普通高等教育规划教材 电器学原理PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 电器的定义和分类 1

1.2 典型电器的结构原理 3

1.2.1 电磁式继电器 3

1.2.2 接触器 5

1.3 电器学的主要理论范畴 8

1.3.1 电器发热和电动力理论 8

1.3.2 电弧理论 9

1.3.3 电接触理论 9

1.3.4 电磁机构理论 9

1.4 开关电器技术的发展简史 10

1.5 我国电器制造事业的发展 12

第2章 电器导体的热计算 14

2.1 电器中的热源 14

2.1.1 电阻损耗 14

2.1.2 铁磁损耗 17

2.1.3 介质损耗 18

2.2 电器中的散热形式 19

2.2.1 热传导 19

2.2.2 热对流 22

2.2.3 热辐射 23

2.3 电器的允许温升及电器热稳定性 24

2.3.1 电器的允许温升及相关标准 24

2.3.2 电器的热稳定性 31

2.4 电器表面稳定温升计算及分布 31

2.4.1 电器表面稳定温升计算—牛顿公式 31

2.4.2 电器典型部件的稳定温升分布 33

2.5 不同工作制下电器的热计算 37

2.5.1 长期工作制 37

2.5.2 短时工作制 39

2.5.3 反复短时工作制 41

2.6 短路电流下的热计算 42

思考题与习题 45

第3章 电器中的电动力计算 46

3.1 电器中的电动力 46

3.2 电器电动力计算基本理论 46

3.2.1 能量平衡法计算电动力 46

3.2.2 毕奥-萨伐尔定律计算电动力 47

3.3 电器中典型结构的电动力计算 48

3.3.1 导体回路对电动力的影响及回路因数 48

3.3.2 导体截面对电动力的影响及截面因数 51

3.3.3 载流导体与导磁体间的电动力 53

3.4 正弦交流下的电动力 56

3.4.1 单相正弦交流下的电动力 56

3.4.2 三相正弦交流下的电动力 57

3.5 短路电流下的电动力 59

3.5.1 单相短路时导体承受的电动力 59

3.5.2 三相对称短路时导体承受的电动力 61

3.6 电器的电动稳定性 61

思考题与习题 63

第4章 电弧基础理论 64

4.1 气体放电的物理基础 64

4.1.1 电离和激励 64

4.1.2 气体电离方式 65

4.1.3 气体消电离及其主要形式 67

4.1.4 气体放电的几个阶段 68

4.1.5 气体间隙的击穿理论 71

4.2 真空放电的物理基础 74

4.2.1 真空间隙的电击穿与真空绝缘破坏机理 74

4.2.2 真空击穿的主要影响因素 76

4.3 电弧物理特性 78

4.3.1 电弧的产生 78

4.3.2 电弧的伏安特性 79

4.3.3 电弧外观 80

4.3.4 电弧的组成 81

4.3.5 弧柱温度 83

4.3.6 弧柱直径 83

4.3.7 电弧的弧根和斑点 84

4.3.8 电弧的等离子流 85

4.3.9 电弧的能量平衡 86

4.4 直流电弧特性 89

4.5 交流电弧的介质恢复过程与电压恢复过程 91

4.5.1 交流电弧的伏安特性 91

4.5.2 电弧电压对交流电路电流的影响 93

4.5.3 交流电弧能量的计算 96

4.6 交流电弧弧隙中的介质恢复 97

4.6.1 弧隙中的介质恢复过程 97

4.6.2 开关电器弧隙的介质恢复强度特性 100

4.7 交流电弧弧隙中的电压恢复过程 103

4.7.1 恢复电压组成部分和工频恢复电压 103

4.7.2 理想弧隙时弧隙上的电压恢复过程 106

4.7.3 电弧参数对电压恢复过程的影响 112

思考题与习题 115

第5章 开关电弧的熄灭原理 116

5.1 直流电弧的熄灭原理 116

5.1.1 直流电路中的电弧能量和燃弧时间 116

5.1.2 直流电弧的熄灭原理 117

5.1.3 直流电弧的熄灭方法 117

5.1.4 电流转移原理 119

5.1.5 直流电弧开断时的过电压 122

5.2 交流电弧熄灭原理和熄灭条件 123

5.2.1 交流电弧的熄灭原理 123

5.2.2 交流电弧的熄灭条件 124

5.3 开关电器典型灭弧装置的工作原理 126

5.3.1 简单灭弧 126

5.3.2 磁吹灭弧装置 127

5.3.3 纵缝灭弧室 127

5.3.4 栅片灭弧室 129

5.3.5 固体产气灭弧装置 131

5.3.6 石英砂灭弧装置 132

5.3.7 油吹灭弧装置 132

5.3.8 压缩气体灭弧装置 134

5.3.9 真空灭弧装置 135

5.4 提高灭弧装置开断能力的辅助方法 137

5.4.1 弧隙两端并联低值电阻 138

5.4.2 附加同步开断装置 138

5.4.3 机械与半导体混合式开关 139

思考题与习题 140

第6章 开关电弧数学模型 141

6.1 电弧模型概述 141

6.2 气体介质电弧数学模型 143

6.2.1 气体介质电弧数学模型的分类 143

6.2.2 黑盒模型 143

6.2.3 经典的电弧模型 144

6.2.4 两种用于SF6断路器内的气体电弧模型 145

6.3 真空电弧数学模型 149

6.3.1 真空电弧的概述 149

6.3.2 真空电弧数学模型概述 150

6.3.3 真空电弧经典数学模型 151

思考题与习题 152

第7章 电接触理论 153

7.1 概述 153

7.1.1 电接触内表面的物理图景 153

7.1.2 电接触的基本结构类型 154

7.2 接触电阻 158

7.2.1 接触电阻理论 158

7.2.2 接触电阻计算 159

7.2.3 接触电阻的影响因素 164

7.3 接触导体温升 168

7.3.1 触头的发热 169

7.3.2 接触电阻与接触电压降 172

7.4 触头间的电动力 174

7.5 触头闭合过程的振动分析 176

7.6 触头熔焊 179

7.7 触头的质量转移和电磨损 182

7.8 电接触材料 188

7.8.1 触头材料的要求和分类 188

7.8.2 触头材料的选用原则 192

7.8.3 栓接触头材料的选用原则 194

7.8.4 触头材料的发展趋势 196

思考题与习题 196

第8章 电磁系统磁路计算基础 198

8.1 概述 198

8.1.1 电磁系统的典型结构和基本特性 199

8.1.2 电磁系统计算的基本任务及其计算方法 203

8.2 磁路的基本概念及磁路方程 204

8.2.1 磁路的基本概念 204

8.2.2 磁路的基本定律及磁路方程 204

8.2.3 拉普拉斯场量的对偶关系 205

8.3 气隙磁导计算 205

8.3.1 气隙的磁导定义 206

8.3.2 气隙磁导的计算方法 206

8.4 直流磁路计算 211

8.4.1 直流磁路特点及其求解方法 211

8.4.2 直流磁路方程的建立 212

8.4.3 不计漏磁通的无分支磁路计算 213

8.4.4 考虑漏磁时的U形磁路 215

8.4.5 复杂磁路的计算 217

8.5 含有永久磁铁的磁路计算 222

8.5.1 永久磁铁的工作曲线 222

8.5.2 永久磁铁的工作点及其等效处理 224

8.6 交流磁路计算 227

8.6.1 交流磁路的特点 227

8.6.2 交流磁路的基本概念 228

8.6.3 交流磁路分析与计算 230

思考题与习题 232

第9章 电磁系统的吸力计算 234

9.1 磁场能量与电磁力的基本关系 234

9.1.1 磁场的能量 234

9.1.2 能量转换与电磁力的普遍公式 235

9.1.3 电磁能量的图解表示 237

9.1.4 计算电磁力的实用能量公式 238

9.1.5 对漏磁力的分析 239

9.2 麦克斯韦电磁吸力公式 240

9.2.1 麦克斯韦公式的导出 240

9.2.2 麦克斯韦公式与能量平衡公式 242

9.3 恒磁动势与恒磁链条件下的吸力特性 242

9.4 交流电磁系统电磁吸力的特点与分磁环原理 245

9.4.1 交流电磁系统电磁吸力的特点 245

9.4.2 分磁环的概念 245

9.4.3 分磁环工作的分析 246

9.4.4 分磁环和磁极端面参数的设置 247

9.4.5 三相交流电磁系统的吸力 248

9.5 静态吸力特性与反力特性的配合 249

9.6 动态吸力特性的分析计算 252

9.6.1 直流并励电磁系统的动态特性 252

9.6.2 交流电磁系统的动态特性 260

思考题与习题 262

第10章 电器中场的计算基础 264

10.1 电器中电场计算基础及应用 264

10.1.1 电器中的电场问题 264

10.1.2 泊松方程的有限元离散格式 264

10.1.3 空间单元分析 268

10.1.4 代数方程的合成 271

10.1.5 边界条件的处理 273

10.2 电器中磁场计算基础及应用 275

10.2.1 电器中的磁场问题 275

10.2.2 三维静磁场矢量位有限元分析 276

10.3 电器中温度场计算基础及应用 283

10.3.1 电器中的温度场问题 283

10.3.2 热传导方程和边界条件 284

10.3.3 稳态温度场有限元方法 286

思考题与习题 290

第11章 电器试验技术 291

11.1 电器温升试验 292

11.1.1 温升试验的试验要求和方法 292

11.1.2 温升的测量 292

11.2 动热稳定试验 295

11.3 电器电弧试验 297

11.3.1 电弧形态的观测 297

11.3.2 电弧等离子体参数的诊断 298

11.4 动作特性试验 298

11.4.1 低压电器的动作特性试验 299

11.4.2 高压开关的动作特性试验 300

11.5 电器的通断能力试验 300

11.6 绝缘试验 304

思考题与习题 306

参考文献 307