第1讲-绪论和电器的热源、温升、散热课件

电器原理

(PrincipleofElectricalApparatus)电气工程及其自动化教研室张文义课程要求闭卷笔试成绩占80%，平时成绩占20%。出勤率少于2/3取消考试资格。参考教材《电器学》：夏天伟、丁明道《电器原理及应用》：张冠生

相关刊物：《低压电器》、《高压电器》、《继电器》主要内容电器的发热与电动力、电弧与电接触、电磁机构等理论基础。低压电器、高压电器、组合电器和成套电器的基本结构、工作原理、主要技术参数与以及有关的设计选用方法。课程地位有电的地方就需要电器属于电机与电器学科与家电不同，本课程中的电器属于强电

第1讲内容绪论电器的发热与电动力电器的允许温度和温升电器的散热与综合散热系数绪论第一节电器的用途与分类

用途：变换、检测、控制、保护、调节和传递信息分类：1）按职能区分，有开关电器、保护电器、控制电器和调节器。2）按电压高低和结构工艺区分，有高压电器、低压电器、自动电磁元件、成套电器。3）按元件与系统的关系区分，有配电电器、控制电器和弱电电器。4）按操作方式区分，有手动电器和自动电器5）按使用场所和工作条件区分，有一般工业用电器、矿用及化工用防爆电器、船用电器、航空及航天用电器和牵引电器等

主令电器继电器接触器刀开关熔断器断路器绪论第二节电器在电力系统中的作用

绪论第三节

电力系统对电器的要求、电器的主要参数及正常工作条件

Un>3kV以上为高压电器，Un~<1200V和Un-<1500V以下为低压电器一、对电器的要求及表征这些要求的参数

安全可靠的绝缘

必要的载流能力

较高的通断能力

良好的机械性能

必要的电寿命

完善的保护功能

绪论二、电器的正常工作条件周围环境温度海拔高度相对湿度其他条件绪论第四节电器的发展过程和展望伴随着电能生产而出现和发展电源—电器—电动机—工作机手动电器、自动电器有触点电器、无触点电器低压电器、高压电器我国的电器工业从20世纪50年代开始迅速发展阿继、上无八、许继、正泰、桂林165厂、天水国际著名拥有电器产品的公司：施奈德、西门子、ABB、罗克韦尔绪论第五节

本课程的任务

学习对象：电类专业中非电器制造专业任务：学习各种电器的共性问题—电器的理论基础，以及工业上常用的高压电器和低压电器的结构及工作原理。通过学习本课程应达到下列要求：1)掌握电器中发热和电动力、电接触和电弧、电磁机构的概念、原理和相关计算。2)掌握低压电器和高压电器的工作原理、结构、选择及应用。

第一篇电器理论基础

TheoryBasisofElectricalApparatus

工作原理多种多样，涉及学科十分宽广。第一章电器的发热和电动力generatingheatandelectricpowerofelectricalapparatus电器的载流系统伴随着热效应和电动力效应，短路时二者会损坏电器，引起灾害。

第一节电器中的基本热源Basicheat-sourceinelectricalapparatus

直流：载流体中的能量损耗交流：载流体中的能量损耗、铁损和电介质损耗一、导体通过电流时的能量损耗

第一篇电器理论基础直流时交流时集肤效应：载流体通交变电流时，越接近导体表面，电流密度值越大，相位越超前。第一篇电器理论基础a)电流密度的分布

b)电流相位分布

临近效应：当构成回路的二平行导线通过交变电流时，其磁场间的相互作用也会使导线截面内的电流密度分布不均匀。第一篇电器理论基础a)两电流异向

b)两电流同向

附加损耗系数第一篇电器理论基础二、非载流铁磁质零部件的损耗

铁损：非载流铁磁质零部件在交变电磁场作用下产生的损耗PFe，包含磁滞损耗Pn和涡流损耗Pe两部分

第一篇电器理论基础三、电介质损耗

电介质损耗：在交变电磁场中，绝缘层内出现的损耗第二节电器的允许温度和温升permittingtemperatureandtemperatureriseofelectricalapparatus

第一篇电器理论基础电器中损耗的能量所转换的热能=散热+升温对导电材料机械强度方面：电器的极限允许温度<软化点

电接触方面：减小膜层和接触电阻对绝缘材料按耐热能力分级决定电器各类零部件工作性能的是温度考核电器质量的是温升

温升：零部件温度与周围介质温度之差第一篇电器理论基础第一篇电器理论基础第三节电器的散热与综合散热系数

eliminatingheatandsynthesiseliminatingheatcoefficientofelectricalapparatus

电器的散热方式：传导、对流和辐射一、传导

热能从物体的一部分向另一部分，或从一物体向与之接触的另一物体传递的现象

温差的存在是热交换的充要条件

温度梯度

第一篇电器理论基础热流密度

传导的基本定律——傅立叶定律热导率二、对流借液体或气体粒子的移动传输热能的现象载流体表面的散热

层流与紊流

第一篇电器理论基础1—层流区2—紊流区对流散热第一篇电器理论基础三、辐射以电磁波转移热量的现象能穿越真空传输能量辐射的基本定律——斯忒藩-玻耳兹曼定律电器零部件的辐射散热小，电弧的辐射散热大四、综合散热系数综合散热系数KT可考虑三种散热方式的作用。它在数值上相当于每1m2发热面与周围介质的温差为1K时，向周围介质散出的功率，故