电器学

一、填空题

1、按电器的用途可分为(电力系统用电器)、（电力拖动自动控制系统）、（自动通信用弱电电器）。 2、按照电器元件执行功能可分为（有触点电器）、（无触点电器）、（混合式电器）。 3、电力网是（输送）、（交换）、（分配）电能用的。

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。

8、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。

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）、（进阳极区）、（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。

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。

3、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。 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。

5、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。 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。

8、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。

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？

答：（1） 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。 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。 5、影响接触电阻的因素有哪些？

答： 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 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？

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？

答：（1）触头承受断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。 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？

答： （1）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”可以桥磨损。 9、电弧放电有何特点？

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？

答：（1）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。 11、从电量平衡的观点怎样才能熄灭电弧？

答：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。

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？

答：（1）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。 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？

答：（1）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。 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？

答：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，B相导体承受的最大电动力为A相和C相（0.866/0.81）倍即（1.0）倍。

《电器学》自测试卷(一)

一、填空题(每题4分，共40分)

1、电器触头接触电阻的大小与_________________________，________________，_________________________和_____________因素有关。

2、交流电弧的零休期是指________________________________________。

3、稳定燃烧的直流电弧，其电弧压降由_______________和_____________组成。电弧电流增大时，电弧压降将_______________，。

4、单相交流电动力的_______________随时间变化，从_______________变到， 其方向_________时间变化。

5、对触头材料电气性能的要求有，，和。

6、发热体对流散热散出功率的大小与_______________，______________和___________有关。 7、交流串联电磁铁的线圈电流极及磁势_________________________工作气隙的大小而变化，磁通和磁链_________________________工作气隙而变化。其结构特点是导磁体由_________________________制成，线圈形状_________________________。

8、直流电磁铁的吸合运动时间指______________________，其大小与___________、_______________和_______________有关。

9、电磁铁的静吸力特性指_____________________________。电磁铁的工作气隙值越大，其电磁吸力越_______________。

10、交流并联电磁铁的磁路计算中，漏磁系数是________与________比值，工作气隙也越大，漏磁系数越_______________。

二、问答题（每题12分，共36分）

1、电器触头分断直流电感性电路时产生的电弧，与分断纯电路产生的电弧相比较，哪一个电弧较难熄灭？为什么？直流电弧与交流电弧相比较，哪一个电弧容易熄灭？为什么？

2、同一个电器在长期工作制或短时工作制下，若允许温升相同，其发热功率是否相同？为什么？何谓短时工作制的功率过载系数和电流过载系数？

3、电器触头的电磨损原因有哪些？为减少触头电磨损应采取什么措施？触头的超程与触头磨损有什么关系？

三、分析题（14分）

在交流电磁铁的磁路计算中，其分磁环也是一个磁抗，试说明其原因。分磁环磁抗的大小与什么有关？ 四、计算题（10分）

已知一三相高压隔离开关通过三相对称短路冲击电流icj=50kA，其三相闸刀在一个平面内平行布置。A相与B相、B相与C相的中心线间距均为S=0.5米。闸到长度均为L=2米，截面系数λ=1.05，求闸刀所受最大电动力为多少？

《电器学》自测试卷(二)

一、填空题（每题3分，共30分）

1、电器学的理论范畴为理论、理论、理论和理论。

2、按电压高低、结构工艺，电器分为电器、电器、电器、电器。 3、电动力的计算方法有和。

4、触头电磨损分为两种：磨损和磨损。 5、磁路的基尔霍夫第一定律是指。

6、触头工作时，有两种不同情况下产生和熔焊，一种是另一种是。 7、常用的触头材料分为三类：材料、材料和 材料。 8、常用的磁导计算方法有：法、法、法、法。 9、电磁系统的特性主要有特性，特性，特性和特性。 10、接触电阻分为两类：电阻和电阻。 二、简答题（共26分）

1、写出电器发热的热平衡方程，并解释其物理含义。（8分）

2、弧长不变的交流电弧，在稳定燃烧时为什么燃弧尖峰总是高于熄弧尖峰？（8分）

3、交流电感性负载电路中的电弧与电阻性负载电路中电弧相比，哪一种电弧更难熄灭，为什么？（10分）

三、分析题（每题10分，共24分）

1、有一个交流并联电磁铁，铁心极面附近装有分磁环，通电后衔铁在吸合位置正常工作一段时间后，衔铁的振动及噪声加大，试分析可能的原因。

2、试说明用漏磁系数法计算复杂磁路的原理，为什么要采用归算漏磁导？何谓漏磁系数及其计算方法？

四、计算题 （20分）

1、某断路器的动触头和静触头均由镀锡的铜制成，接触力为210N，接触形式为线接触，求接触电阻的大小？（已知kj=140）（8分）

2、有一线圈，内径为10mm，外径为200mm，高为10mm。线圈导线直径为1mm，导线全长为10m，电阻率为ρ20℃ =0.2×10 Ω·m，散热系数为KT＝15W/℃·m(假定线圈内表面合外表面散热系数相同)，线圈允许温升ζw＝65℃,温度系数α＝0.004 1/℃，求允许通过的电流。（12分）

-4

2

2

2

《电器学》自测试卷(三)

一、填空题 (每题3分，共18分)

1、电器是对电能的产生，输送和应用起______________，______________，______________，变换与切换及调节作用的电气器具。

2、用比奥—沙瓦定律求两不等长、平行导体间电动力的一般公式为：F=_。 3、交流电弧的熄灭条件为。 4、触头的热稳定性是指 。 5、电磁铁的反力特性是指 。在工作气隙值减小时，反力。

6、交流电磁铁吸力的大小随时间，吸力的方向随时间变化。没有分磁环时，其吸力最大值的计算的公式为

。（若用代号，应说明其意义） 二、问答题(每题12分，共36分)

1、何谓“近阴极效应”？它对熄灭何种电弧有作用？ 2、什么是“金属陶冶材料”？它有何优、缺点？

3、什么叫磁路？何谓电磁铁的主磁通和漏磁通？画图表示直流电磁铁的主磁通和漏磁通。 三、分析题(每题12分，共24分)

1、试分析电弧电压对交流电路电流的影响？

2、为什么继电器触头多数采用点接触的形式、而少采用面接触形式？ 四、计算题(共22分)

1、已知两平行导体，L1=10米，L2＝8米，两导体两端长度各相差a=1米，两导体间距s＝0.1米，通过直流I1＝I2=10000A,求L1,L2所受的电动力F1,、F2各是多少？（15分）

2、当短时工作制的通电时间为T/2时，某电器的发热温升已达长期工作制的稳定温升，求此电器在短时工作制的电流过载系数？（7分）

《电器学》自测试卷(四)

一、填空题(每题4分，共36分)

1、单相电流电动力的______________随时间变化，从______________变到_____________ ,其方向

______________随时间变化。 2、直流电弧的静伏安特性是指。

3、在电弧燃烧的时候，输入弧隙的功率等于的乘积。当输入弧隙的功率_______弧隙散失的功率，电弧电流变大；当输入弧隙的功率______弧隙散失的功率，电弧趋于熄灭。 4、电器触头产生磨损的原因有和。为减少电磨损可以采取的措施有和。

5、热时间常数的物理意义为_____________与______________之比。电器的热时间常数越大，发热时温度上升越____，冷却时温度下降越________。

6、磁路基尔霍夫第一定律是指，其数学表达式为_________________。

7、直流磁路计算中，漏磁系数的定义是____________与 _________ 之比，工作气隙值越大，漏磁系数越_________。

8、某直流串联电磁铁，若线圈电流和尺寸不变，只减少线圈匝数，其工作气隙磁通将__________，其电磁吸力将。

9、用能量平衡法求电磁铁的吸力，常用于工作气隙值____________的时候，而用麦克斯维尔公式计算电磁铁的吸力，常用于工作气隙值_______、且工作气隙中磁场分布______________的电磁铁。 二、问答题(共40分)

1、影响交流电弧熄灭的电路参数有哪些？并说明各参数对熄灭电弧的影响？（12分） 2、影响电器触头接触电阻的因素有哪些？要减少接触电阻可以采取哪些措施？（7分）

3、若已知一个铜导体的直径(L)和电阻系数(ρ)，通以电流进行温升实验。如欲求出其综合散热系数KT，应如何进行测量和计算？（8分）

4、单相交流电磁铁的吸力有何特点？为什么会产生振动和噪声？用什么方法可以消除其振动和噪声？为什么？（13分） 三、分析题(共14分)

有一个交流并联电磁铁，铁心极面附近装有分磁环，通电压在衔铁吸合位置正常工作一段时间后，衔铁的振动和噪声明显增大，试分析可能的原因，并说明理由。 四、计算(共10分)

两截面为50*5mm的矩形载流母线，母线轴间距为70mm，当它作如图1的a 和b两种布置时，试比较分析两种情况下，它所受电动力大小和电动稳定性。矩形截面导体的截面因数曲线如图2。（矩形截面抗弯截面模量WZ=b*h/6, Wy=H*B/6）。

2

2

2

a 宽边相对布置b 窄边相对布置

图1 矩形导体

y h b

z

图2 抗弯截面模量图

《电器学》自测试卷(五)

一、填空题（每题3分,共30分）

1、电器是指对电能的产生、输送和应用起 、、、变换与切换以及调节作用的电气器具。

2、两平行导体通以方向相同的电流时，将产生相互的电动力；通以方向相反的电流时，将产生相互的电动力。

3、用比奥－沙瓦定律求两不等长、平行布置的导体间电动力F的一般表达式为：F = 。 4、研究电弧的目的是 。

5、热击穿是指；电器的热稳定电流是指。 6、交流电弧的熄灭条件为：在零休期间，。 7、磁路的基尔霍夫第二定律是指 。 8、电器散热的基本方式有，和。

9、国家标准中规定电器有四种工作制，它们是、、和。 10、常用的触头材料分为三类：材料、材料和材料。 二、简答题（每题9分，共27分）

1、自由电子的平均自由行程对于间隙的击穿电压有何影响？ 影响的主要因素有哪些?

2、弧长不变的交流电弧在稳定燃烧时, 为什么燃弧尖峰总是高于熄弧尖峰？ 3、什么叫“近阴极效应”？ 它对熄灭何种电弧起重要作用？ 三、分析题（共23分）

1、利用图解法分析直流电弧的熄灭原理，并列举可以帮助熄灭直流电弧的措施（至少三种）。（13分）

2、用图解的方法解释为什么短时工作制有过载能力？ 其过载能力用何值表示？（10分） 四、计算题 （共20分）

1、某配电设备中三相母线直列布置，长度为2.5m，二排中心距0.35m。设短路冲击电流为80kA（峰值），求中间相最大电动力。（9分）

2、有一额定电流I=400A的交流接触器，触头为双断点桥式，触头材料为银，其触头接触压降时）

，连接导电板的截面，散热系数

，

。导电板材料为铜，其热态电阻率为（100℃

。试计算触头的最高温升。（11分）

《电器学》自测试卷(六)

一、填空题(每题3分，共30分)

1、两平行导体通过方向相同的电流时，将产生相互____________的电动力，通过方向相反的电流时，将产生相互______________的电动力。

2、金属电极表面发射电子的方式有______________、______________、______________和______________。

3、交流电弧的近阴极效应是 。

4、电器触头接触电阻的大小与、 、______和______________因素有关。 5、电器短时工作制的功率过载系数是,电流过载系数是。 6、电磁铁的磁路是。主磁通是指，漏磁通是指。

7、磁路计算的基本规律是 。直流磁路导磁体的磁阻是的比值。

8、电器散热的基本方式有____________、__________和____________。散热系数的物理意义是。

9、电磁铁的反力指,反力特性是指。

10、交流电磁铁极面附近装分磁环以后，工作气隙磁通分为___________磁通和______________磁通，两个磁通的吸力，

故可以______________衔铁的振动和噪声。 二、问答题(共46分)

1、直流电弧稳定燃烧及熄灭的条件是什么？试举两个熄灭直流电弧的方法。（10分）

2、电器触头在闭合过程中的振动有何危害？为减少触头在闭合过程中的振动。应采取什么措施？（10分）

3、何谓直流电磁铁磁路的漏磁系数？如何计算？何谓直流电磁铁磁路的等效磁导？如何计算？（13分） 4、何谓直流电磁铁的释放时间？释放时间由哪两部分组成？若要增加释放时间，可以采取什么措施？（13分）

三、分析题(共14分)

今有额定电压相同的直流电磁铁和交流电磁铁各一个，在额定电压下，前者接入交流电源，后者接入直流电源，问它们能否正常工作？为什么？ 四、计算题(共10分)

如图所示两个平行导体，AB长L1=15米,CD长L2=5米，a=5米，s=2米，截面系数Ƴ=1,通过交流单相短路电流，其周期分量有效值I”=15000A，求导体AB和CD所受最大电动力为多少牛顿？（电路衰减系数R/L=22.3/秒）