大连理工大学电气工程学院 覃栋 200881168 1、 电器,顾名思义,用电的器具可以统称为电器,但是在工业上的定义应该是: 凡是根据外界指定信号和要求， 自动 或者手动完成接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、 检测、变换和调节用的电气设备都属于电器的范畴。 在电力系统中，用来对电网、电机及其他设备进行转换、控制、保护和调节的各种设备的统称。
2、
3、 电器设备的结构组成部分主要包括感测机构、执行机构、转动机构、支撑部件以及躯壳外罩等。最为常见的 电器设备之一就是“开关”“开关”根据其检测能力和通断能力的不同，可分为 继电器和接触器。而继电器和 ， 接触器又都具有更为细致的分类。 4、 电器温升与温度的不同， 电器中的热源主要来自三个方面： 导体 （铜） 的阻抗损耗、 交变电磁场在导磁体 （铁）
中产生的磁滞与涡流损耗和绝缘材料的介质损耗。结果：⑴ 散失到周围介质；⑵ 其余用来加热电器。严 重后果：温升超过极限允许温升时降低了电器的机械强度和绝缘强度，导致材料老化、寿命降低。
5、 金属材料机械强度与温度的关系
大连理工大学电气工程学院 覃栋 200881168 6、材料的温度超过一定极限后，其击穿电压明显下降
7、 “电器各部件极限允许温升”的定义 ：
电器各部件极限允许温升=极限允许温度-工作环境温度 “电器各部件的极限允许温升” 制定依据： 绝缘不损坏； 工作寿命不过分降低； 机械寿命不降低 （材料软化） 。 8、 电器中裸导体的极限允许温升应小于材料软化点 （机械性能显著下降即软化） ； 对绝缘材料和外包绝缘的导体：其极限允许温升的大小由绝缘材料的老化和击穿特性决定。 9、 产生热源的三个主要方面：电阻（含接触电阻）损耗、交流电器导磁材料的涡流和磁滞损耗，以及交流电 器绝缘材料的介质损耗。 10、
Kf:考虑集肤效应和邻近效应的附加损耗系数，数值大小为 Kf=Kl*Kj (Kl 为邻近系数，Kj 为集肤系数)； 11、集肤效应：交变磁通在导体内产生反电势，中心部分的反电势值比外表部分的大，导致导体中心的电流密 度比外表部分小。 12、邻近效应：由于相邻载流导体间磁场的相互作用，使两导体内产生电流发布不均匀的现象。邻近效应与相 邻载流导体内电流流向有关。 邻近效应使得电流同向时导体内电流相吸;电流异向时导体内电流相吸斥 （1）电流同向：相邻侧感应的反电势大些，故电流密度小些； （2）电流反向：相邻侧感应的反电势小些，故电流密度大些。 13、铁磁损耗：电器中的载流导体在附近的铁磁零件中产生交变磁通，从而在铁磁体中产生涡流和磁滞损耗 。 14、介质损耗：绝缘材料在交变电场中的损耗与电场强度 E 和频率 f 成比例，高压电器一般要考虑此损耗。 15、电器散热有三种形式，即 热传导、热对流 和 热辐射。电器的热损耗由它们散失到周围。
热传导：由质点之间直接作用产生，存在于绝缘的液体、固体、气体中。 热对流：只存在于流体中。通过粒子互相移动使热能转移，有自然对流和强迫对流两种方式。 热辐射：由电磁波传播能量，不需直接接触的传热方式
由于电器辐射功率较小，电器散热通常考虑的方式是：热传导和热对流。
16、电器表面稳定温升与工作制有关。计算电器表面稳定温升时，一般是将三种散热方式合在一起，用牛顿热计
算公式求电器表面的稳定温升值。 17、国标规定电器有四种工作制 ：长期工作制、间断长期工作制、反复短时工作制、短时工作制。
18、温升：电器零部件温度与周围介质温度之差，是用来考核电器质量的指标。我国规定统一的环境温度为 35 ?C。 19、热稳定性：电器能够短时承受短路电流的热效应而不致损坏的能力。 20、电动稳定性：简称动稳定性，是指电器在大电流产生的电动力作用下，有关部分不发生损坏或永久变形， 以及触头不因被斥开而发生熔焊甚至烧毁的性能。 动稳定电流：在规定的使用和性能条件下，开关电器或其它电器在闭合位臵所能承受的电流峰值，用符号 idw 表示，它主要反
映电器承受短路电流电动力作用的能力。
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21、电动力：载流导体（有电流通过的导体）在磁场中所受到的磁场对电流的作用力。
危害： 1、使绝缘子破裂； 2、隔离开关误动作等。价值：1、限流：利用回路电动斥力快速断开触头， 实现开关限流的目的，生产限流式开关。2、磁吹灭弧：利用电磁力。3、利用回路电动力将隔离开关触头夹
紧在求出 F 的基础上，结合电动力矩、合成力及等效力臂等，可校核电器的机械强度。 22、★ 电器中的载流导体系统会受到电动力的作用。有的电动力对电器产生危害，有的利用电动力来改善电器的 性能。 ★ 计算电动力的方法用毕奥—沙伐尔定律和能量平衡原理。两种方法的本质相同，只是对不同的对象各有方 便之处。 ★ 不同同路和截面的导体系统，计算电动力的基本公式形式相同，只是回路因数和截面因数不同。 ★ 交流电动力计算方法与直流相同。 1、单相： （1）单相稳态交流电动力以两倍电流频率在零和峰值间变化。 （2）交流单相短路最大电动力极限可达稳态最大电动力的 4 倍。 2、三相： （1）三相稳态交流电动力当导体作直列布置时中间相导体受力最大，并以两倍电流频率在正、负峰 值间变化，力的峰值为单相稳态最大力的 0.866 倍。 （2） 三相交流短路电动力同样是中间相导体受力最大， 力的正、 负 峰值为单相稳态最大力的 2 倍。 ★ 电器的电动稳定性用电器能承受的最大冲击电流的峰值来表示。一般情况下按三相短路时短路电流来校核 电器的电动稳定性。在考虑电动稳定性时还要注意避免受力部件的机械共振。
第二章 电接触与电弧理论
23、触头是电器开关中通断和转换电路的重要执行部分。主要包括触头及灭弧部分。 24、触头的分类： 连接触头：接触电阻小且稳定，易耐受一定的短路电流电动力。 换接触头：四种工作状态分别为闭合状态；断开状态；接通过程和分断过程。 25 换接触头的四个基本参数：
开距：触头处于断开状态时其动静触头间的最短距离，其数值是由它能否耐受电路中可能出现的过电压以 及能否保证顺利熄灭电弧来决定的。
超程：是触头运动到闭合位臵后、将静触头移开时动触头还能移 动的距离，其值取决于触头在其使用期限内遭受的电侵蚀。
初压力：是触头刚闭合时作用于它的正压力。 终压力：是触头闭合终止位臵的压力，其值由许多因素，诸如温升、熔焊等所决定。 26、载流电路的开断过程： 多触点接触——单触点接触——电流密度巨大——电阻与温升巨增——熔融状态— —金属液桥——爆炸式断裂——开成金属蒸气——过电压击穿——火花放电——形成电弧。
27、电弧的形成过程：在两触头分离时，１２－２０Ｖ的电压、0.25－１Ａ的电流即可形成高温电弧。 电弧的形成与熄灭主要与以下因素有关： １．气体的电离：电离形式主要有表面发射和空间电离。表面发射有热发射、场致发射、光发射、二次电子 发射。空间电离有光电离。 ２．气体的消电离：复合和扩散 28、直流电弧的伏安特性：电弧的负阻特性－即随着电流的增大，电弧电压反而降低。这是因为电流的增大会 使弧柱内热电离加剧、离子浓度加大，故维持稳定燃弧所需电压反而减小。 交流电弧的伏安特性和时间特性：一个周期内两次自然过零，为熄弧提供了一定的条件。
大连理工大学电气工程学院 覃栋 200881168 29、一定要完全地掌握下面这个知识点：
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30、直流电弧的燃烧点 31、分断直流电路时的过电压：截流过电压，主要因素是由于灭弧强度
过大。降低过电压的措施（负载并电阻等释放回路） 。
32、交流电弧在弧隙分断后，在电弧间隙内有两种过程在进行着，一个是 介质恢复强度，一个电压恢复强度。 33 弧隙介质恢复过程
近阴极区的介质恢复过程
１）电弧电流过零后弧隙两端的电极立即改变极性，使得新阴极 的表面有少量的正离子； ２）这样导致无法形成场致发射； ３）由于过零，所以温度低，无法形成热发射； ４）在极短的时间内形成了 150-250Ｖ的介质强度。
34、弧柱区的介质恢复强度
零休：电弧电流自然过零前后的数十微秒内，电流已近乎等于零，这段时间被称为零休时间。
交流电弧在零休期间是最好的灭弧时机。在此阶段电弧能量最小。 截流：电流自然过零前截断。产生较高的过电压。 除非有特殊要求，交流开关电器多采用灭弧强度不过强的灭弧装臵，使电弧是在零休期间、而且是在电流首次 自然过零时熄灭。
弧隙电压恢复过程：弧隙间电弧电压的恢复过程 电阻性－只有稳态分量，无暂态分量，承受工频正弦电压; 电感性－有暂态分量; 电容性－有暂态分量，加上电源电压可造成二倍左右的过电压。
大连理工大学电气工程学院 覃栋 200881168 35、
SF6 气体用于开关有很多优点：
1、 2、 3、 4、 5、 弧隙能量小，冷却特性好; 介质强度恢复快，绝缘及灭弧性能好，有利于缩小电器的体积和重量。 无火灾爆炸危险; 全封闭结构时易实现免维修运行; 可在较宽的温度和压力范围内使用等。
36、接触电阻：两个导体接触时的附加电阻。 37、收缩效应：导体在接触时，是由一些小点接触的，在这些点的电流要收缩，称之为收缩效应。并且形成电
动斥力。 38、接触电阻的实质：收缩电阻和膜电阻。 39、隧道效应：触头表面由于尘埃膜、化学吸附膜、无机膜和有机膜等原因，使得电子无法穿过这层来导电， 但是由于电子本身存在波粒二相性，可以以波的形式来穿透这层膜而导电，称为隧道效应。
40、
41、触头间的发热熔焊，包括静熔焊和动熔焊。
大连理工大学电气工程学院 覃栋 200881168 42、交流电弧过零后，存在两个过程： 介质恢复过程和电压恢复过程。
介质恢复过程：
弧隙中电离气体从导电状态迅速变为绝缘状态，使弧隙能承受电压作用而不发生电弧重燃的过程。
电压恢复过程：
熄弧后电路将被开断，电源电压加到弧隙两端触头上的过程。 若介质恢复强度曲线 ujf 大于电压恢复强度曲线 uhf，则电弧趋于熄灭； 否则，若某一瞬间小于 uhf，则电弧将继续燃烧。
43、介质恢复过程的概念： 在交流电流过零后的熄弧过程中，弧隙中的 介质恢复过程在近阴极区和弧柱区的情况不同。 1 近阴极区的介质恢复过程： 近阴极效应（重要概念） 电流过零后，当 ：
弧隙两端电压极性改变时，新阴极较冷， 要产生 电弧电子只能靠阴极表面处存在的高电场进行 发射，要求 E0 大于一定值（如 106v/cm） ，即 Uj 必须大于一定值；否则，E0 就不足以产生场 致发射，电弧便不能再产生。
2 弧柱区的介质恢复过程： 1）当弧柱温度在 3000~4000℃以上时，电弧 重燃的物理本质是电弧的 Ph>Ps，弧柱被加热使电 弧重燃，称为热击穿。 在临界状态，且 Rz 保持不变的情况下，弧 柱上上的电压就代表了弧柱此时的介质恢复强度 ujf。 2）当弧柱温度在 3000~4000℃以下，热电离 作用已基本上停止，Rz→∞，无电弧。若此时外加 电压，将产生电场。 如电场强度足够高，则可能产生间隙击穿 而使电弧重燃，即电击穿。 电流过零后的这一阶段称为电击穿阶段。
弧柱区的介质恢复过程对熄灭交流长弧具有重要 意义，是所有高压电器和部分低压电器设计的理论基础。
45、电压恢复过程：弧隙两端电压由零或反向电弧电
压上升到此时的电弧电压的过程。相应于此时弧隙上 的电压，称为恢复电压，用 uhf 表示。 恢复电压由稳态分量和暂态分量组成。稳态分量又 由直流电压和工频电压组成。 若稳态分量仅有工频电压，称
之为工频恢复电压。
暂态分量只出现在电弧电流过零后的几百微妙内。 包含有暂态分量的恢复电压，又称瞬态恢复电压。 46、开断不同性质负载电路时，恢复电压的波形： a）电阻性负载：过零熄弧后，uhf 由零按正弦形 上升，只有稳态分量中的工频恢复电压。 b）电感性负载：ih 落后于 u，ih 过零时 u 约为幅 值。若 ih 过零后电弧熄灭，电路开断，uhf 将由零跃升到 u 的幅值（理想情况下） ，然后再按工频电压变化，故 uhf 常含有暂态分量，其上升速度比 a）的快得多。
综上所述，在电流过零后的熄弧过程中，
电弧的熄灭基本上要经过两个阶段： 热击穿阶段 和电击穿阶段。 前者弧隙具有一定的电阻，流过一定的 电流；后者弧隙电阻趋于无穷大，但因介质温度 高，击穿比较容易。
44、 开关电器弧隙的介质恢复强度随时间变化的关 系，称作弧隙介质恢复强度特性。
c）电容性负载：ih 超前于 u。当 ih 过零时 u 是幅值，电容 C 被充电到 u 的幅值。电弧熄灭后，C 将保持该电压。uhf 在电流过零后其值为零，然后随着 u 变化逐渐增大。当 u 达反向幅值时，uhf 达 u 幅值的两倍，不含暂态分量，其 稳态分量为直流电压与工频电压之和，并且 uhfmax≈2ugp 。
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47、 ◆ 弧隙中的介质恢复过程，在近阴极区和弧柱 区有着本质的不同。 在电流过零时,如果新的阴极 已冷却到基本上不产生热发射的温度，则近阴极 区立即产生由近阴极效应决定的 ujf0，其数值视 阴极的温度高低而变。 ◆ 弧柱区的 ujf 在热击穿阶段决定于 Rh 和 Ps， 在电击穿阶段决定于电极形状、极间距离、介质 种类及其在极间的压力和流速的分布情况等。 ◆ 低压开关电器弧隙的 uif 特性可用式(4-8) 表示。它随开断电流、触头材料等不同而不 同。 ◆ 低压开关电路弧隙的 uif 特性主要决定于 近阴极的冷却情况。高压开关电路弧隙的 uif 主要决定于弧柱的冷却情况。在相同的开断 情况下， if 最高的介质是高真空，
u 其次为 SF6， 再次为压缩空气和油，最差的是大气。
◆ 开断电阻性负载电路时，uhf 仅有工频分量；开断电感性负载电路时，uhf 由工频分量和暂态分量组成； 开断电容性负载电路时，uhf 由工频分量和直流分量组成。 ◆ 在开关电器通常工作时的几种开断情况中， 以开断电源或负载中点不接地(或两者都不接地)的三相电路 时，首开相的工频恢复电压最大，其线路系数 Kx=1.5。 ◆ 在理想弧隙开断电路时，弧隙上产生的 uhf 叫做电路的固有 uhf。视电路中等效电阻的大小，固有 uhf 的 暂态分量可以是振荡性的，也可以是单调变化的。对单频 Uhf,通常用两参数法表示；对多频 uhf ，通常用四 参数法表示。
◆ 实际弧隙的电弧参数对电压恢复过程的影响表现在： 1．电弧的 Uxh 使 uhf 的幅值增高； 2．Rs 使 uhf 的暂态分量的振荡受到阻尼，甚至可能使之由振荡性的变为单凋变化的。 ◆ 交流电弧的熄灭条件为，在交流电流过零后，弧隙中的实际 ujf 特性总是高于弧隙上的实际 uhf 特性。 48、接触电阻是产生局部高温的原因。 电流通过两导体点接触的主要现象是接触处出现局部高温。产生此现象的原因是电接触处存在一附加电阻， 称之为接触电阻。 当电流通过这些很小的导电斑点时，电流线必然会发生收缩现象。
任何用肉眼看来磨得非常光滑的金属表面，实际上都是粗糙不平的， 当两金属表面互相接触时，只有少数凸出的点发生了真正的接触， 其中仅仅是一小部分金属接触或准金属接触的斑点才能导电。
Rs：收缩电阻。因电流线收缩，使流过导电斑点附近的电流路径增长， 有效导电 面积减小，故电阻值相应增大而形成。 Rb：表面间膜电阻； 表面膜有导电膜和绝缘膜。导电膜也叫吸附膜，它的膜薄，由电子 “隧道效应”导电；绝缘膜较厚，有氧化物、硫化物、聚合物膜、 玻璃状绝缘膜等。 49、 ◎ 电接触分为固定接触、滑动接触和可分合接触 ◎ 接触电阻为收缩电阻和膜电阻之和。 收缩电阻 三类。 可分合接触又称触头，是三类接触型式中工 与接触元件材料的电阻率成正比， 与导电斑点的直径 作任务最重的一类。 成反比。金属表面的表面膜有绝缘膜和导电膜两类。 ◎ 名义上光滑的金属表面实际上都是凹凸不平 导电膜由“隧道效应”导电；绝缘膜靠施加一定的电 的， 并常覆
盖有一层不导电的表面膜。 这样的金属 压或机械压力使膜破坏而导电。 对电接触的基本要求 表面互相接触时，实际上只有极少的点(面)发生了 真正的接触， 在这些实际接触的 面中又只有少 部分膜被压破了面能够导电。 是接触电阻小而稳定， 实现的方法是选用合适的接触 材料和接触型式，保持一定的接触压力，防止表面膜 的生长和接触面的污染。
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◎ 电流通过接触面而发热，其中导电斑点的温度最高。 斑点温升超出导体的温升与接触电压成简单的函数关 系。斑点周围的温升分布为抛物线。导电斑点总温升为 斑点超温、接触电阻损耗温升和导体温升三项之和。 ◎ 触头闭合过程中常产生机械振动，供触头磨损增大 和发生熔焊。根据式(6-60)，减小振动的方法是：采用一 定的触头预压力，选用一定刚度的触头弹簧，减小动触 头闭合速度和减轻动触头质量。 ◎ 电流通过触头，因电流线收缩而产生触头电动斥力， 它正比于电流的平方，并与触头的最大导电截面和最小 导电截面有关。 ◎ 触头熔焊有静熔焊和动熔焊之分。触头焊接后拉开 触头的力称为焊接力。减轻触头熔焊的方法是选用抗熔 焊性能好的材料，采取一切有效措施减小接触电阻和触 头振动。 ◎ 触头磨损有机械的、 电的(热的)和化学 的三方面原因，电的原因是主要的。触头 电磨损有金属桥和电弧磨损之分。金属桥 和小电流电弧磨损的特点是材料定向的转 移，而强电流电弧磨损常因触头强烈气化 和喷溅造成净损失。消除桥磨损的主要方 法是材料配对，减轻电弧磨损的主要方法 是选用复合材料，加磁场使弧根运动和使 电弧迅速熄灭。 ◎ 触头材科对触头工作的可靠性和寿命 起重要作用。触头材料有纯金、合金和金 属陶瓷之分。现代电器一般较少采用纯金 属。 ◎ 触头的温升、熔焊和磨损等热过程可用 数学模型进行定量分析。
第三章 电磁机构理论
50、电磁机构由电磁系统和励磁线圈组成。一般用于电器中的感测元件、电磁驱动系统、以及灭弧系统的磁吹源 等。 51、 52、软磁
材料：电工纯铁; 硅钢 ; 高磁导率合金 ; 高频软 磁材料（铁氧体）等; 53、 硬磁材料： 特点是矫顽力 大 ， 磁滞回线宽 。一般做 永 磁材料。如铵铁硼等 。 54、磁路的基本定律 基尔霍夫第一定律：
在磁路中取某闭合曲面为一 点，则流入及流出该点的磁 通代数和恒等于零。
基尔霍夫第二定律：
在磁路中，回路的磁动势等 于同回路交链的全部电流。
55、分磁环及其作用：交流分 量的存在， 使得交流磁路容易 形成有害噪音和振动。 分磁环：导体短路环，把磁极 分成两部分或以上， 用分磁环 套住部分磁极， 短路环内会产 生感应电动势， 进而产生一个 穿越分磁环的磁通， 它与原磁 通出现一定的相伴差， 它们产 生的吸力叠加后， 使最小吸力 大于反力，从而消除振动。
第三章真让人蛋疼！
大连理工大学电气工程学院 覃栋 200881168 第四章
56、低压电器的分类：分为配电电器和控制电器 低压电器
配电电器：主要用于配电系统，起着对线路的通断、控制、调节和保护等作用。所以要求其工作可靠，通断 能力高，有足够的动、热稳定性。典型的电器有：刀开关、熔断器和断路器等。 控制电器：主要用于电力驱动控制系统和用电设备，起控制及保护等作用。要求工作准确可靠、操作频率高
和寿命长等。主要有接触器、控制继电器等。 57、控制继电器的返回系数是 58、GIS 代表什么意思 继电器的返回值除以动作值
B．高压成套电器 C．无功补偿装置 D．全封闭组合电器 A．SF6 高压复合电器
59、栅片灭弧装置有绝缘栅片和金属栅片两种。 60、电弧弧柱内气体已全部电离（但同时也不断在进行消电离） ，且正负带电粒子电
量相等，所以称此区为等离子 区。 61、对于欠电压继电器来说（正常工作时处于吸合位置） ，它的返回系数 大于 1。 62、电器的额定工作制有长期工作制、短时工作制和断续周期工作制三种。 63、气体的空间电离主要有光电离、热电离、和碰撞电离三种形式。 64、电器的触头按用途可分为连接触头和换接触头两种，其中换接触头有超程、初压力、开距和终压力四个基本参 数。 65、什么是选择性保护？如何实现选择性保护？ 66、请列举高压电器中的测量设备有哪些，限流与限压设备有哪些 67、影响接触电阻的因素有接触形式、接触压力、表面状况、材料性能等 68、磁动势由整个线圈产生，它是分布性的，磁路也是分布性的 69、在真空灭弧室当中，主要用来防止漏气、保证其机械寿命的部件是 70、一般来说，相同条件下的 E 型电磁铁与 U 型电磁铁在小气隙下， 。 型电磁铁吸力小些。
5、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会使导线截面内的电流密度分布不均匀，这种 现象称为 效应。 来消除这一影响。
7、为了不让双金属片动作值受周围介质温度改变的影响，在其动作机构中加装 8、并列于同一平面的平行三相导体发生短路时，
相（边相，中间相）导体所受电动力最大。
四、 简答题（本大题共 6 小题，请选择 4 道题回答，每小题 7 分，共 28 分）
1、试分析分磁环在磁系统中的作用及其工作原理。 2、什么是接触电阻？影响接触电阻的主要因素有哪些？ 3、请列出五种电力系统中开关的灭弧装置（简单灭弧和灭火花电路除外） 。 4、请简述双金属片的工作原理，并分析如何使热继电器的动作特性不受周围介质温度变化的影响？ 5、什么是选择性保护？如何实现选择性保护？ 6、请画出电流型漏电保护断路器的基本工作原理，并加以说明。 （要求有必要的图示说明）
大连理工大学电气工程学院 覃栋 200881168 栋栋仔补充：
在低压开关电器中， 常用的有 铁壳开关是由
闸刀开关、转换开关、低压断路器和漏电保护开关等。
闸刀、熔断器、速断弹簧组成的。 配电、限流、漏电等几种 电磁系统、触头系统和灭弧装臵。
低压熔断器按用途分为
零序电流互感器用于检测漏电电流。
交流接触器结构主要包括 时间继电器是 时间继电器有
电路中的控制动作时间的继电器。 通电延时和断电延时两种类型。 切换控制电路。
主令电器主要用来 《电器学》基础知识自测题 一、填空题
4、 制定各电路零件极限允许温升的原则为 （ 材料的机械强度及绝缘能力不受损坏）（电 、
接触性能可靠）。 5、电器极限允许温升为（间断期或反复短时工作制时极限允许的温升是 电器在短时通过短时电流时，其载流导体在短时发热条件下极限允 许的温度）两大类。 6、电器有（传导）、（对流）、（辐射）三种基本散热方式。 7、物体经热传导散出的功率与（ 温差）成正比，与(热阻)成反比，而（热阻）又与导热路径的（长度）成
正比，与导热率及导热路径的（截面积）成反比。
热传导和对流散热都必须在发热体与其他物体（相互接触的）情 况下进行，而辐射传热则是不需要（直接接触）。 9、电器的温度与周围介质的温度差越大（散热越快），电器温升越高（散热能 力）越强。 10、国家规定的电器四种工作制（长期工作制）、（八小时工作制）、（短时工作制）、 （反复短时工作制）。 11、电器承受短路电流的热效应而不致损坏的能力称为（电器的稳定 性）。 12、电弧广泛应用于（焊接）、（熔炼）、（作为强光源）等各个技术领域。
8、
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13、在紫外线、放射线、宇宙线以及高温及电场作用下，气体中产生了（
自由电子）、 负离子）、 正 （ （
离子）使气体（游离化）而后气体可能导电。 14、游离方式有（表面发射）、 （空间游离）两大类。 15、去游离方式有（复合）、（扩散）。 16、气体放电有（非自持放电阶段）、（自持放电阶段）、（辉光放电）、（弧光 放电）几个阶段。 17、弧光放电可分为（近阴极区）、（近阳极区）、（弧柱区 ）三个区域。 18、 电弧具有（热——电）效应，电弧是（热与电）的统一体。 19、直流电弧的熄灭条件（E – IR＜Uh）。 20、交流电弧的熄灭条件（Ujf(t)＞Uhf(t) ）。 21、电流过零后，弧隙两端的恢复电压不断增大，弧隙中介电强度也 不断增加，长弧在（热击穿）、（电击穿）两种情况下重燃。 22、影响交流电弧熄灭的电路参数为（电源电压 ）、（电弧电流）、（ 功率 因数角）、（振幅系数）、（线路固有振荡频率）。 23、熄灭电弧的基本方法（拉长电弧 ）、（纵缝灭弧 ）、（金属栅片）、（固有产气灭 弧及利用石英砂灭弧）、（高压开关电器利用流利介质灭弧）、（利用真 空灭弧室灭弧）。 24、按工作方式电接触可分为（固定电接触 ）、（可分合电接触）、（滑动及滚动 电接触）。 25、接触电阻由（收缩电阻）、（表面膜电阻）组成。 26、接触形式有（点）、（线）、（面）三种。 27、影响接触电阻的因素有（接触形式）（接触压力）、（温度）、（化学腐蚀）、（电 化学腐蚀）、（材料性质）、（接触表面加工情况）。 28、由于（热效应），而引起的触头焊接，称为触头的（冷焊）。 29、触头的电磨损有（桥磨损）、（电弧磨损）两种。 30、触头承受（短路电流）的热作用而不至于损坏的能力称为（热稳 定性）。 31、电接触的可靠性，对接触材料（电气性能）、（热性能）、（物理及力学电能）、（化学性能）有要求。 32、对低压配电器的要求是（通断能力大）、（具有多种保护方式）、（能做选择性 保护）、（动稳定性和热稳定性高）。 33、熔断器的主要参数有（额定电压 ）、（额定电流 ）、（保护特性）、（额定分断
能 力）、（限流系数）、（I2t 特性）、（熔断器的断开过电压）。 34、刀开关按级数分为（ 单级）、（ 双级 ）、（三级 ），按结构分为（ 平板式 ）、（条架 式）。 35、刀开关的主要参数（额定电压）、 额定电流）、 通断能力）、 动稳定电流）、 （ （ （ （热稳定电流）、（机械寿命）、（电寿命）。 36、按输入信号继电器分为（ 电压继电器）、（ 电流继电器）、（中间继电器）、（时 间继电器）、（热继电器）、（温度继电器）、（速度继电器）。
大连理工大学电气工程学院 覃栋 200881168 37、主令电器有（
按钮）、（行程开关）、（接近开关）、（主令控制器）、（万能
转换开关）。 全压起动）、（减压起动）。 39、高压电器按用途分为（开关电器）、（保护电器）、（ 测量电器）、（限流电 器）、（成套电器与组合电器）、（电力电容器）。 40、高压断路器分为（油断路器）、（真空断路器）、（气吹断路器）、（磁吹 断路器）、（自产气断路器）。
38、交流三相笼形异步电动机的起动方式（ 二、名词解释
1、电器：对电能的产生、输送和应用起控制、保护、检测、变换与切换及调节作用的电气器具。 2、电力系统：由发电厂、电力网及电能用户组成的系统称为电力系统。
电动稳定性：电器在电动力作用下，其有关部分能够不损坏或不 永久变形的性能。
3、 4、电器的温升：电器本身的温度与周围环境之差，称为电器的温升。
极限允许温升：从极限允许温升温度值减去周围环境温度，称为 极限允许的温升。 6、热稳定状态：当电器本身产生的热量与散失的热量相等后，电器 温升达到恒定值，称为热稳定状态。
5、 7、气体放电：气体由绝缘状态，变为导电状态，使电流得以
通过的现象叫气体放电。
触头的冷焊：由于金属原子和原子之间化学亲和力的作用，使两 个触头表面牢固的粘接在一起，产生“冷焊”现象。
8、 三、简答题
1、影响接触器机械寿命和电寿命的主要因素是什么？
通断次数的多少；（2） 接触材料的强度；（3） 材料的抗氧化性 和化学稳定性及导电性。
答：（1） 2、三相电机在什么情况下可以全压启动？ 答：在 电网及负载两方面都允许的情况下采用全压起动。 3、低压配电器的作用是什么？
主要用于低压配电电路、对线路和设备进行保护，以及通断、转 换电源或负载。
答： 4、何谓低压断路器“自由脱扣”？对电路保护有何好处？ 自由脱扣是指不论操作手柄在任何位臵， 只要电路出现故障， 使脱扣器动作，推动半轴转动，则杠杆顺时针转动与半轴脱扣，带动船形摇杆逆时针转动，使连杆及滑 块向下运动，断路器迅速分闸，实现自由脱扣。 （2） 好处是达到省力及保护弹簧的 作用，并配有电磁铁和电动机转动装臵，全系列均可以电操作。
答： （1） 5、影响接触电阻的因素有哪些？
接触形式、 接触压力、化学腐蚀、电化学腐蚀、温度、材料性质、接 触表面加工情况
答： 6、在固定接触的铜母线与铝母线搭接中，接触面为什么常搪锡？
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答：因为它们的缺点是易于氧化，氧化膜导电性能差，一般采用铝表面覆盖银、铜、锡减小接触电阻。 7、何谓触头的电动稳定性，如何校核？
触头承受短路电流所产生的电动力而不致损坏的能力； （2） 当
触头通过稳定电流时，收缩电动力及回路电动力的代数和 小于触头的接触压力，不会与触头分开，则触头的稳定性合格。
答：（1） 8、触头的电磨损与哪些因素有关？采用哪些措施减少电磨损？
液桥的形成和金属转移，电弧对触头的磨损。（2）选用导热性 较好的材料作为阳极材料，而用其它材料作为阴极触头，组成所谓 “补偿触头对”可以限制桥磨损。 9、电弧放电有何特点？ 过程！
答： （1） 答：开关断开的瞬间，触点的接触力下降接触面积减少，接触电流急剧增加，两触点间热量增高气体的原子或分子 在热量和高电场作用下受激而产生游离的带电粒子，这些电荷维持正负极的接通，电流热使阳极材料蒸发并燃烧， 同时带电粒子无规则的乱运动产生撞击而形成电弧。 10、何谓游离作用，何谓去游离作用？
如果原子吸收的能量足够大时，电子能激发到自由态而离开 原子轨道形成自由电子，使原来的中性原子或分子变成一个带正电 荷的粒子，叫正离子。这样的过程较游离。 （2） 游离气体中的带电粒子离开游离区域，或者失去电荷变成中 性粒子，这种现象叫去游离。
答：（1） 11、从电量平衡的观点怎样才能熄灭电弧？
当 Ph＞Ps， 电弧电流变大， 温度升高， 弧径变粗； 当 Ph＝Ps, 电 弧稳定燃烧，电弧电流恒定；当 Ph＜Ps, 电弧逐渐熄灭。
答： 12、熄灭直流电弧为什么会产生过电压？开断直流纯电阻电路时有无过电压？
若电路电感大，则磁场储能多，熄弧过程中从弧隙散发的能 量也越多，因而电弧越难熄灭，由于电感中的能量的泄放需要一定 时间，因而电弧不能立即熄灭，必须待能量基本上泄完后，电弧才 能熄灭，以及电感性电路电阻性电路难以灭弧的缘由。 （2）有过电压。
答：（1） 13 开断感性电路时，触头两端恢复电压由哪两个分量组成？ 答：有
过渡过程阶段、稳态阶段。
14、熄灭长弧与短弧的方法有何不同，熄灭交流电弧时栅片灭弧室中金属栅片具体起何作用？
在短弧中近极区域的过程起主要作用，短弧电压几乎与电流 无关。而长弧的电弧电压与电场强度及弧柱长度成正比。 （2） 当交流电流过零时产生近极效应， 其初始介电强度大约为 150 ——260V 若有几个短弧则提高弧隙初始介电强度多倍。
答：（1） 15、开断电路时电弧怎样产生？ 答案同第九题一样。 16、电器在什么条件下才能达到稳定温升？ 答：当电器
本身产生的热量与散失热量相等后，电器温升达到恒定值称为
大连理工大学电气工程学院 覃栋 200881168 稳定状态，此时的温升为稳定温升。
17、试比较导体通过直流单相交流电流，三相交流电流时长生电动力有何不同。从热的角度考虑怎样熄灭电弧？
在单相回路中，两导线的电流方向相反，所以导体间产生相排斥 的电动力。各相所承受的电动力，是交变的，其频率为电流为频率 两倍， 电动力及方向均随时间变化， 相导体承受的最大电动力为 A B 相和 C 相（0.866/0.81）倍即（1.0）倍。
答：
高压电器的作用及其分类
一、简答题 1.按用途分类高压电器可分为几种?它们的功能如何? 开关电器：
用来关合及开断电路的电器 （1）断路器——DK 在
电路正常工作和发生故障（例如发生短路）时关合和开断电路 （2）隔离开关——G
将高压设备与电源隔离，以保证检修工作人员的安全 （3）熔断器——RN
在电路发生过载或短路时依靠熔件的熔断开断电路 （4）负荷开关——FW
在电路正常工作或过载时关合和开断电路，它不能开断短路电流 限制电器：用来限制电路中电压或电流的电器
（1）电抗器——Ｌ 主要用来
限制电路中的短路电流。某些类型的熔断器也有限制短路电流的作用。
用来
（2）避雷器——ＢＬ
限制电路中出现的过电压或过电流的电器 变换电器：
用来变换电路中的电压和电流使之便于检测的电器。
（1）电流互感器 ——ＬＨ 用来变换电路中的电流，以便供电给测量仪表、继电器或自动装置，并使之与高压电路隔离的电器。 （2）电压互感器——ＹＨ 用来变换电路中的电压，以便供电给测量仪表、继电器或自动装置，并使之与高压电路隔离的电器。 组合电器：将上述几种电器，按一定的线路装配成一个电器整体的电器组合为
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组合电器。 2.按照安装地点高压电器如何分类? 按照安装地点分 （1） （2）
户内式：装在建筑物内，一般工作在 35kV 及以下的电压等级。 户外式：适用于安装在露天，一般工作在 35kV 及以上的电压等级。
（1）交流电器： 它是工作于三相或单相工频交流制的电器，极少数工作在非工频系统。 （2）直流电器： 工作于直流制的电器，常用于电气化铁道城市交通系统。
3.按照电流制式如何分类？
4.对所有高压电器的统一要求是什么? 所有的高压电器都应满足 运行可靠、工作灵活，同时还必须考虑经济条件。 二、填空题 1．高压电器按照电流制式分（ 交流电器）和（直流电器） 。
2．高压电器按照安装地点分（户外式）和（户内式） 。 3．高压电器按照用途分类（
开关电器）（限制电器）（变换电器）和（组合电器） 、 、 。
断路器、高压隔离开关、高压熔断器和高压负荷开关等。
4．高压开关电器可分为高压 5．高压电器中的
限制电器分为(避雷器)和(电抗器)。 电压互感器）和（电流互感器） 。
6．高压电器中的变换电器分为（ 7．
将断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、闭雷器等按一 定线路装配成一个电器整体的电器组合称（组合电器）。
三、判断题 1．在高压系统中，用来对电路进行开、合操作，切除和隔离事故区域的设备称为高压电器。 （+） 2．在高压系统中用来对电路运行情况进行监视、保护及数值测量的设备，统称为高压电器。 （ 3．断路器，无论在电路正常工作或发生故障（例如发生短路）时都可以关合和开断电路。 （+） 4．断路器，只有电路正常工作时可以关合和开断电路。 （ ） （+） ）
5．负荷开关，只在电路正常工作或过载时关合和开断电路，它不能开断短路电流。
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6．负荷开关，不但在电路正常工作或过载时可以关合和开断电路，它还能开断短路电流。 （ ）
二、电弧的形成及熄灭方法 一、简答题
1．电弧放电有何特点？何为游离作用与去游离作用？各有几种方式？ 电弧的特点是：
起弧电压、电流数值低 （2）电弧能量集中，温度很高 （3）电弧是一束质量很轻的游离态气体，在外力作用下，很易弯曲、变形。
（1） （4）电弧有良好的导电性能、具有很高的电导： （5）电弧有
阴极区（包括阴极斑点） 弧柱区（包括弧柱、弧焰） 阳极区（包括阳极 、 、
三、高压断路器的结构与原理
斑点）三部分组成。 一、简答题
1．高压电器的作用如何？ 高压电器是指在高电压的电路中用来实现电路的 的电器。 2．高压电器是如何分类的？ 按照高压电器的功能不同，可以分为四大类，即
关合、开断、控制、保护、调节和量测作用 开关电器、量测电器、保护电器和限
流、限压电器。
3．什么是高压电器中的开关电器？它是如何分类的？
主要用来关合与分断正常电路与故障电路，或用来隔离高压电源。 根据其功能的不同又可分为：
它能关合与分断正常情况下的各种负载电路，又能在 故障情况下关合与开断短路电流， 而且还能实现自动重合闸的要求。
（1）高压断路器 它是高压电器中一种功能最为全面的电器。 （2）高压熔断器
保险。当线路中电流超过一定的限度或出现短路故障时能够自 动开断电路。电路开断后，熔断器必须人工更换部件后才能再次使用。
俗称 （3）高压负荷开关
只能在正常工作情况下关合与开断各种负载电路，但不能开断 短路电流。
（4）高压隔离开关
用来隔离电源或电路。隔离开关只能开断很小的电流，例如长度很短的母线空载
电流，容量不大的变压器空载电流等。
大连理工大学电气工程学院 覃栋 200881168 （5）接地开关
高压与超高压线路检修电气设备时，为确保人身安全，可用接 地开关进行接地。接地开关可用来人为造成电力系统的接地短路，以达到控 制和保护的目的。
4．什么是高压电器中的量测电器？它是如何分类的？ 主要包括电流互感器和电压互感器。 （1）电流互感器
用来配合测量高压线路中的电流，供计量和继电保护用。 （2）电压互感器
用来配合测量主高压线路中的电压，供计量和继电保护用。 5．什么是高压电器中的限流、限压电器？它是如何分类的？ 主要包括避雷器和电抗器。 （1）避雷器 用来
限制过电压，使电力系统中相关的各电气设备免受大气过电压和内部过电压的危害。 电感线圈，用来限制故障时的短路电流。
（2）电抗器 实质上就是一个
不难看出上述高压电器都是保证电力系统安全可靠运行必不可少的电气设备。
6．对高压电器的基本要求是什么？其性能参数有哪些？ 对高压电器的主要要求包括 的要求等。 一般电气性能方面的要求 电力系统中的高压电器，应能够 7．高压断路器的技术参数有哪些？
一般电气性能方面的要求、自然环境方面的要求和其它方面 长期承受各种电压、电流的作用而不致损坏。
动稳定电流 它是指断路器在合闸位臵时所允许通过的最大短路电流，又称极 限通过电流。断路器在通过这一短路电流时，不会因电动力的作用 而发生任何的机械损坏。 动稳定电流表明了断路器承受电动力的能力。此电流的大小由导 电部分和绝缘部分的机械强度来决定。 热稳定电流 当短路电流通过断路器时会使导电部分发热，其热量与电流的平 方成正比。所以当断路器通过短路电流时，有可能使触头熔焊直至 损坏断路器。 因此断路器规定了在一定的时间内（1、4、5、10s）的热稳定电流。热稳定电流是断路器在
规定时间内允许通过的短路电流值，一般用有效值来表示。 热稳定电流标明了断路器承受短路电流热效应的能力。
大连理工大学电气工程学院 覃栋 200881168 （8）合闸时间
自发出合闸信号起， 到断路器的主触头刚刚接通为止的一段时间， 称为断路器的合闸时间。 对断路器合闸时间的要求不高，但应尽可能的稳定 。我国生产的断路器合闸时间一般均小于或等
于 0．2s。 （9）分闸时间
是指从分闸线圈接通起，到断路器三相电弧完全熄灭为止的一段 时间。分闸时间包括断路器的固有分闸时间和电弧存在的时间。其中，固有的分闸时间是 指 从分闸线圈通电，到触头刚刚分离的这段时间 ；而 电弧存在的时间 是指从触头分离，到三相电弧完全熄灭的这段时间。 从切断短路电流的要求出发，分闸时间愈短愈好，一般分闸时间为 0．2s。通常，合闸时间 大于分闸时间。
（10）触头行程
断路器触头行程系指断路器在操作过程中，触头从起始位臵到终 止位臵所经过的距离。
（11）触头超程
断路器触头超程系指断路器在合闸操作中，动、静触头接触后， 动触头继续前行的距离。它等于行程与开距之差。
（12）刚分速度 指
断路器分闸过程中，动触头刚刚分离时的速度。 断路器合闸过程中，触头刚刚接触时，动触头的移动速度。
另外，还有三相同期、油重、总重、无电流间隔时间等技术参数。 （13）刚合速度 指
8．运行中的高压断路器一般应满足哪些基本要求？ 为了确保断路器的正常运行，一般应满足以下基本要求。 （1）
安全可靠
高压断路器在正常运行中，不应误动，以免使系统的正常工作遭到破坏；当系统出现故障
时，不应拒动（拒绝动作） ，以免扩大事故范围。同时，高压断路器在各种工作状态下，均不应出现危及人身和其 它设备安全的现象。 （2）
断流容量高
系统中一旦出现故障，其电流很大，往往是其额定电流的几倍、几十倍甚至更高，而
持续时间仅几秒钟。高压断路器应能承受开断和关合故障电流的能力。 （3）
动作迅速
高压断路器开断故障电流的快慢将直接影响系统输送功率的大小以及系统的稳定性。 因此，
高压断路器在接到继电保护装置发来的信号后，应在百分之几秒的时间内断开故障电路。 不难看出，为了使断路器很好地满足上述要求，高压断路器必须具有可靠完善的
灭弧装臵和尽量简 单可靠的二次回路。
9．高压断路器是如何分类的？ 高压断路器的类型很多，并有多种不同的分类方法：
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