最新电器原理与应用 1-1 电器基础教学讲义ppt.ppt

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1、电器原理与应用1-1电器基础电器，是所有电工器械的简称，但不包括电机；电器，简单的说，就是各种电路的“开关”，可通过控制信号，控制电路的接通和分断；工业所说的电器:是指能够根据外界施加的信号或要求，自动或手动地接通和分断电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电量对象的变换、检测、控制、保护、调节和传递信息用的电气器件；早在清朝的时候“电”科学传入中国，当时称作电气（据说是相对于以前的蒸汽）。简单讲，电气就是电，而且是强电，与弱电（电子，通信等）相对。什么是电器刀闸起隔离作用简单的电器控制ABCM3~自保持停止按钮起动按钮考虑：小电

2、流控制大电流机械电器面临的问题电子电器的局限性第一篇电器的理论基础主要内容本篇主要研究电器的共性问题电器的要求、参数和工作条件电器的发热与电动力电接触与电弧理论电磁机构理论对电器设备的要求和表征这些要求的参数安全可靠的绝缘主要参数：额定电压、最高工作电压、工频试验电压和冲击试验电压绝缘老化，安全距离等必要的载流能力额定电流、故障电流下的温升，电动力可能引起的机械损伤主要参数：额定电流、热稳定电流和动稳定电流等。较高的通断能力主要参数：接通电流、分断电流和通断电流（或容量等）。良好的机械性能机械寿命必要的电寿命触头的电寿命完善的保护功能故障检

3、测、故障保护（自身保护，系统保护）电器设备的工作条件环境温度最高、最低工作温度（高温考虑温升、额定电流；低温考虑油、润滑剂等）（长期工作温度与绝缘寿命、橡胶等使用寿命的关系）海拔高度高压电器使用环境的海拔高度为1000m低压电器使用环境的海拔高度为2000m高海拔地区：气压低，散热能力和耐压都有下降（青藏铁路，航空电器）相对湿度（金属件等锈蚀，绝缘材料受潮，海运，东南亚地区）其他条件影响电器工作的其他条件尚有污染等级、振动、介质中是否含易爆气体以及是否有风霜雨雪等天气条件。第一章电器的发热与电动力各种电器设备都有载流系统，因而都会有热效应电

4、动力效应在故障情况下，这两种效应有可能导致设备破坏；发热对设备的限制；（电机、电器例子）本章主要讨论发热过程和载流体受到的电动力的计算方法，以及载流体在大电流下热稳定性和电动稳定性。第一节电器中的基本热源电器中热源有：1.铜耗：导体通过电流产生的热损耗2.铁耗：铁磁材料在交流磁场下产生的铁损耗3.介质损耗:绝缘体内的介质损耗4.机械损耗:机械摩擦等产生的热源机械摩擦产生的热损耗相比其它三种较小，常不考虑，本节只介绍其它三种热源产生的机理与计算方法。1.导体通过电流时的能量损耗当导体通过电流I时，其中的能量损耗为：R：导体电阻t：通电时间I：

5、交流电时为有效值电阻值R会随温度的变化而变化注意二点集肤效应和邻近效应电阻A、l：分别为导体的横截面积和长度；ρ：导体材料的电阻率，该值与温度有关，一般采用如下计算公式：ρ0：导体材料0°C时的电阻率；αβγ：分别为电阻系数。工程上：当导体温度变化较大时，必须考虑电阻随温度变化的影响!电阻值R会随温度的变化而变化考虑材料和尺寸大致：100度温升，铜线电阻变化39%集肤效应和邻近效应a.电流密度b.电流相位a.电流反向b.电流同向集肤效应当一正方形截面导体通入交流电时，电流密度分布会向边界集中。集肤效应导致电阻增大。邻近效应构成回路的二平行导

6、线通过交流电流时，由于磁场间的相互作用，出现导线电流分布不均附加涡流损耗（周围的交变磁场变化）考虑集肤效应和邻近效应的计算由于集肤效应和邻近效应的出现，在计算交流电的损耗时要比通入同样电流的直流电的损耗大。具体在计算时可以先在不考虑这两种效应的基础上计算，然后用乘一附加损耗系数Ka来校正。Ka=Ks×KnKs：集肤效应影响系数，Kn：邻近效应影响系数。具体数值可通过查阅手册得到。2.非载流铁磁质零部件的损耗非载流铁磁材料在交变电磁场的作用下产生的损耗成为铁损PFe,包含磁滞损耗Pn和涡流损耗Pe两部分，即：PFe=Pn+Pef：电源频率Bm

7、：铁磁材料中的磁感应强度幅值ρ：铁磁材料的密度V：铁磁材料零部件体积σn、σe：磁滞损耗系数和涡流损耗系数，与材料有关，可以查表得到。磁场的特性，铁磁材料选型，铁磁材料一般不做导体，铁耗对动态性能的影响3.电介质损耗在交变电磁场的作用下，绝缘层内将出现电介质损耗：其中：ω：电压的角频率；C：绝缘层的电容；U：绝缘件上的电压；tanδ：绝缘材料介质损耗角的正切。介质损耗角与材料的品种规格、温度、环境以及处理工艺有关，可以在有关手册中查到。第二节电器的允许温度和温升电器产生的热量通过表面，散发到周围的环境中；电器本身的温度升高；（温升，热容量，

8、短期，长期）第二节电器的允许温度和温升温度超过极限后产生的影响会使金属导体变形，影响正常工作；材料机械强度下降；软化点：极限强度开始明显下降的温度加剧电器中电接触表面与周围大气中