02.26 电力线路为何会产生“电压降”?


电力线路为何会产生“电压降”?


当线路比较短的时候电阻很小,电压降也很小,几乎可以忽略不计。但是当线路较长的时候,电线电阻比较大,这个时候就不得不考虑电压降了。为什么会产生电压降呢?其实这个很好理解。

举个例子

如下图所示:在一个220V的电源上接了一个白炽灯。电线较短的时候电阻很小,几乎可以忽略不计。此时,灯两端的电压等于电源电压220V。根据欧姆定律,线路电流等于电源电压除以灯的电阻,即I=U/R=220V÷20=11A。

现在换一种场景,假设这个电源和灯的距离很远,那么导线的电阻就不能忽略不计了。因为导体电阻和长度成正比,电线越长电阻越大。假设电源两条电线的电阻为R1和R2,那么整个电路就可以看成如下所示:

此时,由于灯和导线(电阻)是串联关系,电源外部总电阻为:R=R1+R2+R灯=22Ω。根据欧姆定律,我们得出线路电流大小为 I=220V÷22Ω=10A,灯两端的电压为 10A×20Ω=200V。

电源电压为220V,但是灯实际电压只有200V,中间损失了20V,这20V就是我们说的电压降。

那么电压降是怎么计算的呢?同样,根据欧姆定律可以得出,▲U=I×(R1+R2)=10A×2Ω=20V。

从上述计算可以看出,电压降的大小和线路电流以及线路电阻有关。线路电流越大、电阻越大,电压降越大。所以当电源和负载距离较远,线路电压降比较多时,我们可以通过降低电线电阻来降低压降。(比如增加电线截面积)

注意:为了简单说明原理,以上我是以纯阻性负载来举例。实际上线路压降计算比这要复杂的多,因为电线不仅有电阻,还有电感效应对电流的阻碍作用,我们把它称之为“感抗”。具体电压降怎么计算,那就是另外一个话题了。

本题答案

看到这里,相信大家心里应该有答案了。电力线路产生压降的根本原因就是因为电线存在电阻,当线路中有电流时就会产生压降。也可以理解成电线电阻和负载是串联关系,由于串联分压,电线电阻分走了一部分电压,所以负载得到的电压就低了!


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我是电子及工控技术,我来回答这个问题。电力线之所以会产生电压降主要是由于电力线路中电阻这个物理量“捣的鬼”。如果导线中没有电阻的话那么“电压降”也就不会存在了,下面我就和朋友们聊聊这方面的事情。

我们知道电力线是一种细而长的导体,它的参数很多比如有导线的粗细、长度和所使用的材料等各有不同,那么导线的“电压降”也与上述参数有很大关系,下面我逐一说来。

电力线产生“电压降”的原因

首先我们从产生电压的原因说起,我们假设在一定长度的电力导线上产生了△U的电压,这个电压与导线的电阻R和通过电力线路中的电流I乘积有关。用式子可表示为△U=RI。而导体的电阻R的长度与电线的长度L和所用材料的电阻率ρ有很大关系,每种金属导体其电阻率都是不一样的,我们根据导线的阻值公式可得R=ρL/S,这个S是导线的截面积,所以导线有压降不但与长度有关还与其电阻率也脱不了“干系的。由于电力线中“电压降”的存在,它会价格低我们输电的效率,因此我们在使用电力线时要对导线的电阻率和截面积做通盘考虑,以便达到两者的最优化,尽量降低导线的“电压降”。

另外顺便说一句我们从电力线中的负载性质来说,当电力线中的负载是感性负荷的时候会增大线路的“电压降”,这是由于感性负荷的电抗作用造成的,它一般与感性负荷的功率因数也有关系。比如功率因数越小其电力线路中的“电压降”就会增大。

解决电力线“电压降”的方法。

因此电力线在传输中会产生“电压降”主要是与导线的电阻R和电流I有直接关系,而导线的电阻R又与导线的长度L和电阻率ρ有关系。那么要尽量降低电力线“电压降”的办法一是尽量用电阻率低的导体材料,同时在传输功率一定的情况下尽量使用高压输电的办法来降低其电流,增大导线截面积。在给感性负荷提供电能量时要尽量提高感性负荷的功率因数值。

以上就是我对这个问题的看法,欢迎朋友们参与讨论。敬请关注电子及工控技术,欢迎大家点赞


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在电子电路中,电流流过电线都是要产生电压降的,电线越长、电线电阻越大所产生的电压降也就越大。

1 电线为什么会产生电压降

电线都是具有线阻的,根据欧姆定律可以知道,V=I×R。其中V就是负载两端的电压,而I是流过的电流,R是负载电阻。电线虽然是良的导体,但是也存在电阻,一般称之为线阻。

一般情况下,电线的线阻都是可以忽略不计的,因此不用考虑电压降,但是远距离输电的时候都是需要考虑线阻的压降和电线所带来的损耗。

2 线阻的决定因素

线阻的大小与电线的材质、长度以及横截面积(粗细)有着紧密的联系。线阻的计算公式为:R=ρ×L/S

其中,ρ为电阻率,是个常数,与导体的材质相关;L为电线的长度;S为电线的横截面积。由此可知,线阻是不可避免的,所以电线产生电压降也无法避免。

3 如何减少线阻带来的压降损耗

可以采用降低线阻和减小电流的方式来减小损耗。如果要降低线阻的话,只能选用电阻率更低、更粗的导线,这所带来巨大的成本增加。以据距离输电为例,我们照明用的电是220V,输电的时候都是高压输电,比如110KV。在功率一定的情况下,电压提高了那么电流就减小了,电流减小了,在同样的电线上所产生的电压降也就减小了。降低线阻所产生的损耗这是采用高压输电的原因之一。

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为了便于你的理解,这里先举个通俗的例子说明:

假如供电电压一定为220V时,若居民用电量增加,例如在用电高峰时的夏天,各家各户空调、冰箱、电扇、电视机、电灯都开启,电气线路上的电流就增多,输电导线上的“电压降”就增加,使居民用户的电压降低到200V以下,用电器在低于额定电压下的条件就不能正常工作了,甚至空调打不起来,电视图像不稳定了....

反之到了重大节日的深夜,工厂放假,居民睡了,用电量很少,这时导线里通过的电流很小,它上面的“电压降”很小,居民用户处的电压就超过220V,甚至可达到230V以上,这时你若起来开灯,由于外加电压超过额定电压甚多,用电器很容易被烧坏,特别是使用时间比较长的电灯,有时灯丝一下就被烧断了.....

这都是“电压降”大与小惹的祸。

可见,“电压降”就是电流通过线路时损耗了电力,产生的电压降落,称为“电压降”。

“电压降”的产生是由于线路中电荷流动时遇到阻力而损耗了电力,造成了电压降落。


柠檬比我萌


根据欧姆定律U=RI可知,电压的产生就是当电流流过一个导体时产生的,而现实生活中的任何导体,都是存在电阻的,电力线路的电缆线也存在内阻,所以传送电力的电缆线会存在电压降!那么这种电压降应该如何减小呢?与电力线路的材料有无关系呢?下面,我来做一个详细的介绍!

电阻率

电阻率是描述物质电阻特性的物理量,当温度一定时,与电阻之间存在以下关系:

R=ρL/S

其中,L指物体的长度,S指物体的截面面积,ρ为电阻率。可以看出,同样材质的物体,其电阻值与长度和截面面积有关。电阻率是由物体的特性决定的,所以针对同种材质的导线,当长度一定时,导线越粗,电阻值越小;而导线粗细一致时,导线越长,损耗越大,其电阻值越大。

常见导电材料的电阻率如下表:

可以看出银和铜是电阻率较小的材质,但是银线成本较高,所以平时生产生活中最常用的就是铜线。

电力传输其实有着严格的标准,除了考虑电力线缆的选型外,还有电缆的直径,耐压等级,发热情况,成本等一系列因素。

实际应用中,由于电力传送的距离会十分遥远,所以材质的选择尤其重要,但还需考虑材料的成本价值,比如为了减小电压降我们可以选用直径较粗的电缆,可是减小电压降的同时,成本也上去了,究竟合不合适?这就需要综合考虑了。

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头脑有点热的电子君


电力线路为何产生电压降?

题目的核心是“电压降”,如何产生的?是由于线路阻抗导致的,因此在导线选择过程中必须考虑在规定的电压降内电能所能输送的距离是否满足要求。

既然是阻抗的作用,那不仅是与电阻有关系,还有电抗有关系。而电抗又取决于线路长度,一般粗略估算,如果线路载流量加倍,把其电阻减半,电抗减少约百分之十。

一般短距离输电电压降有限,往往忽略不计,较长距离输电(>500m),电压降不能忽略,否则在用户区由于电压偏低,设备启动不了,或者在低电压工作状态,甚至由于欠压而损坏。

电能在线路所产生的损耗由于电阻,无论铜还是铝材料的导线,都会引起线路电压降。而要求线路电压降不高于自身电压的百分之五,就不会对用户区的电力驱动产生影响。

电压降的计算

例如电力线路长度800m,电机功率90kw,运行电压380V,用70mm2的铜芯线。

第一步;线路电流l为161A。

第二步;线路电阻R为0.199Ω。

第三步;线路电压降ΔU为32V。

又因为损耗不高于自身电压的百分之五,因此线路电力驱动电压U(361≤U≤380)。通过上述的例子计算,电压降为32V,电压降为8.4%,因此无法满足设备的供电要求。于是可以采取增大电线的横截面积或者把线路缩短。

例如,在用电高峰期用电负荷重,也会有电压降。由于负荷过重,总电流增大,发电机转速减慢,同时间段内电阻消耗功率增大,导致发电机过热,这时候线路电压会因为发电机频率下降和内压降过大而造成电压降。


Talk工控小白


由于电力线路本身就有一个线电阻,会产生压降,产生损耗

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令狐逸阑


除开超导的凡世间,线路皆有电阻,但凡两点之间有电压且还有电流流过,就会产生电压降,这个现象很伟大,让前人给发现了,取名欧姆定律,每当开启电炉时就会想起它。


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