電器學(xué)習(xí)題解答

1、第一章 思考題1. 電器發(fā)熱和冷卻的過程遵循什么規(guī)律？遵循指數(shù)規(guī)律2. 電器發(fā)熱的允許溫升和穩(wěn)定溫升在概念上是否相同？允許溫升是保證電器絕緣不損壞、機械強度沒有明顯下降的最大溫升；穩(wěn)定溫升是電器長期工作達到穩(wěn)定狀態(tài)，溫度不再升高時的溫度。允許溫升要比穩(wěn)定溫升高。3. 在電器中，發(fā)熱時間常數(shù)與冷卻時間常數(shù)是否相同?在整個發(fā)熱過程中，發(fā)熱時間常數(shù)T是否變動？為什么？兩者是不同的，在整個發(fā)熱過程中，T=cmKTA，比熱容c和綜合散熱系數(shù)KT會發(fā)生變化，因此T會發(fā)生變化，在發(fā)熱和冷卻過程中數(shù)值也就不同。但在計算時，我們可以認(rèn)為T是常數(shù)。4. 電器在短時工作制下為什么能提高負(fù)載能力？短時工作的時間為什么

2、要小于4倍熱時間常數(shù)才能提高負(fù)載能力？短時工作制的工作時間小于4倍的熱時間常數(shù)，在次時間內(nèi)電器溫升不會達到穩(wěn)定值，只要使電器短時通電末了的溫升等于長期工作通電時的穩(wěn)定溫升，就可以進行超載運行，從而提高負(fù)載能力。如果通電時間t=4T,t=0.98W，接近于穩(wěn)定溫升，就要按長期工作制處理，所以只要在小于4倍熱時間常數(shù)的情況才能提高負(fù)載能力。5. 反復(fù)短時工作制為什么能提高負(fù)載能力？在同樣的TD%下，一個電器的熱時間常數(shù)大，另一個熱時間常數(shù)小，兩者的過載能力是否相同？反復(fù)短時工作制是電器在通電和斷電交替循環(huán)的情況下工作，其中的斷電過程能夠散熱和冷卻，它的溫升始終不能達到長期工作的穩(wěn)定溫升，因此可以進

3、行超載運行。在反復(fù)短時工作的每個周期tT且周期數(shù)k時，過載能力只與通電保持率TD%有關(guān)，與時間常數(shù)無關(guān)，所以同樣的TD%下，兩個電器過載能力相同。6. 導(dǎo)體尺寸一定，通以直流或等效的交流電，在相同的散熱環(huán)境下，它們的發(fā)熱溫升是否相同？發(fā)熱溫升不相同。通以交流電時，要考慮集膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)產(chǎn)生的附加損耗，因此通以交流電，導(dǎo)體發(fā)熱溫升更大。7. 集膚效應(yīng)與臨近效應(yīng)的實質(zhì)是什么？交流電阻為什么比直流電阻要大？集膚效應(yīng)是交流電流通過導(dǎo)體時，中心部分產(chǎn)生的感生反電勢比外表部分的大，而使導(dǎo)體中心電流密度較小，好像電流都集中在表面一樣。交變電流的這種集膚效應(yīng)就使得交流電阻的阻值比較大。臨近效應(yīng)應(yīng)該是兩相鄰載

4、流導(dǎo)體間磁場相互作用使得兩導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電流分布不均勻。8. 兩根矩形母線排疊在一起通以交流電流是否會產(chǎn)生臨近效應(yīng)？如果一根母線通以交流電流并靠近鋼壁是否會產(chǎn)生臨近效應(yīng)？兩根矩形母線排疊在一起，可以認(rèn)為兩者之間無間距，母線或者導(dǎo)磁體連成一條磁通鏈，就不會有臨近效應(yīng)，一根母線通以交流電流靠近鋼壁會產(chǎn)生感應(yīng)電荷，因此會產(chǎn)生臨近效應(yīng)。9. 扁平母線和同樣截面積的圓導(dǎo)線，哪種載流量大？為什么？扁平母線載流量大。因為同樣的截面，扁平母線的周長比圓導(dǎo)線長，它的散熱面積也就大。10. 討論直流電壓線圈和電流線圈當(dāng)周圍介質(zhì)溫度不同時對溫升的數(shù)值有什么影響？直流電壓線圈是靠自身產(chǎn)生獨立的電磁場，他的阻抗本身比較大，

5、而電流線圈主要是由電路提供的，阻抗很小，對電路的影響不大，而環(huán)境溫度主要影響阻值的大小，所以當(dāng)周圍介質(zhì)溫度變化時，對電壓線圈的組織影響較大，因此對其溫升影響也較大。11. 試分析交流磁系統(tǒng)線圈發(fā)熱溫升。交流線圈表面溫升應(yīng)如何計算？對于其表面溫升，利用牛頓公式計算，對于交流磁系統(tǒng)要考慮附加損耗，是要乘上一個附加損耗對應(yīng)的系數(shù)。第二章 思考題1. 載流導(dǎo)體在導(dǎo)磁體附近為什么會受到力的作用？力的方向如何？運動到何處為止？因為載流導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場使得導(dǎo)磁體帶有磁性，導(dǎo)磁體產(chǎn)生的磁場使得載流導(dǎo)體受到點動力的作用，力的方向想著導(dǎo)磁體，運動到導(dǎo)磁體處為止。2. 試用能量平衡法求兩平行齊頭布置導(dǎo)體間的點動力，導(dǎo)

6、體長L，距離a，且La，并與畢奧-沙伐爾定律計算的結(jié)果進行比較。用能量平衡法：F=wx=12I12L1x+12I22L2x+I1I2MxL1,L2與x變化無關(guān)F=I1I2MxM=04a0L1dL10L2dL2=04aL2Mx=0L2aF=0LI1I22a用畢奧-沙伐爾定律：k1,2=2ld1+dl2-dlldk1,2=2ldF=04I1I2k1,2=0LI1I22a二者結(jié)果相同3. 載流導(dǎo)體常采用矩形母線，試分析平面布置寬邊相對和窄邊相對時的點動力和電動穩(wěn)定性。當(dāng)兩導(dǎo)體相隔空間c小于截面周長時，kc接近于1，此時寬邊或窄邊相對，點動力大小相同。當(dāng)c大于截面周長時，xy較小，kc也較小，點動力較

7、小，而抗彎矩W=bh26=xy26比窄邊相對時大，允許應(yīng)力=MW就?。∕相同），電動穩(wěn)定性較好；反之窄邊相對，點動力較大，電動穩(wěn)定性較差。4. 二矩形母線疊在一起，通以同向電流，文母線上是否作用點動力？從宏觀上來看，兩母線疊在一起，沒有間距，可以看作一根，因此不會產(chǎn)生點動力。補充題1. 試作畫并解釋直流電弧的動靜福安特性靜伏安特性，見課本P76圖3-19，由圖易看出，當(dāng)Ih增大時，Uh減小，及電弧電阻Rh=UhIh隨Ih的增大而減小，以原因在于當(dāng)Ih增大時，輸入電弧的功率UhIh增加，弧柱溫度升高，Rh減小。動伏安特性，間課本P78圖3-20，由于弧柱的溫度和直徑具有熱慣性，Ih增大（或減?。?/p>

8、時，Rh來不及減?。ɑ蛟龃螅?，使得Uh大于（或小于）新穩(wěn)態(tài)時的值。而當(dāng)dIhdt=時，弧柱的溫度和直徑保持不變，即Rh不變，此時的特性曲線就變成一條過零的直線。所以動態(tài)伏安特性隨著Ih變化的速度不同可以有無數(shù)條曲線。2. 試作畫并解釋氣體放電曲線。并解釋何謂自持放電？何謂非自持放電？氣體放電曲線見課本P62圖3-5，對于氣體放電過程，可以分為非自持放電階段（O-A-B-C區(qū)）和自持放電階段（C-D-E-F區(qū)）兩階段。在OA區(qū)，由于間隙中的電場強度過小，I隨U的下降而減??；在AB區(qū)，間隙中的電場強度不足以產(chǎn)生高電場發(fā)射和電場電離，帶點粒子僅由外界因素產(chǎn)生，且能全部到達陽極，所以I大小與U幾乎無關(guān)

9、；在BC區(qū)，間隙中的電場強度較大，自由電子可以產(chǎn)生電場電離，產(chǎn)生的正離子在陰極又可以產(chǎn)生二次發(fā)射，發(fā)射的電子繼續(xù)電離，所以I隨U的升高而增大。U上升至C點后，進入自持放電階段，在電場電離作用下，氣體先進入輝光放電區(qū)DE，U隨I的增加而下降，當(dāng)I增加到EF區(qū)時，放電形式就轉(zhuǎn)為弧光放電，此時主要是是熱電離。非自持放電：間隙中的自由電子是由外加因素產(chǎn)生的，出去外加因素，間隙中就沒有自由電子存在，就不能導(dǎo)電。自持放電：由電子通過電場電離產(chǎn)生離子，再由正離子通過二次發(fā)射產(chǎn)生電子這一往復(fù)作用維持間隙的放電。3. 何謂長?。亢沃^短??？何謂長弧滅弧法？何謂短弧滅弧法？試詳細(xì)敘述。當(dāng)Uh主要由弧柱區(qū)壓降決定時，就叫長??；而當(dāng)Uh主要由近極區(qū)壓降決定時，就叫短弧。長弧滅弧法是通過增加弧柱區(qū)電壓使Uh增大，再熄滅，可以通過增大弧柱電場強度、增大弧柱長度來實現(xiàn)。短弧滅弧法是通過增加近極區(qū)壓降使Uh增大，再熄滅，可以用金屬柵片將電弧隔成許多短弧來實現(xiàn)。4. 試解釋巴申曲線當(dāng)l=const時3，P變大（或減小）會產(chǎn)生兩種結(jié)果1) 帶電粒子數(shù)碰