電器學課后答案

1、電器學課后問答題總結(jié)第一章電器的發(fā)熱與電動力第二章點接觸與電弧理論第三章電磁機構(gòu)理論第四章低壓控制電器第五章配電電器A-/e 、. -Vf-第六章高壓斷路器第七章其他高壓電器第一章 電氣的發(fā)熱與電動力1.1 電器中有哪些熱源？它們各有什么特點？ 答：電器中的載流系統(tǒng)通過直流電流時，載流導體中損耗的能量便是電器的唯一熱源。 載流系統(tǒng)通過交變電流時，熱源包括：導體通過電流時的能量損耗、非載流鐵磁質(zhì)零部件的損耗（鐵損包括渦流損耗 和磁滯損耗 ）、電介質(zhì)損耗。交變電流導致銅損增大， 這是電流在到體內(nèi)分布不均勻所致。 集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)會帶來附加損耗。鐵損只在交變電流下才會出現(xiàn)。電介質(zhì)損耗介質(zhì)損耗角 與

2、絕緣材料的品種、規(guī)格、溫度、環(huán)境狀況及處理工藝有關(guān)。1.2 散熱方式有幾種？各有什么特點？答：熱傳導、對流、熱輻射。 熱傳導是借助分子熱運動實現(xiàn)的，是固態(tài)物質(zhì)傳熱的主要方式。 對流總是與熱傳導并存，只是對流在直接毗鄰發(fā)熱體表面處才具有較大意義。熱輻射具有二重性：將熱能轉(zhuǎn)換為輻射能，再將輻射能轉(zhuǎn)換為熱能，可以穿越真空傳輸能量。1.3 為什么決定電器零部件工作性能的是其溫度，而考核質(zhì)量的指標確實其溫升？ 答：電器運行場所的環(huán)境溫度因地而異， 故只能人為地規(guī)定一個統(tǒng)一的環(huán)境溫度， 據(jù)此再規(guī)定允 許的溫升 ，以便考核。1.4 在整個發(fā)熱過程中，發(fā)熱時間常數(shù)和綜合散熱系數(shù)是否改變？為什么？ 答：一般來說

3、，是改變的。但是在計算中，為了方便起見，假定功率P 為恒值，綜合散熱系數(shù)也是均勻的，并且與溫度無關(guān)，因此發(fā)熱時間常數(shù)也是恒定的。第二章 電接觸與電弧理論2.1 電弧對電器是否僅有弊而無益？答：否?；『?、電弧熔煉、弧光燈是專門利用它的設(shè)備，電器本身亦可借助它以 防止產(chǎn)生過高的過電壓和限制故障電流。2.2 電接觸和觸頭是同一概念么？答：否。賴以保證電流流通的到體檢的聯(lián)系稱為電接觸，是一種物理現(xiàn)象。 通過相互接觸以實現(xiàn)導電的具體物件稱為電觸頭 （簡稱觸頭） ，它是接觸時接通電路、 操作時因其相對運動而斷開或閉合電路的兩個或兩個以上的導體。2.3 觸頭有哪幾個基本參數(shù)？答：開距、超程、初壓力、終壓力。

4、2.4 觸頭大體上分為幾類？對它們各有什么基本要求？答：大體上分為連接觸頭和換接觸頭。對連接觸頭的要求：在其所在裝置的使用期限內(nèi)，應(yīng)能完整無損地長期通過正常工作電流 和短時通過規(guī)定的故障電流。電阻應(yīng)當不大且穩(wěn)定，既能耐受周圍介質(zhì)的作用，又能耐受 溫度變化引起的形變和通過短路電流時所產(chǎn)生的電動力此二者的機械作用。對換接觸頭的要求：電阻小而穩(wěn)定，并且耐電弧、抗熔焊和電侵蝕。2.5 觸頭的分斷過程是怎樣的？答：由于超程的存在， 觸頭開始分斷時， 電路并沒有斷開， 僅僅是動觸頭朝著與靜觸頭分離的方 向運動。這時，超程和接觸壓力都逐漸減小， 接觸點也減小。 及至極限狀態(tài)、 僅剩一個點接觸是， 接觸面積減

5、至最小， 電流密度非常巨大， 故電阻和溫升劇增。以致觸頭雖仍閉合， 但接觸處的金 屬已處于熔融狀態(tài)。此后，動觸頭繼續(xù)運動，終于脫離，但動靜觸頭間并未形成間隙，而由熔融 的液態(tài)金屬橋所維系著。 液態(tài)金屬的電阻率遠大于固體金屬的， 故金屬橋內(nèi)熱量高度集中， 使其 溫度達到材料的沸點，并隨即發(fā)生爆炸形式的金屬橋斷裂過程，觸頭間隙也形成了。金屬橋剛斷裂時， 間隙內(nèi)充滿著空氣或其他介質(zhì)及金屬蒸汽， 他們均具有絕緣性質(zhì)。 于是， 電流被瞬時截斷， 并產(chǎn)生過電壓， 將介質(zhì)和金屬蒸汽擊穿， 使電流以火花放電乃至電弧的形式重 新在間隙中流通。 此后，隨著動觸頭不斷離開靜觸頭以及各種熄弧因素作用， 電弧終將轉(zhuǎn)化為

6、非 自持放電并最終熄滅，使整個觸頭間隙稱為絕緣體，觸頭分斷結(jié)束。2.6 何為電離和消電離？他們各有哪幾種形式？答：電離： 電子獲得足以脫離原子核束縛的能量， 它便逸出成為自由電子，而失去電子的原子成 為正離子。電離有表面發(fā)射和空間電離兩種形式。 表面發(fā)射發(fā)生于金屬電極表面： 熱發(fā)射、 場致發(fā)射、 光發(fā) 射、二次電子發(fā)射?？臻g電離發(fā)生在觸頭間隙：光電離、碰撞電離、熱電離。消電離：電離氣體中的帶電粒子自身消失或失去電荷而轉(zhuǎn)化為中性粒子的現(xiàn)象。消電離：復合和擴散。2.7 電弧的本質(zhì)是什么？電弧電壓和電場是怎樣分布的？答：電弧是生成于氣體中的熾熱電流、 是高溫氣體中的離子化放電通道， 是充滿電離過程和

7、消電 離過程的熱電統(tǒng)一體。電弧電壓： 兩近極區(qū)壓降基本不變?；≈鶇^(qū)內(nèi)電場強度近乎恒值。2.8 試分析直流電弧的熄滅條件。答：熄滅直流電弧，必須消除穩(wěn)定燃弧點。2.9 試分析交流電弧的熄滅條件，并闡述介質(zhì)恢復過程和電壓恢復過程。答：交流電弧的熄滅條件：在零休期間，弧隙的輸入能量恒小于輸出能量，因而無熱積累；在電 流過零后，恢復電壓又不足以將已形成的弧隙介質(zhì)擊穿。介質(zhì)恢復過程：近極區(qū)：電弧電流過零后弧隙兩端的電極立即改變極性。在新的近陰極區(qū)內(nèi)外， 電子運動速度為正離子的成千倍， 故它們于剛改變極性時即迅速離開而移向新的陽極， 使此處僅 留下正離子。 同時， 新陰極正是原來的陽極，附近正離子并不多，

8、 以致難以在新陰極表面產(chǎn)生場 致發(fā)射以提供持續(xù)的電子流。 另外，新陰極在電流過零前后的溫度已降至熱電離溫度以下， 亦難 以借熱發(fā)射提供持續(xù)的電子流。因此，電流過零后只需經(jīng)過 0.11 ，即可在近陰極區(qū)獲得150250V的介質(zhì)強度。弧柱區(qū)：分為熱擊穿和電擊穿兩個階段。若弧隙取自電源的能量大于其散發(fā)出的能量，將迅速減小，剩余電流不斷增大，使電弧重新燃燒。熱擊穿。當弧隙兩端的電壓足夠高時，仍可能將弧隙內(nèi)的高溫氣體擊穿，重新燃弧。電擊穿。電壓恢復過程： 電弧電流過零后， 弧隙兩端的電壓將由零或反向的電弧電壓上升到此時的電源電 壓。這一電壓上升的過程成為電壓恢復過程，此過程中的弧隙電壓稱為恢復電壓。2.

9、10為什么熄滅電感性電路中的電弧要困難些？答：因熄滅電弧的最佳時機為零休期間，而此時，電壓最大，易于發(fā)生擊穿，發(fā)生電弧擊穿弧隙 介質(zhì)。2.11何謂近陰極效應(yīng)？它對熄滅哪一種電弧更有意義？答：電弧電流過零后弧隙兩端的電極立即改變極性。在新的近陰極區(qū)內(nèi)外，電子運動速度為正離子的成千倍，故它們于剛改變極性時即迅速離開而移向新的陽極，使此處僅留下正離子。同時， 新陰極正是原來的陽極，附近正離子并不多，以致難以在新陰極表面產(chǎn)生場致發(fā)射以提供持續(xù)的 電子流。另外，新陰極在電流過零前后的溫度已降至熱電離溫度以下，亦難以借熱發(fā)射提供持續(xù)的電子流。因此，電流過零后只需經(jīng)過0.11 ，即可在近陰極區(qū)獲得15025

10、0V的介質(zhì)強度。岀現(xiàn)于近陰極區(qū)的這種現(xiàn)象稱為近陰極效應(yīng)。對于熄滅低壓交流電弧_更有意義。2.13怎樣才能實現(xiàn)無弧分斷？答：一般有兩種方法：一是在交變電流自然過零時分斷電路，同時以極快的速度使動靜觸頭分離到足以耐受恢復電壓的距離， 使電弧甚弱或無從產(chǎn)生；二是給觸頭并聯(lián)晶閘管，并使之承擔電路 的通斷，而觸頭僅在穩(wěn)態(tài)下工作。2.14接觸電阻是怎樣產(chǎn)生的？影響它的因素有哪些？答：兩相互接觸的導體間的電導是在接觸壓力作用下形成的，該壓力使導體彼此緊壓并以一定的面積互相接觸。實際接觸面縮小到局限于少量的 a斑點引起了束流現(xiàn)象、即電流線收縮現(xiàn)象， 束流現(xiàn)象將引起稱為束流電阻的電阻增量。接觸面暴露在大氣中會導

11、致表面膜層的產(chǎn)生，表面膜層導致的電阻增量稱為膜層電阻，其隨機性非常大，難以解析計算。因此，電接觸導致了電阻增量一一接觸電阻。影響因素：接觸形式、接觸壓力、表面狀況、材料性能。2.15觸頭的接通過程為什么通常伴隨著機械振動？怎樣減弱機械振動？答：觸頭的碰撞、電磁機構(gòu)中銜鐵與鐵心接觸時的撞擊以及短路電流通過觸頭時產(chǎn)生的巨大電動 斥力，均可引起觸頭振動。適當減小動觸頭的 質(zhì)量和運動速度，增大觸頭初壓力，對減輕振動是有益的2.16何為熔焊？它有幾種形式?答：動靜觸頭因被加熱而熔化、以致焊在一起無法正常分開的現(xiàn)象稱為觸頭的熔焊。有靜熔焊和動熔焊兩種形式。2.17何為冷焊？如何防止發(fā)生冷焊?答：繼電器所用

12、貴金屬觸頭當接觸面上的氧化膜（它本來就不易生成）被破壞、因而純金屬接觸面增大時，因金屬受壓力作用致使連接處的原子或分子結(jié)合在一起的現(xiàn)象稱為冷焊。為防止發(fā)生冷焊，一般通過實驗，在觸頭及其鍍層材料的選擇方面采取適當?shù)拇胧?.18在長期通電的運行過程中，接觸電阻是否不變？為什么？答:接觸電阻會 發(fā)生變化。會岀現(xiàn)軟化、熔化現(xiàn)象，會破壞膜層，導致接觸電阻變化。2.19觸頭電侵蝕有幾種形式？它與哪些因素有關(guān)？如何減小電侵蝕？答：橋蝕邙陽極遭受侵蝕），火花放電（陰極遭受侵蝕）和弧蝕邙陽極侵蝕）保證運行：設(shè)定能夠補償其電侵蝕的超程。2.21對觸頭材料有何要求？答：具有低的電阻率和電阻溫度系數(shù) ; 具有高的最

13、小燃弧電壓和最小燃弧電流 ; 具有高的熱導率、 比熱容、以及高的熔點和沸點 ;具有高的抗氧化和抗化學腐蝕能力 ; 具有適當?shù)挠捕群土己?的工 節(jié)性能。2.23 真空開關(guān)電器使用什么觸頭材料？答：銅鉍銀合金，銅鉍鈰合金等。第三章 電磁機構(gòu)理論3.1 電磁機構(gòu)在電器中有何作用？答：電磁機構(gòu)由磁系統(tǒng)和勵磁線圈組成， 廣泛用于電器中作為電器的感測元件 （接 受輸入信號），驅(qū)動機構(gòu)（實行能量轉(zhuǎn)換）以及滅弧裝置的磁吹源。既可以單獨成為一類電器， 諸如牽引電磁鐵、 制動電磁鐵、 起重電磁鐵和電磁離合器等， 也可以作為電器的部件， 如各種電磁開關(guān)電器和電磁脫扣器的感測部件、 電磁操動機構(gòu)的執(zhí)行部件。3.2 何

14、為磁性材料，它有何特點？答：磁性材料是具有鐵磁性質(zhì)的材料，它包含鐵、鎳、鈷、釓等元素以及它們的 合金。最大的特點是具有比其他材料高數(shù)百到數(shù)萬倍的磁導率， 同時其磁感應(yīng)強度與磁場強度之間存 在非常復雜的非線性關(guān)系。3.3 磁性材料的磁化曲線有幾種？它們有何區(qū)別？工程計算時應(yīng)使用哪一種磁化曲線？答：有 2 種：起始磁化曲線、基本磁化曲線（平均磁化曲線，含直流磁化曲線和 交流磁化曲線兩個亞種）。起始磁化曲線是以去磁的磁性材料磁化所得的曲線?；敬呕€是由許多不飽和對稱磁滯回線頂點連接而成 的。工程計算時應(yīng)使用基本磁化曲線，直流磁化曲線和交流磁 化曲線分別適用于直流磁路計算和交流磁路計算。3.4 何

15、謂軟磁材料和硬磁材料？它們各有何特點？常用的軟磁材料有哪些？答：矯頑力小，磁滯回線很窄的磁性材料稱為軟磁材料。其矯頑力小，磁導率高，剩磁不大，所以磁滯現(xiàn)象不明顯。 常用的有電工純鐵、 硅鋼、高磁導率合金、 高頻軟磁材料、 非晶態(tài)軟磁合金。矯頑力大， 磁滯回線很寬的磁性材料稱為硬磁材料。 矯頑力大，磁滯回線寬，且最大磁能積 大。3.5 試述磁場的基本物理量和基本定律。答：磁感應(yīng)強度矢量 為磁場的基本物理量磁通連續(xù)性定理：磁場中任一封閉曲面內(nèi)不論有無載流導體，進入該曲面的磁通 恒等于自該曲面穿出的磁通。安培環(huán)路定律：磁場強度 沿任一閉合回路 的線積分等于穿越該回路界定面積所有電流之和。3.6 試述

16、磁路的特點及其基本定律。答：磁路的特點：a) 由于磁路主體磁導體的磁導率不是常數(shù)，而是 H 值的非線性函數(shù)，所以磁路是非線性的。b) 磁導體與磁導率相差 35 個數(shù)量級，故忽略泄露磁通可能導致不能容許的誤差。c) 雖然泄露磁通處處存在，但主要集中于磁導體之間，所以構(gòu)成等效磁路時，也只考慮這部分泄露磁通。d) 磁動勢由整個線圈產(chǎn)生，它是分布性的，泄露磁通也存在于整個磁導體之間，同樣是分布 性的，因而磁路也是分布性的。e) 與電流在電阻上要產(chǎn)生電能與熱能的轉(zhuǎn)換不同，磁通并不是實體，所以說它通過磁導體不過是一種計算手段，絕無任何物質(zhì)流動，當然也無能量損耗與交換?；径桑捍怕返幕鶢柣舴虻谝欢珊痛怕?/p>

17、的基爾霍夫第二定律。磁路的基爾霍夫第一定律： 將封閉曲面取在磁路分支處的一點(稱為節(jié)點) ，則進入及流出該點 的磁通代數(shù)和恒等于零。磁路的基爾霍夫第二定律：磁路中沿任一閉合回路的磁壓降的代數(shù)等于回路中各 磁動勢的代數(shù)和。3.7 試述電磁機構(gòu)計算的基本任務(wù)。答：設(shè)計任務(wù)和驗算任務(wù)。設(shè)計任務(wù)是根據(jù)電器及其他電工裝置對其電磁機構(gòu)的技術(shù)要求， 設(shè)計出外形尺寸、 重量、靜態(tài)和動態(tài)特性等均屬上乘的電磁機構(gòu)。驗算任務(wù)是根據(jù)已有的電磁機構(gòu)的參數(shù)計算其特性， 校核其是否符合電器或電工裝置的要求。3.8 計算氣隙磁導的解析法有何特點？答：解析法計算磁導具有概念清晰的特點，但適用性很差。通常，只有銜鐵與鐵心已閉合或接近閉合時，才應(yīng)用這種公式計算氣隙磁導。3.9 分磁環(huán)及其作用。答：交流分量的存在，使得交流磁路容易形成有害噪音和振動。分磁環(huán)： 導體短路環(huán)， 把磁極分成兩部分或以上， 用分磁環(huán)套住部分磁極，短路環(huán)內(nèi)會產(chǎn)生感應(yīng) 電動勢， 進而產(chǎn)生一個穿越分磁環(huán)的磁通， 它與原磁通出現(xiàn)一定的相伴差， 它們產(chǎn)生的吸力