电器基础理论

序

前言

第1章绪论1

1.1电器的定义和分类1

1.1.1按电压高低和工艺结构特点分类1

1.1.2按电器的执行机能分类2

1.1.3按电器的使用场合及工作条件

分类2

1.1.4按电器的用途分类2

1.1.5按电流种类分类3

1.2电器在电力系统中的作用3

1.3典型电器的基本原理4

1.3.1电磁继电器4

1.3.2接触器6

1.3.3电器基础理论的范畴8

1.4电器技术的发展现状及展望8

1.5中国电器制造业的发展概况10

第2章电器的发热理论12

2.1概述12

2.2电器的极限允许温升13

2.2.1表达形式13

2.2.2制定电器零部件极限允许温升的

原则13

2.3电器的热源14

2.3.1电阻损耗14

2.3.2铁磁损耗16

2.3.3介质损耗17

2.4电器中的热传递形式18

2.4.1热传导18

2.4.2热对流20

2.4.3热辐射21

2.5电器表面稳定温升计算——牛顿

公式22

2.6不同工作制下电器的热计算24

2.6.1长期工作制24

2.6.2短时工作制27

2.6.3反复短时工作制28

2.7电器典型部件的稳定温升分布29

2.7.1外包绝缘层的均匀截面导体29

2.7.2空心线圈30

2.7.3变截面导体31

2.8短路电流下的热计算和电器的

热稳定性34

习题35

第3章电器的电动力理论37

3.1电器的电动力现象37

3.1.1两平行载流导体间的电动力37

3.1.2载流环形线圈或U形回路所受的

电动力37

3.2电动力的计算方法38

3.2.1毕奥沙伐尔定律39

3.2.2能量平衡法39

3.2.3电动力的数值计算40

3.2.4回路因数与截面因数的基本

概念41

3.2.5电动力沿导线的分布45

3.3交流稳态电流下的电动力46

3.3.1单相交流电流下的电动力46

3.3.2三相交流电流下的电动力47

3.4短路电流下的电动力49

3.4.1单相系统短路时的电动力49

3.4.2三相系统短路时的电动力50

3.5电器的电动稳定性51

习题52

第4章电弧的基本理论53

4.1概述53

4.2气体放电的物理基础53

4.2.1电离和激励53

4.2.2电离方式54

4.2.3消电离方式56

4.2.4气体放电的几个阶段58

4.2.5气体间隙的击穿理论60

4.3电弧的物理特征63

4.3.1生弧条件63

4.3.2电弧的形成64

4.3.3电弧的分类66

4.3.4电弧的组成67

4.3.5电弧的表征方法70

4.3.6电弧的等离子体喷流73

4.3.7电弧的能量平衡74

4.4直流电弧的特性和熄灭原理77

4.4.1直流电弧的伏安特性77

4.4.2直流电弧的熄灭原理80

4.4.3直流电弧熄灭时的过电压84

电器基础理论目录4.5交流电弧的特性86

4.5.1交流电弧的伏安特性86

4.5.2交流电弧对电路的影响88

4.5.3交流电弧能量的计算96

4.6交流电弧的熄灭原理97

4.6.1弧隙的介质恢复过程98

4.6.2弧隙的电压恢复过程104

4.6.3交流电弧的熄灭条件114

4.7交流电弧的灭弧方法116

4.7.1简单开断灭弧116

4.7.2磁吹灭弧116

4.7.3纵缝灭弧117

4.7.4栅片灭弧117

4.7.5固体产气灭弧118

4.7.6石英砂灭弧119

4.7.7油灭弧119

4.7.8压缩空气灭弧121

4.7.9SF6气体灭弧121

4.7.10真空灭弧125

4.7.11无弧分断129

习题131

第5章电接触理论132

5.1电接触的分类和要求132

5.1.1电接触的定义132

5.1.2电接触的分类132

5.1.3电器对电接触的要求136

5.2接触电阻理论及其计算137

5.2.1接触电阻的定义及组成137

5.2.2收缩电阻理论139

5.2.3表面膜电阻理论144

5.2.4接触电阻的工程计算方法149

5.2.5接触电阻的影响因素150

5.3电接触的热效应153

5.3.1φθ理论153

5.3.2收缩区中的温度分布156

5.3.3焦耳热对收缩电阻的影响157

5.3.4清洁对称接触的RjUj静特性159

5.3.5收缩区的热时间常数161

5.3.6接触导体稳定温升分布与接触点

最高温升计算162

5.4触头闭合过程的机械振动163

5.4.1触头机械振动的物理过程163

5.4.2触头机械振动参数的定量计算165

5.4.3减轻触头机械振动的方法167

5.5触头间的电动斥力168

5.5.1触头间电动斥力的产生168

5.5.2触头间电动斥力的计算168

5.5.3触头的动稳定性169

5.6触头熔焊与焊接力170

5.6.1触头的熔焊170

5.6.2触头的焊接力171

5.6.3减轻触头熔焊的方法172

5.7触头的磨损173

5.7.1触头磨损的种类173

5.7.2桥磨损173

5.7.3电弧磨损175

5.8滑动电接触理论176

5.8.1滑动电接触的特殊性176

5.8.2载流摩擦磨损概述177

5.8.3滑动电接触的载流179

5.8.4滑动电接触的摩擦180

5.8.5滑动电接触的磨损180

5.8.6滑动电接触的润滑182

5.8.7滑动电接触材料183

5.9电接触材料184

5.9.1电接触材料的分类184

5.9.2开关电器对触头材料的基本

要求184

习题187

第6章电磁系统的磁路计算188

6.1概述188

6.2磁路计算的基本原理188

6.3气隙磁导的计算190

6.4直流磁路计算196

6.5交流磁路计算199

6.5.1交流磁路的特点199

6.5.2交流并励电磁铁的磁路计算200

6.6永磁磁路计算202

习题204

第7章电磁铁的特性计算205

7.1电磁铁的吸力计算205

7.1.1直流电磁铁的吸力计算205

7.1.2交流电磁铁的吸力计算206

7.2电磁铁的吸力特性及其与反力特性的

配合207

7.2.1电磁铁的吸力特性207

7.2.2电磁铁的反力特性210

7.2.3吸力特性与反力特性的配合211

7.3电磁铁的动态特性211

7.3.1直流电磁铁的动态特性212

7.3.2交流电磁铁的动态特性214

习题215

第8章电器的机构理论216

8.1高压断路器的结构及其工作原理216

8.2高压断路器机械操动系统的基本

结构218

8.3高压断路器的操动机构219

8.3.1高压断路器对操动机构的基本

要求219

8.3.2操动机构的分类及其工作原理221

8.4高压断路器的传动机构与提升机构235

8.4.1高压断路器的传动机构235

8.4.2高压断路器的触头提升机构241

8.5高压断路器触头的运动特性和缓冲

装置243

8.5.1高压断路器触头的运动特性243

8.5.2高压断路器机构的缓冲器246

8.6操动机构的出力特性及其与断路器

负载特性的配合250

8.6.1操动机构的出力特性250

8.6.2断路器的负载特性251

8.6.3操动机构与断路器的特性配合252

习题254

第9章智能电器255

9.1智能电器的基本概念255

9.1.1智能化是开关电器发展的必然

趋势255

9.1.2智能电器的物理描述255

9.1.3智能电器的功能256

9.1.4智能电器的一般结构257

9.2智能电器领域的研究热点及其发展

趋势261

习题268

附录电器电磁场的有限元分析269

一、电磁场的基础理论270

二、电磁场有限元法的基本原理277

三、利用仿真软件求解电磁场问题289

参考文献295 2100433B

机 械 工 业 出 版 社本书是“十三五”国家重点出版物出版规划项目之一。全书共分9章，主要介绍开关电器的基础理论、基本原理和基本计算方法，内容包括电器的发热理论、电动力理论、电弧理论、电接触理论、电磁系统理论及电器的机构理论等内容，并针对当前智能电器领域的研究热点问题进行了简要介绍。

本书从电气工程及其自动化专业的教学实际出发，注重学生实践能力的培养，可作为高等院校电气工程及其自动化专业及相关专业本科生教材，也可供高职高专院校有关专业师生及从事高低压电器设计、制造、试验和运行方面的人员参考。

• 配套教材

《电路基础理论》的配套教材是《电路基础理论学习指导书》。

• 课程资源

《电路基础理论》配备了教师资源的电子教案 、四个附录资源。

基本信息

景观设计基础理论，ISBN：9787564136475，作者：王祝根，张青萍 著

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通过设地下室和架空地板，使相应于基底处的自重应力与水压力之和来补偿建筑物的基底压力，如果基底压力p恰好等于自重应力与水压力之和Pc时，基底附加应力为零。从理论上讲，如果施工过程中基底中的有效应力与水压力无任何变化，则地基不会发生任何沉降，也不会发生承载力问题。补偿作用分为欠补偿、等补偿和超补偿。当P>Pc时为欠补偿，当P=Pc时为等补偿，当P 浮基础适用条件

在高压缩性土层的河床上建造挡水建筑物时，设计人员往往会遇到这样的情况：按天然地基基础的常规做法进行设计计算，结果地基承载力不足，但相差又不是很多，致使计算无法通过；或建筑物在软土地基上产生差异沉降和倾斜。遇到这种情况，不少设计人员选择了放弃天然地基基础而改用人工地基基础，例如，采用桩基础，这种处理方法当然无可厚非，桩基础作为深基础的一种形式，能较好地适应各种工程地质条件、工程要求和荷载情况，通过具有承载力大，稳定性好，绝对变形和相对变形值小，特别是变形速率小，收敛快等工程特性，使用范围广泛。但是这时如能运用补偿原理，设计中基础、上部结构、地基土综合考虑，充分发挥天然地基的承载力，补偿性基础不失为一种更简便、更经济的好方法。当建筑物地基为高压缩性土层或软弱土层时，在建筑荷载作用下， 采用通常的浅基础方案，地基因承载力不足可能产生局部破坏，建筑物的沉降，尤其是沉降差又超过允许值，且一般地基加固措施仍难同时满足建筑物对地基的强度和变形的要求，或不够经济时，可采用补偿性基础。通过建筑物的重量的补偿和基础与周围土体的共同作用将地基沉降控制为某一允许值，并改善基底反力分布的不均匀性，减少基础的沉降差，得到比较经济合理的设计 。

浮基础施工

补偿性基础的施工方案如何实施，此问题应在设计中予以考虑。由于施工条件，基础箱体常采用预制浅沉井结构，但绝非通常的沉井深基础，为保证基础沉井与周围土体能协同抵抗挡水压力， 井壁外侧不得设置减阻台阶， 而且沉降结构的强度还应考虑上部结构施加后， 刚度未形成前，基础整体受力的最不利情况，以及基础倾斜所产生的土抗力作用。通常明挖深的基坑，土层卸荷膨胀所产生的再压缩量占最终沉降量的比重较大，对于需要控制沉降的补偿性基础，必须采取以下措施：一般施工前，先期人为降低地下水位，既增加土层的预压力，又利于沉井就位过程中清除井内土体时，停止刃脚下基土出现渗流破坏；其次，沉井达到设计高程后，迅速封底，井内注水，避免沉井上浮；最后，随着上部结构荷载的陆续增加，逐步抽空沉井，并相应控制降水，以维持对土层的附加压力不超过设计工况。此外，也可以在基底打摩擦桩以抑制基坑卸荷膨胀 。2100433B