弧柱區(qū)特性122

5.3.3電弧的溫度124

5.3.4電弧的直徑與斑點(diǎn)126

5.3.5電弧的能量127

5.4直流電弧的特性與熄滅原理130

5.4.1直流電弧的伏安特性130

5.4.2直流電弧的熄滅原理132

5.4.3直流電弧的能量與熄弧過電壓134

5.5交流電弧的特性與熄滅原理137

5.5.1交流電弧的伏安特性137

5.5.2交流電弧對電路的影響139

5.5.3交流電弧的介質(zhì)恢復(fù)過程144

5.5.4交流電弧的電壓恢復(fù)過程150

5.5.5交流電弧的熄滅條件157

5.6開關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理159

5.6.1簡單開斷159

5.6.2磁吹滅弧161

5.6.3柵片滅弧162

5.6.4縱縫滅弧164

5.6.5熔斷器166

5.6.6真空滅弧168

5.6.7六氟化硫滅弧172

5.7交流接觸器零電流分?jǐn)嗫刂萍夹g(shù)174

5.7.1零電流分?jǐn)嗫刂圃矸治?74

5.7.2零電流分?jǐn)嗫刂圃淼膶?shí)現(xiàn)175

5.7.3零電流分?jǐn)嗫刂圃淼膶?shí)驗(yàn)研究176

5.8小結(jié)181

5.9思考題與習(xí)題181

第6章 電器的電磁機(jī)構(gòu)理論183

6.1引言183

6.2電磁場的基本概念與基本定律184

6.2.1電磁感應(yīng)定律184

6.2.2自感與互感185

6.2.3麥克斯韋方程186

6.2.4似穩(wěn)電磁場188

6.3典型電磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與基本特性189

6.3.1電磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理189

6.3.2電磁系統(tǒng)的分類190

6.3.3電磁系統(tǒng)的基本特性192

6.4磁路與磁導(dǎo)的計算194

6.4.1磁路的基本概念194

6.4.2氣隙磁導(dǎo)的計算198

6.5直流電磁系統(tǒng)的分析與計算209

6.5.1直流磁路計算方程210

6.5.2直流磁路中磁通的分布情況211

6.5.3直流磁路的計算214

6.6交流電磁系統(tǒng)的分析與計算219

6.6.1交流磁路的特點(diǎn)219

6.6.2等效正弦波法221

6.6.3交流磁路的計算225

6.7電磁系統(tǒng)的吸力計算與靜特性227

6.7.1磁場的能量與吸力計算227

6.7.2能量轉(zhuǎn)換與電磁吸力229

6.7.3麥克斯韋電磁吸力與靜特性235

6.7.4交流電磁系統(tǒng)的吸力特點(diǎn)與分磁環(huán)原理239

6.8電磁系統(tǒng)的動態(tài)特性243

6.8.1直流電磁系統(tǒng)的動態(tài)特性243

6.8.2交流電磁系統(tǒng)的動態(tài)特性250

6.8.3采用“場”“路”結(jié)合的交流電磁系統(tǒng)的動態(tài)特性仿真255

6.9含永久磁鐵的磁路計算266

6.9.1永久磁鐵的工作點(diǎn)266

6.9.2永久磁鐵的等效處理268

6.9.3永磁磁路的計算實(shí)例270

6.10小結(jié)273

6.11思考題與習(xí)題274

參考文獻(xiàn)2772100433B

本書詳細(xì)的論述了電器中的發(fā)熱理論、電動力理論、電接觸理論、電弧理論和電磁機(jī)構(gòu)理論的基本概念、基本原理、分析計算方法，以及各種影響因素。在介紹基礎(chǔ)理論的同時，增加了有限元溫度場計算、觸頭彈跳分析、電器電極材料噴濺侵蝕計算、三維電磁場計算、電磁機(jī)構(gòu)動態(tài)計算、零電流分?jǐn)嗉夹g(shù)相關(guān)內(nèi)容，這些內(nèi)容都是近年來電器研究中的熱點(diǎn)問題。書中還介紹了電器技術(shù)的發(fā)展與電器的智能化，圖文并茂、理論聯(lián)系實(shí)際。 本書詳細(xì)的論述了電器中的發(fā)熱理論、電動力理論、電接觸理論、電弧理論和電磁機(jī)構(gòu)理論的基本概念、基本原理、分析計算方法，以及各種影響因素。 在基礎(chǔ)理論部分，針對教學(xué)過程中學(xué)生的實(shí)際情況做了修改，簡化了繁瑣的公式推導(dǎo)，增加了解題步驟，書中還增加了圖片的比重，使學(xué)生更加易于理解。在介紹基礎(chǔ)理論的同時，增加了有限元溫度場計算、觸頭彈跳分析、電器電極材料噴濺侵蝕計算、三維電磁場計算、電磁機(jī)構(gòu)動態(tài)計算、零電流分?jǐn)嗉夹g(shù)相關(guān)內(nèi)容，這些內(nèi)容都是近年來電器研究中的熱點(diǎn)問題。這些內(nèi)容可以作為本科生教材的提高部分，也可以作為電 器專業(yè)研究生的教材使用。書中還介紹了電器技術(shù)的發(fā)展與電器的智能化，圖文并茂、理論聯(lián)系實(shí)際。 本書可作為高等學(xué)校電氣工程及其自動化、自動化等專業(yè)的教材和教學(xué)參考書；也可作為電器專業(yè)研究生的教材和教學(xué)參考書。本書對于從事電器設(shè)計、制造、試驗(yàn)、運(yùn)行方面的工程技術(shù)人員具有一定的參考價值，也可以作為電氣工程技術(shù)人員的培訓(xùn)教材使用。

電器理論基礎(chǔ)課程定位

該課程是電工學(xué)科的主干課程，也是電機(jī)、電器專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。其著重講授電器的基本原理，電器的共同理論基礎(chǔ)知識，為低壓電器、高壓電器、測試技術(shù)等后續(xù)課程打下理論基礎(chǔ)。從開關(guān)電器的結(jié)構(gòu)特征出發(fā)，對開關(guān)中涉及的基礎(chǔ)理論、物理現(xiàn)象、工作原理展開介紹與分析，可滿足不同層次人員的學(xué)習(xí)需求。

電器理論基礎(chǔ)適應(yīng)對象

電器理論基礎(chǔ)適用是電工學(xué)科及電機(jī)、電器專業(yè)的專業(yè)學(xué)習(xí)。

電器理論基礎(chǔ)專業(yè)知識

學(xué)習(xí)電器理論基礎(chǔ)需預(yù)備電路、高等數(shù)學(xué)、電子技術(shù)、電磁場理論等專業(yè)知識。

電器理論基礎(chǔ)課程教材

（表格資料來源：）

電器理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)資料

電器理論基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)資料為《開關(guān)電器現(xiàn)代設(shè)計方法》《輸配電系統(tǒng)電力開關(guān)技術(shù)》《開關(guān)電器計算學(xué)》《常用低壓電器原理及其控制技術(shù)》《工廠電氣控制技術(shù)》《低壓電器技術(shù)手冊》《真空開關(guān)電器》《電器理論基礎(chǔ)》《現(xiàn)代高壓電器技術(shù)》。

（表格資料來源：）

電器理論基礎(chǔ)系統(tǒng)描述了開關(guān)電器中的發(fā)熱理論、電動力理論、電接觸器理論、電弧理論和電磁機(jī)構(gòu)理論的基本概念、基本原理、分析計算方法以及各種影響因素。在介紹基礎(chǔ)理論的同時，增加了有限元溫度場計算、觸頭彈跳分析、電器電極材料噴濺侵蝕計算、三維電磁場計算、電磁機(jī)構(gòu)動態(tài)計算、零電流分?jǐn)嗉夹g(shù)等相關(guān)內(nèi)容，這些內(nèi)容都是行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)問題。課程還結(jié)合科研團(tuán)隊的研究成果介紹了電器技術(shù)的發(fā)展以及電器的智能化問題。