不容忽視的線路電壓降
不容忽視的線路電壓降
摘要：本文從電工教學和工廠里使用大型電爐單獨配備的變壓器兩個方面，探討了不容忽視的線路電壓降問題。
關鍵詞：線路；電壓降
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一、電工教學中的線路電壓降
在電工教學中，有這樣一道習題：“如圖1所示，打開和閉合開關K時，在R1上的電壓是怎樣變化的？試解釋工廠鄰近車間使用大型電爐時，廠房里照明電燈的亮度變暗的原因。”顯然，題的前半部分是為了讓學生在學完電源電動勢及全電路歐姆定律一節(jié)后，理解路端電壓是隨外電阻的變化而變化的。題的后半部分似乎也應用前問得出的結(jié)論解釋。電燈的亮度變暗是由于大型電爐的并入，系統(tǒng)負載電阻降低，電源兩端的路端電壓下降，使得燈兩端的電壓小于額定電壓所致。這樣的解釋是否完善呢？筆者認為這只能說是原因之一，但不是問題的關鍵。
全國農(nóng)業(yè)中專統(tǒng)編物理教材下冊（遼寧省熊岳農(nóng)業(yè)�？茖W校主編，農(nóng)業(yè)出版社出版）也有一個類似的問題。原題為：“一只110V，25W的白熾燈接在電源上時，能正常明亮發(fā)光。在電路上并聯(lián)一只110V，800W的電爐時，白熾燈變暗。這是什么原因？”該題被安排在學完電阻串并聯(lián)一節(jié)后的練習中。它和前題的后半部分同屬實踐性較強的習題，在我們的生活中也常常遇到的現(xiàn)象。應怎樣解釋呢？一個重要的因素——線路電壓降常常被忽視。例如，220V電網(wǎng)中一盞40W的電燈距電力變壓器200m遠，導線為2.5mm2的鋁導線。根據(jù)電阻定律公式可計算得線路電阻為4×4Ω（20℃），電流強度為0.18A，線路電壓降只有0.8V，燈兩端的電壓只比額定電壓低0.8V，亮度的變化眼睛是觀察不出來的。當并入一只800W電爐后，電流強度上升為3.55A，線路電壓降高達15.62V。燈兩端電壓下降15.62V，其亮度變化是明顯的。但此時電力變壓器的次級端電壓仍為220V，絲毫不變。這是為什么呢？因為電力變壓器的容量比較大，次級電圈所用導線較粗，所以內(nèi)阻一般很小，3.55A電流引起極小的電壓降不是一般儀表所能測量出來的，可以忽略不計。電燈暗淡的原因只有一個——線路電壓太大，導致燈兩端電壓下降過多，燈的亮度自然下降。
二、工廠使用大型電爐的線路電壓降
工廠里使用大型電爐通常要單獨配備變壓器，如圖2所示。在設計時，必須考慮變壓器的容量要大于電爐的輸入功率，同時也不允許使用中在該變壓器上有過大的銅損失。所以它比起中、小型變壓器內(nèi)電阻要小。但大型電爐的電流極大，故電爐自備變壓器的內(nèi)壓降當然也高。為不影響電爐的正常使用，通常采用高壓配電。電爐變壓器的B2與照明變壓器的B3都接在配電網(wǎng)絡的終端，它們共用至前級變壓器的輸電線L。雖然輸電線路電阻不很大并且采用高壓輸電方式，由于電爐消耗電流極大，所以高壓線上的電壓降也不容忽視。它使照明變壓器的初線電壓降低，當然接在次級端的電燈兩端電壓也就降低了。這是造成電燈亮度變暗的主要原因。處理這一問題的方法可采用增大導線截面積和換用電阻率較小的輸電線使之改善。
線路壓降大與電源超負載兩者都能引起電燈亮度變暗，但應區(qū)別開來給以不同的處理或改善的方法。例如用電高峰期負載過重，總電流增大，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速減慢，同時內(nèi)電阻消耗功率增大，發(fā)電機過熱，這時路端電壓必然會因發(fā)電機的
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