福州大学

图片
课程概述

    课程系统描述了开关电器中的发热理论、电动力理论、电接触器理论、电弧理论和电磁机构理论的基本概念、基本原理、分析计算方法以及各种影响因素。在介绍基础理论的同时,增加了有限元温度场计算、触头弹跳分析、电器电极材料喷溅侵蚀计算、三维电磁场计算、电磁机构动态计算、零电流分断技术等相关内容,这些内容都是近年来行业关注的热点问题。课程还结合本人科研团队的研究成果介绍了电器技术的发展以及电器的智能化问题。对于从事电器设计、制造、试验、运行方面的工程技术人员是一个良好的学习平台。


课程教材 

电器理论基础. 许志红编著. 机械工业出版社,2014.1



证书要求

总成绩(100分)= 平时成绩(包括单元测试、单元作业、课堂讨论)×50% + 期末考试×50%

总成绩60分及以上:颁发合格证书

总成绩85分及以上:颁发优秀证书


预备知识

电路、高等数学、电子技术、电磁场理论等。

授课大纲

知识单元一   课程概论

第一周:概论 

教学内容:电器的定义和分类、典型电器的结构原理、电器涉及的主要理论、低压电器相关新技术的发展。

教学要求:介绍电器理论基础的研究内容;介绍典型电器的结构原理;从电器中涉及的相关理论出发,对整个课程展开介绍与分析。

 

知识单元二   电器的发热理论

第二周:电器的发热理论

教学内容:电器工作中的热源、电器允许温升的确定原则、电器稳定温升的计算、典型电器的温升计算、不同工作制下的电器温升计算、电器的热稳定性与采用有限元法计算电器温升。

教学要求:首先介绍电器的发热现象,由此引出电器允许温升的确定原则,掌握电器温升的计算方法以及在不同工作制下电器的工作情况。

知识单元三   电器的电动力理论

第三周:电器的电动力理论

教学内容:电器的电动力现象、电器的电动力计算、典型导体间的电动力、交流电动力计算、触头间的电动力计算与电器的电动稳定性。

教学要求:介绍电器电动力的基本概念;掌握电动力计算方法;掌握电器中交流单相、交流三相系统的电动力计算方法,尤其是短路电流产生的电动力计算。

知识单元四   电器的电接触理论

第四周:电器的电接触理论

教学内容:电器的电接触现象与电接触表面物理图景、接触电阻的理论与计算、影响接触电阻的主要因素、接触区域的热效应、触头工作中的振动现象、触头主要参数与触头弹跳、触头的熔焊与触头磨损。

教学要求:通过介绍电器的电接触现象与电接触表面的物理图景,掌握电接触的基本特征;了解影响接触电阻的主要因素;分析触头闭合过程中的机械振动以及减少机械振动的措施;分析触头产生熔焊的主要原因以及减少熔焊的相关措施等。

知识单元五   电器的电弧理论

第五周:气体放电与电弧

教学内容:气体放电的物理基础、气体放电的特征分析、电弧的物理特性分析、直流电弧的特性、直流电弧的熄灭原理。

教学要求:通过介绍气体放电的物理现象与气体放电特征,分析电弧的产生机理和物理特性,掌握直流电弧的基本概念与基本特性,从而了解直流电弧的熄灭原理。

第六周 :交流电弧

教学内容:交流电弧的基本特性、交流电弧对电路的影响、交流电弧的介质恢复过程、交流电弧的介质恢复特性计算与分析、交流电弧的电压恢复过程、交流电弧的电压恢复过程计算、交流电弧的熄灭原理。

教学要求:从交流电弧的基本概念出发,分析交流电弧的基本特性以及交流电弧对电路的影响;掌握交流电弧的介质恢复过程与电压恢复过程;通过对交流电弧介质恢复强度与恢复电压的计算,掌握交流电弧的熄灭原理。

第七周:开关电器的典型灭弧装置

教学内容:磁吹与金属栅片灭弧原理、纵缝灭弧与熔断器、真空灭弧与SF6灭弧原理、零电流分断控制原理。

教学要求:从低压电器与高压电器的工作原理出发,分析高低压开关电器的灭弧思路,由此掌握高低压电器典型灭弧装置的工作原理,同时介绍零电流分断的控制原理。

知识单元六   电器的电磁机构理论

第八周:电器中的电磁机构

教学内容:电器中的电磁机构、电磁场的基本概念与基本定律、典型电磁系统的结构原理与分类、电磁系统的基本特性分析、磁路的基本概念、磁路中气隙磁导的分析、磁路中气隙磁导的计算。

教学要求:介绍电磁机构的工作原理;分析磁路的概念和磁路计算的基本定律;根据电器中典型电磁系统的工作特点,分析磁路、磁阻、主磁通、漏磁通、磁势等基本概念,掌握磁阻、磁导的计算方法。

第九周:交直流电磁系统

教学内容:典型直流电磁系统的特性分析、直流电磁系统的等效计算、典型直流电磁系统的计算实例、交流电磁系统的特性分析、交流电磁系统的磁路计算、交流电磁系统的计算实例。

教学要求:通过典型直流电磁系统的特性分析,引出直流电磁系统等效计算方法,并进行典型直流电磁系统的等效计算;通过交流电磁系统的特性分析,在直流电磁系统计算的基础上,引入交流电磁系统的磁路计算,并完成交流电磁系统的实例计算。

 

第十周:电磁吸力计算与分析

教学内容:电磁系统电磁吸力计算方法、电磁系统静态吸力特性分析、不同情况下电磁系统静态吸力特性比对、电磁系统中短路环的工作原理与吸力特性计算分析、含永久磁铁的磁路分析、含永久磁铁的磁路计算、电磁机构动态特性简介。

教学要求:根据交直流电磁系统的特点,掌握交直流电磁系统电磁吸力的计算方法,能够分析典型电磁系统静态吸力特性;通过分析电磁系统中短路环的工作原理,掌握单相交流电磁系统的吸力计算与特性分析;了解含永久磁铁的磁路的特点与计算。


参考资料

1.       常用低压电器原理及其控制技术. 王仁祥编著. 机械工业出版社,2010.

2.       工厂电气控制技术. 方承远主编. 机械工业出版社,1998.

3.       低压电器技术手册尹天文主编. 机械工业出版社,2014.

4.       真空开关电器. 熊泰昌编著.中国水利水电出版社,2002.

5.       电器理论基础. 张冠生主编,1983.

6.       现代高压电器技术. 林莘编著,2011.