電力線路為何會產生“電壓降”?


在電子電路中,電流流過電線都是要產生電壓降的,電線越長、電線電阻越大所產生的電壓降也就越大。

1 電線為什麼會產生電壓降

電線都是具有線阻的,根據歐姆定律可以知道,V=I×R。其中V就是負載兩端的電壓,而I是流過的電流,R是負載電阻。電線雖然是良的導體,但是也存在電阻,一般稱之為線阻。

一般情況下,電線的線阻都是可以忽略不計的,因此不用考慮電壓降,但是遠距離輸電的時候都是需要考慮線阻的壓降和電線所帶來的損耗。

2 線阻的決定因素

線阻的大小與電線的材質、長度以及橫截面積(粗細)有著緊密的聯繫。線阻的計算公式為:R=ρ×L/S

其中,ρ為電阻率,是個常數,與導體的材質相關;L為電線的長度;S為電線的橫截面積。由此可知,線阻是不可避免的,所以電線產生電壓降也無法避免。

3 如何減少線阻帶來的壓降損耗

可以採用降低線阻和減小電流的方式來減小損耗。如果要降低線阻的話,只能選用電阻率更低、更粗的導線,這所帶來巨大的成本增加。以據距離輸電為例,我們照明用的電是220V,輸電的時候都是高壓輸電,比如110KV。在功率一定的情況下,電壓提高了那麼電流就減小了,電流減小了,在同樣的電線上所產生的電壓降也就減小了。降低線阻所產生的損耗這是採用高壓輸電的原因之一。

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根據歐姆定律U=RI可知,電壓的產生就是當電流流過一個導體時產生的,而現實生活中的任何導體,都是存在電阻的,電力線路的電纜線也存在內阻,所以傳送電力的電纜線會存在電壓降!那麼這種電壓降應該如何減小呢?與電力線路的材料有無關係呢?下面,我來做一個詳細的介紹!

電阻率

電阻率是描述物質電阻特性的物理量,當溫度一定時,與電阻之間存在以下關係:

R=ρL/S

其中,L指物體的長度,S指物體的截面面積,ρ為電阻率。可以看出,同樣材質的物體,其電阻值與長度和截面面積有關。電阻率是由物體的特性決定的,所以針對同種材質的導線,當長度一定時,導線越粗,電阻值越小;而導線粗細一致時,導線越長,損耗越大,其電阻值越大。

常見導電材料的電阻率如下表:

可以看出銀和銅是電阻率較小的材質,但是銀線成本較高,所以平時生產生活中最常用的就是銅線。

電力傳輸其實有著嚴格的標準,除了考慮電力線纜的選型外,還有電纜的直徑,耐壓等級,發熱情況,成本等一系列因素。

實際應用中,由於電力傳送的距離會十分遙遠,所以材質的選擇尤其重要,但還需考慮材料的成本價值,比如為了減小電壓降我們可以選用直徑較粗的電纜,可是減小電壓降的同時,成本也上去了,究竟合不合適?這就需要綜合考慮了。

頭腦有點熱的電子君------20191101歡迎評論交流轉發


頭腦有點熱的電子君


電力線路為何產生電壓降?

題目的核心是“電壓降”,如何產生的?是由於線路阻抗導致的,因此在導線選擇過程中必須考慮在規定的電壓降內電能所能輸送的距離是否滿足要求。


既然是阻抗的作用,那不僅是與電阻有關係,還有電抗有關係。而電抗又取決於線路長度,一般粗略估算,如果線路載流量加倍,把其電阻減半,電抗減少約百分之十。

一般短距離輸電電壓降有限,往往忽略不計,較長距離輸電(>500m),電壓降不能忽略,否則在用戶區由於電壓偏低,設備啟動不了,或者在低電壓工作狀態,甚至由於欠壓而損壞。

電能在線路所產生的損耗由於電阻,無論銅還是鋁材料的導線,都會引起線路電壓降。而要求線路電壓降不高於自身電壓的百分之五,就不會對用戶區的電力驅動產生影響。

電壓降的計算

例如電力線路長度800m,電機功率90kw,運行電壓380V,用70mm2的銅芯線。

第一步;線路電流l為161A。

第二步;線路電阻R為0.199Ω。

第三步;線路電壓降ΔU為32V。

又因為損耗不高於自身電壓的百分之五,因此線路電力驅動電壓U(361≤U≤380)。通過上述的例子計算,電壓降為32V,電壓降為8.4%,因此無法滿足設備的供電要求。於是可以採取增大電線的橫截面積或者把線路縮短。

例如,在用電高峰期用電負荷重,也會有電壓降。由於負荷過重,總電流增大,發電機轉速減慢,同時間段內電阻消耗功率增大,導致發電機過熱,這時候線路電壓會因為發電機頻率下降和內壓降過大而造成電壓降。


Talk工控小白


為了便於你的理解,這裡先舉個通俗的例子說明:

假如供電電壓一定為220V時,若居民用電量增加,例如在用電高峰時的夏天,各家各戶空調、冰箱、電扇、電視機、電燈都開啟,電氣線路上的電流就增多,輸電導線上的“電壓降”就增加,使居民用戶的電壓降低到200V以下,用電器在低於額定電壓下的條件就不能正常工作了,甚至空調打不起來,電視圖像不穩定了....

反之到了重大節日的深夜,工廠放假,居民睡了,用電量很少,這時導線裡通過的電流很小,它上面的“電壓降”很小,居民用戶處的電壓就超過220V,甚至可達到230V以上,這時你若起來開燈,由於外加電壓超過額定電壓甚多,用電器很容易被燒壞,特別是使用時間比較長的電燈,有時燈絲一下就被燒斷了.....

這都是“電壓降”大與小惹的禍。

可見,“電壓降”就是電流通過線路時損耗了電力,產生的電壓降落,稱為“電壓降”。

“電壓降”的產生是由於線路中電荷流動時遇到阻力而損耗了電力,造成了電壓降落。


檸檬比我萌


由於電力線路本身就有一個線電阻,會產生壓降,產生損耗

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令狐逸闌


除開超導的凡世間,線路皆有電阻,但凡兩點之間有電壓且還有電流流過,就會產生電壓降,這個現象很偉大,讓前人給發現了,取名歐姆定律,每當開啟電爐時就會想起它。


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