為什麼110V的電壓比220V要費銅?

燕北閒人

為什麼110V的電壓比220V要費銅?

答:首先要說明下銅線作為導體,它也存在電阻,阻值的大小和截面積成反比、與輸電線路的長度成正比,R=pL/S。

現在回答題主的問題,假如負載是10KW,分別計算110V電壓和220V電壓作為電源時電流的大小。(以單相電源計算)I1=10KW/110V=91A、I2=10KW/220V=45.5A

常規使用的銅線有橡皮絕緣電線、聚氯乙烯絕緣電線在正常工作最高承受溫度不能超過65℃,也就是說在銅導線鋪設方式一樣的情況下(散熱係數一樣)電流越大電線的溫度也就越高。

電線屬於純電阻元件,發熱量遵循Q=IR²,在線路長度一樣、鋪設方式一樣的情況下電流越大,為了用電安全就需要降低輸電線路的阻值,也就是說需要增大銅導線的截面積。

附上各種線路鋪設方式安全電流表,另外需要做一個說明:鋪設長度每超過50米,在銅線選擇方面需要選擇大一號的銅線。

同樣大的多芯銅線和單芯銅線承載安全電流也不一樣,單芯銅線比多芯銅線好一點,相差一個線號。珍愛生活,安全用電!

如果自己對線徑大小選擇不是很明白,不要亂接負荷,如果銅線溫度過高導致絕緣層失效,就會發生短路跳閘,甚至發生火災。


鳳棲夕陽

要回答這個問題,首先要了解線纜的粗細是怎樣決定的。眾所周知,線纜越細,所需要的金屬就越少,材料成本就越低。但線纜不能太細,太細的話,如果電流過大,就很容易燒燬。因為電流通過電阻(電纜電阻雖然低,但總歸是有電阻的)的時候,會發出熱量,而電纜表面積恆定,散熱速度也是有限制的,如果太細,首先是散熱不夠快,另外熱容(整體熱容,不是比熱容)也低,很容易溫度過高,進而燒燬外皮,甚至熔化電纜本身。

我們知道,電阻發熱功率是P=I^2 * R。要降低發熱功率,一個方面是降低I,另一個是降低R。從表達式中就可以看出,I是二次方項,只要電流I降低一半,功率就能降到1/4,是比較快的。根據P=UI可知,只要電壓提高一倍,相同的功率下,電流就可以降低一半,電纜粗細不變的情況下,發熱也會降低到原來的四分之一。這時,就可以換用更細的電纜,在保證安全的情況下,可以降低線纜的直徑。

假設只考慮線纜散熱,按照簡化的模型,線纜溫度穩定時,其與環境的溫度差與電流的平方成正比,與半徑的立方成反比。也就是說,標準的直徑正比於電流的2/3次方,在功率恆定的時候,與電壓的2/3次方成反比。這樣算來,220V的電壓,比110V要節省很多材料。在長距離輸電的情形下,有很多使用高壓、特高壓輸電,也是為了減少損耗,降低材料使用量。


章彥博

相同功率的情況下,電壓越高,電線就越細。導線的粗細主要與電流有關,與電壓並沒有太大的關係。一般來說,如果電壓很高的話,電流就不需要很大,那麼導體也就不需要特別粗,請關注:容濟點火器

根據P=UI,P一定,電流I與電壓成反比。

即:功率為定量時,電壓越低,電流越大。

又因為導線材料一定時,它的載流量和截面積成正比,和長度成反比的。當然,我們不可能把所有用電器都搬變壓器跟前工作,所以,靠縮短導線長度基本行不通,所以,當電流大時,我們就只好加粗導線。

因此,得出結論:

功率一定時,電壓越低,電流越大,電流越大,所需導線截面積就越大,截面積大,就是導線粗嘍!

君不見汽車電瓶導線多粗麼?這要擱高壓,多了不說,就3.5KV來說吧,至少也得供幾個工廠用電了。


容濟點火器

其實這是從能耗方面的考慮,發電廠發出來的電有人說電壓在6300KV或者是10.5KV,但是在運輸的時候電壓要比這高的多,最高輸送電壓已經達到了500KV,相比較10.5KV電壓升高了47倍之多,其實這就是為了降低運輸過程中的損耗,以及降低運輸成本,也就是所謂的省銅。


為什麼會省銅呢?假設現在需要傳送同種功率的電量2200W,如果採用110V運輸,那麼在導線上流過的電流就是20A,假設導線的內阻為1Ω,那麼在導線上損耗能量的功率就是400W,到目的地實際上還剩1800W。

如果採用220V運輸,在導線上流過的電流就是10A,同樣假設導線內阻為1Ω,在導線上損耗的功率就是100W,可以看出相比110V運輸,損耗降低到了原來的1/4,到目的地還剩2100W。

採用110V運輸的時候為了降低這個能耗,必須增大導線的內徑,也就是需要更粗的銅導線,才能達到與220V運輸相同的損耗,自然也就更廢銅了。


技能兩分鐘

假設方案1用110V電壓供電,方案2用220V電壓供電,兩種方案要達到同樣大的功率,方案1的電流是方案2的兩倍(根據公式P=UI);

而在線路中的損耗是跟電流的平方稱正比的(依據:P=I²R),方案1的損耗是方案2的4倍;

要想把方案2線路的損耗減小到和方案1一樣,就需要減小導線的電阻到原來的1/4;因為同樣長度的導線電阻和它的橫截面積成反比的,所以需要把導線加粗到原來的4倍。


潘老師物理

為什麼110V的電壓比220V要費銅?

(應俊生162662737的邀,來說一下)

答;根據最基本的單相交流電的純電阻的功率計算公式;P(功率)=Ul來比較。例如,同樣一隻電阻絲它的功率為1KW,如果接在AC220V的電源上,其額定工作電流是4.5454A。那麼把它接在110V電源中,那麼要達都1KW發熱量,它的電流就要有9.09A,這樣計算公式等號兩邊才能相平衡。


根據計算電功率的計算公式可演變;P=l²R而導體計算公式R=ρ×L/S。導線在電能傳輸中,截面積S越大,電阻率ρ只是一個反咉它這種物質對電流阻礙作用的屬性,而電阻是反快物體對電流阻礙的能力大小。

提起計算公式的計算,相信絕大多數人,都不屑一顧。

本人用一句簡單的語句來對導線總結歸納一下。“要相傳輸同樣大小的電功率,電壓上升,導線截面積就越小,電壓下降,導線必然加大截面積,而截面積乘以導體比量等於導體質量”。所以110V供電網中,它的導線很粗,220V供電導線相對來說就細一半。理所當然就費Cu了。

知足常樂於上海2018.4.7


知足常樂98954541

發電廠對發出的電能通過升壓變壓器將電壓由10kV升至35~500kV,再通過線路傳輸到電力網,再通過降壓變壓器將電壓降低,最後通過配電線路分配電能。

電能通過這5個步驟送到用戶,步驟(3)為什麼用高壓傳輸?

發電廠發出電能是恆定的,即P是一定的,根據P=IU,P一定,電壓U越大,電流I越小。

又輸電線上的功率損耗正比於電流的平方(焦耳定律Q=I^2Rt),Q=I^2Rt,電流I越大,功率損耗Q越大。同理,電流I越小,功率損耗Q越小。

所以,110kV電壓傳輸電的線電流大於220kV電壓傳輸電的線電流,功率損耗也越大。因此消耗銅越多。


隨筆談

簡單點說,為啥汽車啟動馬達那根線那麼粗,因為蓄電池只有十二伏,而啟動馬達功率很大,相同功率情況下,電壓升高的那一邊就可以適當把電線做小一些,電壓升高的同時電流也會小,所以電網的電也同理,你要問我汽車為啥不把電壓升高,因為汽車整個線路系統是以車架為負極搭鐵的,升高電壓人坐在裡面就跟坐在一個電椅上面一樣,正因為這樣可以省掉很多電線,造車成本下降


買番茄也用卷

1.先看一組初中學過的公式。在用電器額定功率P一定時,p=IU=I∧2R

2.由p=IU知道,功率P一定,電壓越小,電流越大。


3.由P=I∧2R知道,要保持用電器功率P一定,電流增大時,I∧2(電流的平方)增加,則電電路電阻R應減小。


4、由電阻定律:R=pL/s。p為電阻率,與材料溫度有關。I為導線總長度(為一定)。則s為導體的橫截面積。所以要減少電阻R,則應增加導線的橫截面積s,所以導體用材(用銅量)增大。


沈大哥

功率=電壓X電流。看得出相同的功率,電壓越高電流就越小。所有電線就越細了。反之亦然。那麼同功率情況下,220伏特電壓和110伏特電壓,電流要小一倍,那麼銅線線徑就小了。那麼就省銅了。反正,相同功率情況下,110伏特比220伏特要費銅。,


分享到:


相關文章: