第1講-緒論和電器的熱源、溫升、散熱課件

電器原理

(PrincipleofElectricalApparatus)電氣工程及其自動(dòng)化教研室張文義課程要求閉卷筆試成績占80%，平時(shí)成績占20%。出勤率少于2/3取消考試資格。參考教材《電器學(xué)》：夏天偉、丁明道《電器原理及應(yīng)用》：張冠生

相關(guān)刊物：《低壓電器》、《高壓電器》、《繼電器》主要內(nèi)容電器的發(fā)熱與電動(dòng)力、電弧與電接觸、電磁機(jī)構(gòu)等理論基礎(chǔ)。低壓電器、高壓電器、組合電器和成套電器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、主要技術(shù)參數(shù)與以及有關(guān)的設(shè)計(jì)選用方法。課程地位有電的地方就需要電器屬于電機(jī)與電器學(xué)科與家電不同，本課程中的電器屬于強(qiáng)電

第1講內(nèi)容緒論電器的發(fā)熱與電動(dòng)力電器的允許溫度和溫升電器的散熱與綜合散熱系數(shù)緒論第一節(jié)電器的用途與分類

用途：變換、檢測、控制、保護(hù)、調(diào)節(jié)和傳遞信息分類：1）按職能區(qū)分，有開關(guān)電器、保護(hù)電器、控制電器和調(diào)節(jié)器。2）按電壓高低和結(jié)構(gòu)工藝區(qū)分，有高壓電器、低壓電器、自動(dòng)電磁元件、成套電器。3）按元件與系統(tǒng)的關(guān)系區(qū)分，有配電電器、控制電器和弱電電器。4）按操作方式區(qū)分，有手動(dòng)電器和自動(dòng)電器5）按使用場所和工作條件區(qū)分，有一般工業(yè)用電器、礦用及化工用防爆電器、船用電器、航空及航天用電器和牽引電器等

主令電器繼電器接觸器刀開關(guān)熔斷器斷路器緒論第二節(jié)電器在電力系統(tǒng)中的作用

緒論第三節(jié)

電力系統(tǒng)對電器的要求、電器的主要參數(shù)及正常工作條件

Un>3kV以上為高壓電器，Un~<1200V和Un-<1500V以下為低壓電器一、對電器的要求及表征這些要求的參數(shù)

安全可靠的絕緣

必要的載流能力

較高的通斷能力

良好的機(jī)械性能

必要的電壽命

完善的保護(hù)功能

緒論二、電器的正常工作條件周圍環(huán)境溫度海拔高度相對濕度其他條件緒論第四節(jié)電器的發(fā)展過程和展望伴隨著電能生產(chǎn)而出現(xiàn)和發(fā)展電源—電器—電動(dòng)機(jī)—工作機(jī)手動(dòng)電器、自動(dòng)電器有觸點(diǎn)電器、無觸點(diǎn)電器低壓電器、高壓電器我國的電器工業(yè)從20世紀(jì)50年代開始迅速發(fā)展阿繼、上無八、許繼、正泰、桂林165廠、天水國際著名擁有電器產(chǎn)品的公司：施奈德、西門子、ABB、羅克韋爾緒論第五節(jié)

本課程的任務(wù)

學(xué)習(xí)對象：電類專業(yè)中非電器制造專業(yè)任務(wù)：學(xué)習(xí)各種電器的共性問題—電器的理論基礎(chǔ)，以及工業(yè)上常用的高壓電器和低壓電器的結(jié)構(gòu)及工作原理。通過學(xué)習(xí)本課程應(yīng)達(dá)到下列要求：1)掌握電器中發(fā)熱和電動(dòng)力、電接觸和電弧、電磁機(jī)構(gòu)的概念、原理和相關(guān)計(jì)算。2)掌握低壓電器和高壓電器的工作原理、結(jié)構(gòu)、選擇及應(yīng)用。

第一篇電器理論基礎(chǔ)

TheoryBasisofElectricalApparatus

工作原理多種多樣，涉及學(xué)科十分寬廣。第一章電器的發(fā)熱和電動(dòng)力generatingheatandelectricpowerofelectricalapparatus電器的載流系統(tǒng)伴隨著熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)，短路時(shí)二者會損壞電器，引起災(zāi)害。

第一節(jié)電器中的基本熱源Basicheat-sourceinelectricalapparatus

直流：載流體中的能量損耗交流：載流體中的能量損耗、鐵損和電介質(zhì)損耗一、導(dǎo)體通過電流時(shí)的能量損耗

第一篇電器理論基礎(chǔ)直流時(shí)交流時(shí)集膚效應(yīng)：載流體通交變電流時(shí)，越接近導(dǎo)體表面，電流密度值越大，相位越超前。第一篇電器理論基礎(chǔ)a)電流密度的分布

b)電流相位分布

臨近效應(yīng)：當(dāng)構(gòu)成回路的二平行導(dǎo)線通過交變電流時(shí)，其磁場間的相互作用也會使導(dǎo)線截面內(nèi)的電流密度分布不均勻。第一篇電器理論基礎(chǔ)a)兩電流異向

b)兩電流同向

附加損耗系數(shù)第一篇電器理論基礎(chǔ)二、非載流鐵磁質(zhì)零部件的損耗

鐵損：非載流鐵磁質(zhì)零部件在交變電磁場作用下產(chǎn)生的損耗PFe，包含磁滯損耗Pn和渦流損耗Pe兩部分

第一篇電器理論基礎(chǔ)三、電介質(zhì)損耗

電介質(zhì)損耗：在交變電磁場中，絕緣層內(nèi)出現(xiàn)的損耗第二節(jié)電器的允許溫度和溫升permittingtemperatureandtemperatureriseofelectricalapparatus

第一篇電器理論基礎(chǔ)電器中損耗的能量所轉(zhuǎn)換的熱能=散熱+升溫對導(dǎo)電材料機(jī)械強(qiáng)度方面：電器的極限允許溫度<軟化點(diǎn)

電接觸方面：減小膜層和接觸電阻對絕緣材料按耐熱能力分級決定電器各類零部件工作性能的是溫度考核電器質(zhì)量的是溫升

溫升：零部件溫度與周圍介質(zhì)溫度之差第一篇電器理論基礎(chǔ)第一篇電器理論基礎(chǔ)第三節(jié)電器的散熱與綜合散熱系數(shù)

eliminatingheatandsynthesiseliminatingheatcoefficientofelectricalapparatus

電器的散熱方式：傳導(dǎo)、對流和輻射一、傳導(dǎo)

熱能從物體的一部分向另一部分，或從一物體向與之接觸的另一物體傳遞的現(xiàn)象

溫差的存在是熱交換的充要條件

溫度梯度

第一篇電器理論基礎(chǔ)熱流密度

傳導(dǎo)的基本定律——傅立葉定律熱導(dǎo)率二、對流借液體或氣體粒子的移動(dòng)傳輸熱能的現(xiàn)象載流體表面的散熱

層流與紊流

第一篇電器理論基礎(chǔ)1—層流區(qū)2—紊流區(qū)對流散熱第一篇電器理論基礎(chǔ)三、輻射以電磁波轉(zhuǎn)移熱量的現(xiàn)象能穿越真空傳輸能量輻射的基本定律——斯忒藩-玻耳茲曼定律電器零部件的輻射散熱小，電弧的輻射散熱大四、綜合散熱系數(shù)綜合散熱系數(shù)KT可考慮三種散熱方式的作用。它在數(shù)值上相當(dāng)于每1m2發(fā)熱面與周圍介質(zhì)的溫差為1K時(shí)，向周圍介質(zhì)散出的功率，故