第二節 電氣設備額定值

一、影響電氣的工作因素

電路中的連接導線及各種非電熱性器件的導電部分都有一定的電阻，有電流流過時，不可避免地有一部分電能變成熱能，這些熱能通常是不能加以利用的，我們把這部分能量損失稱為銅損。由于銅損的存在，降低了電氣設備的效率，并使設備的溫度升高。電氣設備工作時，都規定有最高容許溫度。例如，常用的橡膠絕緣導線的最高容許溫度為65℃，電纜的最高容許溫度為50~80℃；電動機的最高容許溫度視所用的絕緣材料而定，若為B級絕緣，則為130℃。如果電氣設備工作時溫度上升過高，超過了最高容許溫度，絕緣材料就會很快變脆損壞，使用壽命就會縮短；溫度再升高，絕緣材料就開始炭化甚至燃燒起來，毀壞電氣設備，造成嚴重事故。裸導線的最高容許溫度，由導線的機械強度因溫升而降低的程度來決定。

電氣設備開始工作后，溫度逐漸升高，同時有部分熱量發散到周圍介質中去。隨著電氣設備與周圍介質的溫度差增大，熱量的發散也隨之加快，直到單位時間內設備所產生的熱量與散發出的熱量相等為止。再往后，溫度便不再升高，此時電氣設備的溫度稱為穩定溫度。電氣設備長時間連續工作，穩定溫度達到最高容許溫度時的電流稱為該設備的額定電流，也就是電氣設備長時間連續工作的最大容許電流。電氣設備長時間連續工作的電流，不應當超過它的額定電流，否則電氣設備將因過度發熱而縮短壽命或燒毀。各種電氣設備在正常工作時，達到穩定溫度所需要的時間有長有短，導線約幾分鐘，電動機為幾小時。工作電流短時間超過額定值還是允許的，具體規定可參閱有關電氣設備的運行規程。

二、電氣設備額定值

電氣設備中絕緣材料的使用壽命除受溫度影響外，還取決于所加的電壓，如電壓太高，則可能導致絕緣材料的擊穿。而且通過電氣設備的電流也與所加電壓密切有關，因此，為了限制電氣設備中的電流不致過大并保證絕緣材料的安全使用，加在電氣設備上的電壓有一定的限額，稱為該設備的額定電壓。

電氣設備的額定值都在銘牌上標出，使用時必須遵守。

電氣設備在設計制造時，一般都規定了它的額定電壓和額定電流。但某些只具有電阻的器件，其電流與電壓有正比例的關系，只需給出其中一項就夠了。例如，白熾燈泡只規定額定電壓，而變阻器只規定額定電流。

直流電路中，額定電壓與額定電流的乘積就是用電器的額定功率。如果加在用電器上的電壓等于額定值，則通過的電流一般也就等于額定電流，此時該器件實際消耗的電功率就等于額定電功率。但是，用電器實際消耗的電功率是由實際使用的條件（如實際獲得的電壓）來決定的，一般地說，不一定恰好等于額定功率。

例1-3 額定值為220V、2kW的一只電爐，接到電壓為220V、內阻為0.8Ω的電源上。求：電爐的實際功率；內電路損耗功率；電源供給功率。并問在30min內，電爐與電源內部各產生多少熱量？

解 已知U_N=220V、P_N=2kW、E=220V、R₀=0.8Ω、t=30min，可由額定值求得電爐絲的電阻為

據全電路歐姆定律，求得電路中的實際電流為

電爐的實際功率為

P_L=RI²=24.2×8.8²W≈1874W

內電路損耗功率為

P₀=R₀I²=0.8×8.8²W≈62W

電源供給功率為

P_S=EI=220×8.8W=1936W

或

P_S=P_L+P₀=1874W+62W=1936W

電爐在30min內產生的熱量為

Q=W=RI²t=1874×30×60J=3.373×10⁶J

電源內部產生的熱量（導致電源溫度升高）為

Q₀=W₀=R₀I²t=62×30×60J=1.116×10⁵J

電爐實際電功率未達到額定值（2kW）的原因是電爐獲得的實際電壓未達到額定值（220V）。實際電壓為

U=RI=24.2×8.8V=213V

人們常說：“負載大小”這一電工術語，其就是指負載實際電功率的大小。在電壓一定的情況下，負載大小又指通過負載的電流大小。對于只含電阻的負載，當電壓一定時，負載的電阻越小，通過的電流和消耗的功率就越大；反之，負載的電阻越大，負載就越小。

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