電器理論基礎

本書詳細的論述了電器中的發熱理論、電動力理論、電接觸理論、電弧理論和電磁機構理論的基本概念、基本原理、分析計算方法，以及各種影響因素。在介紹基礎理論的同時，增加了有限元温度場計算、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、電磁機構動態計算、零電流分斷技術相關內容，這些內容都是近年來電器研究中的熱點問題。書中還介紹了電器技術的發展與電器的智能化，圖文並茂、理論聯繫實際。 本書詳細的論述了電器中的發熱理論、電動力理論、電接觸理論、電弧理論和電磁機構理論的基本概念、基本原理、分析計算方法，以及各種影響因素。 在基礎理論部分，針對教學過程中學生的實際情況做了修改，簡化了繁瑣的公式推導，增加了解題步驟，書中還增加了圖片的比重，使學生更加易於理解。在介紹基礎理論的同時，增加了有限元温度場計算、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、電磁機構動態計算、零電流分斷技術相關內容，這些內容都是近年來電器研究中的熱點問題。這些內容可以作為本科生教材的提高部分，也可以作為電 器專業研究生的教材使用。書中還介紹了電器技術的發展與電器的智能化，圖文並茂、理論聯繫實際。 本書可作為高等學校電氣工程及其自動化、自動化等專業的教材和教學參考書；也可作為電器專業研究生的教材和教學參考書。本書對於從事電器設計、製造、試驗、運行方面的工程技術人員具有一定的參考價值，也可以作為電氣工程技術人員的培訓教材使用。 ^[1] 

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典型電器的結構原理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範疇14

1.3.1電磁機構理論14

1.3.2電弧理論15

1.3.3電接觸理論16

1.3.4發熱理論16

1.3.5電動力理論17

1.4電器技術的發展與展望17

1.4.1電器技術的發展17

1.4.2電器的智能化與智能電器18

第2章 電器的發熱理論22

2.1電器的發熱現象22

2.2電器的散熱27

2.3電器的允許温升33

2.4電器的穩定温升計算35

2.5典型電器的温升計算38

2.6不同工作制下電器的温升40

2.7電器的熱穩定性43

2.8採用有限元軟件計算電器的温升45

2.8.1交流電磁閥電磁熱耦合計算模型47

2.8.2實驗驗證與仿真分析50

2.9小結52

2.10思考題與習題52

第3章 電器的電動力理論54

3.1電器中的電動力現象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典型導體間的電動力58

3.3.1採用比奧-沙伐定律計算電動力58

3.3.2採用能量平衡原理計算電動力61

3.3.3導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電器的電動穩定性71

3.7小結73

3.8思考題與習題73

第4章 電器的電接觸理論75

4.1電器中的電接觸現象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接觸區域的熱效應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110

4.10思考題與習題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生過程121

5.3.2電弧的近極區和弧柱區特性122

5.3.3電弧的温度124

5.3.4電弧的直徑與斑點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交流電弧的介質恢復過程144

5.5.4交流電弧的電壓恢復過程150

5.5.5交流電弧的熄滅條件157

5.6開關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斷控制技術174

5.7.1零電流分斷控制原理分析174

5.7.2零電流分斷控制原理的實現175

5.7.3零電流分斷控制原理的實驗研究176

5.8小結181

5.9思考題與習題181

第6章 電器的電磁機構理論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似穩電磁場188

6.3典型電磁系統的結構原理與基本特性189

6.3.1電磁系統的結構原理189

6.3.2電磁系統的分類190

6.3.3電磁系統的基本特性192

6.4磁路與磁導的計算194

6.4.1磁路的基本概念194

6.4.2氣隙磁導的計算198

6.5直流電磁系統的分析與計算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佈情況211

6.5.3直流磁路的計算214

6.6交流電磁系統的分析與計算219

6.6.1交流磁路的特點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交流電磁系統的吸力特點與分磁環原理239

6.8電磁系統的動態特性243

6.8.1直流電磁系統的動態特性243

6.8.2交流電磁系統的動態特性250

6.8.3採用“場”“路”結合的交流電磁系統的動態特性仿真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永磁磁路的計算實例270

6.10小結273

6.11思考題與習題274

參考文獻277