第二节 电气设备额定值

一、影响电气的工作因素

电路中的连接导线及各种非电热性器件的导电部分都有一定的电阻，有电流流过时，不可避免地有一部分电能变成热能，这些热能通常是不能加以利用的，我们把这部分能量损失称为铜损。由于铜损的存在，降低了电气设备的效率，并使设备的温度升高。电气设备工作时，都规定有最高容许温度。例如，常用的橡胶绝缘导线的最高容许温度为65℃，电缆的最高容许温度为50~80℃；电动机的最高容许温度视所用的绝缘材料而定，若为B级绝缘，则为130℃。如果电气设备工作时温度上升过高，超过了最高容许温度，绝缘材料就会很快变脆损坏，使用寿命就会缩短；温度再升高，绝缘材料就开始炭化甚至燃烧起来，毁坏电气设备，造成严重事故。裸导线的最高容许温度，由导线的机械强度因温升而降低的程度来决定。

电气设备开始工作后，温度逐渐升高，同时有部分热量发散到周围介质中去。随着电气设备与周围介质的温度差增大，热量的发散也随之加快，直到单位时间内设备所产生的热量与散发出的热量相等为止。再往后，温度便不再升高，此时电气设备的温度称为稳定温度。电气设备长时间连续工作，稳定温度达到最高容许温度时的电流称为该设备的额定电流，也就是电气设备长时间连续工作的最大容许电流。电气设备长时间连续工作的电流，不应当超过它的额定电流，否则电气设备将因过度发热而缩短寿命或烧毁。各种电气设备在正常工作时，达到稳定温度所需要的时间有长有短，导线约几分钟，电动机为几小时。工作电流短时间超过额定值还是允许的，具体规定可参阅有关电气设备的运行规程。

二、电气设备额定值

电气设备中绝缘材料的使用寿命除受温度影响外，还取决于所加的电压，如电压太高，则可能导致绝缘材料的击穿。而且通过电气设备的电流也与所加电压密切有关，因此，为了限制电气设备中的电流不致过大并保证绝缘材料的安全使用，加在电气设备上的电压有一定的限额，称为该设备的额定电压。

电气设备的额定值都在铭牌上标出，使用时必须遵守。

电气设备在设计制造时，一般都规定了它的额定电压和额定电流。但某些只具有电阻的器件，其电流与电压有正比例的关系，只需给出其中一项就够了。例如，白炽灯泡只规定额定电压，而变阻器只规定额定电流。

直流电路中，额定电压与额定电流的乘积就是用电器的额定功率。如果加在用电器上的电压等于额定值，则通过的电流一般也就等于额定电流，此时该器件实际消耗的电功率就等于额定电功率。但是，用电器实际消耗的电功率是由实际使用的条件（如实际获得的电压）来决定的，一般地说，不一定恰好等于额定功率。

例1-3 额定值为220V、2kW的一只电炉，接到电压为220V、内阻为0.8Ω的电源上。求：电炉的实际功率；内电路损耗功率；电源供给功率。并问在30min内，电炉与电源内部各产生多少热量？

解 已知U_N=220V、P_N=2kW、E=220V、R₀=0.8Ω、t=30min，可由额定值求得电炉丝的电阻为

据全电路欧姆定律，求得电路中的实际电流为

电炉的实际功率为

P_L=RI²=24.2×8.8²W≈1874W

内电路损耗功率为

P₀=R₀I²=0.8×8.8²W≈62W

电源供给功率为

P_S=EI=220×8.8W=1936W

或

P_S=P_L+P₀=1874W+62W=1936W

电炉在30min内产生的热量为

Q=W=RI²t=1874×30×60J=3.373×10⁶J

电源内部产生的热量（导致电源温度升高）为

Q₀=W₀=R₀I²t=62×30×60J=1.116×10⁵J

电炉实际电功率未达到额定值（2kW）的原因是电炉获得的实际电压未达到额定值（220V）。实际电压为

U=RI=24.2×8.8V=213V

人们常说：“负载大小”这一电工术语，其就是指负载实际电功率的大小。在电压一定的情况下，负载大小又指通过负载的电流大小。对于只含电阻的负载，当电压一定时，负载的电阻越小，通过的电流和消耗的功率就越大；反之，负载的电阻越大，负载就越小。

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