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内容简介

　　

　　《低压电器技术手册》是目前国内、外低压电器专业领域内容比较全面，具有专业的一本大型实用工具书。本手册内容集低压电器元器件和智能电网用户端设备与系统的新产品研发、设计、制造工艺和材料、标准、产品检测、认证、专利和新产品研发战略及管理之大全，具有新颖性、先进性、系统性和实用性等特点，反映了目前国内、外有关低压电器元器件和智能电网用户端领域的研究成果、产品、技术现状及发展趋势。本手册是以设计院和用户的设计选用需求为导向，侧重元器件和系统相结合，加强和突出了系统解决方案、应用案例和产品选用等重点内容。因此，本手册既是一本技术手册，也是一本设计手册。
　　《低压电器技术手册》面向低压电器制造厂、设计院、科研院所、高等院校，以及工矿企业、建筑、能源、电力和交通等部门，供产品研发和制造、工程设计和选用、安装运行和维护、检测和认证、工程管理等各部门人员使用。
　　

目录

目录
序
前言
第1章概论1
1.1概述1
1.2低压电器分类与用途1
1.2.1传统分类及其扩展1
1.2.2按标准体系分类2
1.2.3其他主要分类2
1.3我国低压电器发展回顾2
1.3.1第一代产品的形成与发展2
1.3.2第二代产品的形成与发展3
1.3.3第三代低压电器形成与发展3
1.3.4低压电器第四代产品的提出与发展情况4
1.3.5新一代低压电器基本要求与特征4
1.4低压电器主要特征5
1.4.1低压电器基本特征5
1.4.2配电电器主要特征6
1.4.3控制电器主要特征6
1.4.4终端电器主要特征6
1.4.5低压电器型号含义及其唯一性6
1.5低压电器产品发展动向7
1.5.1我国新型电器发展与应用7
1.5.2我国新一代低压电器总体发展趋向7
1.5.3新一代低压电器主要产品发展动向8
1.5.4系统产品发展动向10
1.5.5智能电网用户端相关技术研究11
第2章低压电器新产品研发战略与管理12
2.1低压电器新产品研发战略管理12
2.1.1新产品研发战略的定义及内涵12
2.1.2新产品研发战略管理流程12
2.1.3新产品研发战略分析程序及方法13
2.1.4新产品研发战略制定/修订程序及方法14
2.1.5新产品研发战略实施及控制方法16
2.2低压电器新产品研发流程及组合管理17
2.2.1新产品研发总体流程17
2.2.2新产品概念筛选流程及评审要素18
2.2.3新产品研发前期研究流程及评审要素18
2.2.4新产品研发流程及评审要素18
2.2.5新产品工业化流程及评审要素19
2.2.6新产品发布流程及持续改进20
2.2.7新产品研发项目组合管理20
2.3低压电器产品研发实施保障20
2.3.1新产品研发组织及团队建设20
2.3.2新产品研发资源配置及管理工具21
2.3.3研发平台建设22
2.3.4创新文化培育22
2.4低压电器产品专利战略与管理22
2.4.1专利战略定义22
2.4.2专利战略在新产品研发战略中的地位和
作用22
2.4.3专利战略23
2.4.4专利战略的SWOT分析24
2.4.5专利检索与专利数据库24
2.4.6产品专利战略制定26
2.4.7专利跟踪与管理28
第3章低压电器设计文件与工艺文件31
3.1概述31
3.2低压电器设计文件31
3.2.1低压电器设计文件编制原则31
3.2.2低压电器设计文件基本要求31
3.2.3低压电器设计文件格式31
3.2.4低压电器设计文件编号原则32
3.2.5低压电器设计文件的完整性34
3.2.6低压电器设计文件编制方法及其应用35
3.3低压电器工艺文件39
3.3.1低压电器工艺文件编制原则39
3.3.2低压电器工艺文件基本要求39
3.3.3低压电器工艺文件格式39
3.3.4低压电器工艺文件编号原则39
3.3.5低压电器工艺文件完整性39
3.3.6低压电器工艺文件编制方法及其应用41
第4章低压电器基础技术43
4.1电弧开断43
4.2电弧的建立44
4.2.1间隙中气体的击穿44
4.2.2触头间的伏安特性47
4.3电弧的产生48
4.3.1触头闭合时电弧的产生48
4.3.2触头打开时电弧的形成48
4.4大气压下的空气电弧49
4.4.1弧柱区50
4.4.2阴极区51
4.4.3阳极区51
4.4.4最小电弧电流和最小电弧电压51
4.4.5电弧伏安特性52
4.5电弧的开断53
4.5.1交流电路中电弧的开断53
4.5.2直流电路中电弧的开断56
4.6低压开关电器的开断过程与电弧停滞时间56
4.6.1低压开关电器的开断过程56
4.6.2电弧停滞时间59
4.7磁吹和气吹对电弧的冷却和驱动作用63
4.7.1断路器触头系统的自励磁场64
4.7.2接触器触头系统的自励磁场65
4.7.3气吹对电弧的冷却和驱动作用66
4.8电弧进入灭弧栅片后的背后击穿现象68
4.8.1电弧的背后击穿现象的电路模型68
4.8.2背后通道热击穿条件分析70
4.8.3消除和减弱背后击穿现象的方法和措施70
4.9电弧电流过零后的介质恢复与重燃现象71
4.9.1两种重击穿现象71
4.9.2介质恢复强度的测量方法72
4.9.3不同开断电流和栅片厚度的介质恢复和
重燃过程72
4.9.4产气材料与灭弧室出气口尺寸对介质
恢复过程的影响73
4.9.5交流接触器不同灭弧室结构的介质恢复
强度75
4.10电接触理论76
4.10.1收缩电阻76
4.10.2表面膜对收缩电阻和接触电阻的影响80
4.10.3导电状态下的a斑点温度84
4.10.4电弧对触头的烧蚀87
4.10.5触头熔焊89
4.10.6燃弧对触头表面的影响92
4.11电器发热94
4.11.1允许温度94
4.11.2热的产生95
4.11.3传热方式96
4.11.4长期工作发热98
4.11.5短路电流下的发热和热稳定性99
4.12电动力101
4.12.1电动力现象101
4.12.2电动稳定性101
4.12.3电动力方向101
4.12.4典型导体电动力计算101
4.12.5三相电流电动力103
4.13低压电器电磁理论与计算104
4.13.1磁路分析与计算104
4.13.2电磁系统吸力特性计算109
4.13.3电磁系统动态特性的分析计算110
4.13.4电磁铁的工程设计方法111
4.14低压电气系统的过电压与绝缘配合114
4.14.1引言114
4.14.2低压电气设备绝缘介质上作用的电压114
4.14.3低压电气系统的过电压保护123
4.14.4低压电气系统绝缘配合128
4.15网络与通信技术131
4.15.1低压电器与网络通信131
4.15.2现场总线133
4.15.3短程无线通信技术143
4.15.4信息安全问题146
4.15.5时间同步问题148
第5章低压电器基本设计方法151
5.1低压电器基本设计方法含义151
5.2我国低压电器设计方法的发展与现状151
5.3低压电器常用设计方法及其特点153
5.3.1仿制设计154
5.3.2自行设计154
5.3.3创新设计154
5.4低压电器总体设计思路155
5.4.1产品立项155
5.4.2产品定位与总体目标157
5.4.3产品开发技术路线159
5.4.4低压电器设计程序的划分161
5.5低压电器基本设计方法的主要内容162
5.5.1结构方案设计162
5.5.2触头灭弧系统设计163
5.5.3导电回路设计要点164
5.5.4电磁系统设计要点165
5.5.5低压电器操作机构设计168
5.5.6智能控制器设计174
5.5.7双金属元件设计175
5.6低压电器设计涉及的其他主要因素178
5.6.1产品设计工艺性178
5.6.2低压电器的设计标准化180
第6章低压电器的可视化仿真与数字化设计
技术184
6.1概述184
6.1.1可视化仿真与数字化设计技术的概念184
6.1.2可视化仿真与数字化设计技术在低压
电器中的应用184
6.2三维造型与CAD软件185
6.2.1AutoCAD系统和UG系统185
6.2.2其他三维软件的简要介绍186
6.3常用仿真软件187
6.3.1三维综合仿真软件ANSYS187
6.3.2多体动力学仿真软件Adams188
6.4电磁脱扣器保护特性的计算190
6.4.1概述190
6.4.2电磁脱扣器保护特性的仿真190
6.5热脱扣器反时限保护特性的计算193
6.5.1热脱扣器等效热路的建立193
6.5.2热路参数的计算194
6.5.3断路器等效热路的求解与计算结果的
实验对比195
6.6断路器机构动态特性的仿真与优化设计196
6.6.1低压塑壳断路器机构动态特性仿真分析196
6.6.2低压塑壳断路器的机构优化设计197
6.7断路器的电动斥力和短时耐受能力200
6.7.1电动斥力的数值分析方法200
6.7.2塑壳断路器(MCCB)电动斥力计算及其
应用202
6.7.3万能断路器(ACB)动稳定计算204
6.7.4万能断路器(ACB)热稳定计算205
6.8低压电器导电部分磁场的仿真206
6.9低压电器温度场仿真与温升计算209
6.10交流接触器的操作电磁铁特性计算211
6.10.1交流接触器磁系统的静特性仿真211
6.10.2交流接触器磁系统的动特性仿真212
6.10.3交流接触器的分磁环特性仿真分析214
6.11空气介质开关电弧仿真技术216
6.11.1断路器电弧的基本属性217
6.11.2断路器电弧的建模与仿真219
6.12低压电器仿真与数字化设计技术的发展222
6.12.1概述222
6.12.2与多体动力学耦合求解，实现接触器
触头弹跳的仿真223
6.12.3热路网络的应用及紧凑型断路器的
设计223
6.12.4基于磁流体动力学(MHD)电弧数学
模型，分析出气口结构对灭弧室开断
性能的影响224
6.12.5基于链式电弧模型，实现低压断路器的
开断特性仿真225
第7章低压电器基础技术研究实验和测试
方法227
7.1概述227
7.2模拟大电流试验技术与装置227
7.3灭弧室内电弧运动的测量228
7.3.1高速摄像机228
7.3.2二维光纤阵列电弧运动测试系统228
7.3.3光纤测试系统应用例子之一229
7.3.4光纤测试系统应用例子之二231
7.4灭弧室气体压力测量技术及其应用232
7.4.1开断过程中灭弧室内产生的压力232
7.4.2压力传感器及压力测量的方法233
7.4.3利用压力测量选择灭弧室内产气材料234
7.4.4排气通道的优化设计234
7.4.5灭弧室外壳的优化设计235
7.5塑壳断路器弧后电流测试仪及其应用236
7.6应用瞬态光谱分析仪研究产气材料对灭弧室
开断性能的作用237
7.7开关电器机械操作可靠性测试238
7.7.1概述238
7.7.2机械操作可靠性测试设备239
7.8通信测试技术240
7.8.1概述240
7.8.2Modbus产品通信测试241
7.8.3DeviceNet产品通信测试243
7.8.4EtherNet/IP产品通信测试244
第8章低压断路器247
8.1概述247
8.1.1用途247
8.1.2分类247
8.2断路器的结构组成248
8.3断路器的动作原理249
8.3.1一般断路器的动作原理249
8.3.2直流快速断路器的动作原理249
8.3.3限流断路器的动作原理252
8.3.4真空断路器的动作原理253
8.3.5灭磁断路器的动作原理253
8.4断路器的技术性能和参数253
8.5典型断路器的技术参数254
8.5.1万能式断路器（ACB）及灭磁断路器254
8.5.2塑料外壳式断路器276
8.5.3直流快速断路器289
8.5.4灭磁断路器296
8.5.5真空断路器296
8.6断路器的附件299
8.6.1智能控制器299
8.6.2分励脱扣器299
8.6.3欠电压脱扣器301
8.6.4辅助触头302
8.6.5二次接线端子302
8.6.6电操机构303
8.6.7外加手操机构305
8.7低压断路器设计要点306
8.7.1设计程序306
8.7.2结构选型306
8.7.3触头系统设计要点307
8.7.4灭弧室设计要点308
8.7.5过电流脱扣器309
8.7.6机构318
8.7.7抽屉座321
8.8断路器的选择性保护及整体解决方案321
8.8.1配电系统的过电流保护321
8.8.2配电系统的选择性322
8.8.3区域选择性联锁326
8.9断路器的使用与维护326
8.9.1使用326
8.9.2维护327
8.9.3修理327
8.10断路器的选用原则328
8.10.1交流断路器的选用328
8.10.2直流断路器的选用329
8.10.3交流断路器选用举例330
8.11主要制造商及主要产品331
8.11.1万能式断路器331
8.11.2塑料外壳式断路器331
第9章转换开关电器333
9.1概述333
9.1.1术语和定义333
9.1.2分类334
9.2TSE主要技术性能与参数334
9.2.1主电路的额定值334
9.2.2主要电气性能334
9.3转换开关电器典型产品结构与特点335
9.3.1专用型PC级产品结构及特点335
9.3.2派生型PC级产品结构及特点337
9.3.3CB级产品工作原理337
9.3.4转换控制器的工作原理与基本性能338
9.3.5转换控制器可靠度要求339
9.4转换开关电器的设计341
9.4.1专业型PC级TSE设计目标341
9.4.2PC级TSE设计要点341
9.4.3CB级TSE的设计要点342
9.4.4转换控制器的设计要点342
9.5系统解决方案344
9.5.1TSE在供电系统中的应用344
9.5.2TSE与母联开关应用的差异345
9.5.3短路性能的配合345
9.5.4转换时间的配合345
9.5.5在UPS供电系统中的应用346
9.6转换开关电器的选择与使用346
9.6.1根据安装位置选择TSE346
9.6.2根据负载性质选用TSE348
9.6.3根据备用电源性质选择TSE348
9.6.4按使用的特殊功能选择TSE348
9.6.5TSE极数的选择349
9.7主要典型产品及制造商349
9.7.1TBBQ6系列产品349
9.7.2WOTPC系列产品349
9.7.3MDS9B系列产品353
9.7.4CAP2系列产品355
9.7.5SIWOQ系列产品355
9.7.6NZ300系列产品357
第10章低压开关、隔离器、隔离开关、
熔断器组合电器360
10.1概述360
10.1.1用途360
10.1.2主要定义360
10.1.3适用标准360
10.1.4产品分类361
10.2产品结构及工作原理362
10.2.1低压隔离器的结构特点及工作原理362
10.2.2低压开关的结构特点及工作原理363
10.2.3低压隔离开关的结构特点及工作原理364
10.2.4低压隔离器熔断器组的结构特点及
工作原理365
10.2.5低压开关熔断器组的结构特点及工作
原理365
10.2.6低压隔离开关熔断器组的结构特点及
工作原理366
10.2.7低压熔断器式隔离器的结构特点及
工作原理367
10.2.8低压熔断器式开关的结构特点及工作
原理367
10.2.9低压熔断器式隔离开关的结构特点及
工作原理368
10.3产品在配电系统中的地位与作用370
10.3.1产品在配电系统中用作隔离电源用370
10.3.2产品在配电系统中用作起动、加速和
（或）停止单台电动机370
10.3.3产品在配电系统中用作线路的短路保
护用370
10.3.4产品在配电系统中应用的控制方式
多样化370
10.4典型产品技术参数与性能370
10.4.1低压隔离器典型产品技术参数与性能370
10.4.2低压开关典型产品技术参数与性能373
10.4.3低压隔离开关典型产品技术参数与
性能374
10.4.4低压开关熔断器组典型产品技术参数与
性能380
10.4.5低压隔离开关熔断器组典型产品技术
参数与性能383
10.4.6熔断器式隔离器典型产品技术参数与
性能387
10.4.7熔断器式开关典型产品技术参数和
性能388
10.4.8熔断器式隔离开关典型产品技术参数与
性能389
10.5产品结构设计的多样化393
10.5.1安装方式及接线方式的多样化393
10.5.2产品操作方式多样化394
10.5.3附件多样化395
10.6产品设计方法396
10.6.1总体方案确定396
10.6.2绝缘电压选择397
10.6.3导电结构零件的确定397
10.6.4机械机构的确定398
10.6.5安装及接线方式的确定398
10.6.6附件398
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