不容忽視的線路電壓降

摘要：本文從電工教學(xué)和工廠里使用大型電爐單獨(dú)配備的變壓器兩個(gè)方面，探討了不容忽視的線路電壓降問題。

關(guān)鍵詞：線路；電壓降

一、電工教學(xué)中的線路電壓降

在電工教學(xué)中，有這樣一道習(xí)題：“如圖1所示，打開和閉合開關(guān)K時(shí)，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(shí)，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(xué)生在學(xué)完電源電動(dòng)勢(shì)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(yīng)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(fù)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(rèn)為這只能說是原因之一，但不是問題的關(guān)鍵。

全國農(nóng)業(yè)中專統(tǒng)編物理教材下冊(cè)（遼寧省熊岳農(nóng)業(yè)專科學(xué)校主編，農(nóng)業(yè)出版社出版）也有一個(gè)類似的問題。原題為：“一只110V，25W的白熾燈接在電源上時(shí)，能正常明亮發(fā)光。在電路上并聯(lián)一只110V，800W的電爐時(shí)，白熾燈變暗。這是什么原因？”該題被安排在學(xué)完電阻串并聯(lián)一節(jié)后的練習(xí)中。它和前題的后半部分同屬實(shí)踐性較強(qiáng)的習(xí)題，在我們的生活中也常常遇到的現(xiàn)象。應(yīng)怎樣解釋呢？一個(gè)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(yuǎn)，導(dǎo)線為2.5mm2的鋁導(dǎo)線。根據(jù)電阻定律公式可計(jì)算得線路電阻為4×4Ω（20℃），電流強(qiáng)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(dāng)并入一只800W電爐后，電流強(qiáng)度上升為3.55A，線路電壓降高達(dá)15.62V。燈兩端電壓下降15.62V，其亮度變化是明顯的。但此時(shí)電力變壓器的次級(jí)端電壓仍為220V，絲毫不變。這是為什么呢？因?yàn)殡娏ψ儔浩鞯娜萘勘容^大，次級(jí)電圈所用導(dǎo)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(cè)量出來的，可以忽略不計(jì)。電燈暗淡的原因只有一個(gè)——線路電壓太大，導(dǎo)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(dú)配備變壓器，如圖2所示。在設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮變壓器的容量要大于電爐的輸入功率，同時(shí)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(dāng)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(luò)的終端，它們共用至前級(jí)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(dāng)然接在次級(jí)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(dǎo)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(fù)載兩者都能引起電燈亮度變暗，但應(yīng)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(fù)載過重，總電流增大，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速減慢，同時(shí)內(nèi)電阻消耗功率增大，發(fā)電機(jī)過熱，這時(shí)路端電壓必然會(huì)因發(fā)電機(jī)的頻率下降和內(nèi)壓降太大而降低的。要解決這一問題，供電部門采用的方法是“限電”。所謂限電即把供電網(wǎng)絡(luò)中某些支路斷開，使總負(fù)荷減小，降低總電流，恢復(fù)發(fā)電機(jī)頻率提高路端電壓。這樣才能使未被限電的支路電燈恢復(fù)亮度。

需要特別說明的是，前后兩處引起電燈變暗的原因并非孤立，而是同時(shí)存在的，但在不同情況下所占的主次不同，解決問題的方法自然不同。當(dāng)前，中等職業(yè)學(xué)校進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生在學(xué)校里所學(xué)到的理論知識(shí)很快將應(yīng)用于實(shí)踐。因此，對(duì)于那些與實(shí)踐結(jié)合緊密的實(shí)際問題要注意及時(shí)給學(xué)生一個(gè)較為完善的答案，以利于提高他們?cè)诠ぷ髦刑幚韱栴}的能力。

（作者單位：大同煤炭技師學(xué)院）