为什么电路中电流经过电器就不会短路? ★所有的电器,工程师们根据它们的工作性质有电阻性、电感性及 电容性,都设计有额定电压、额定电流、额定功率,并且都可以长时间工作,没有其他原因不会轻而易举损坏,一旦损坏可能就会发生短路现象。 无论单相、三相负载,所有的电器正常工作时,电路中的电流是由 电源的一端经过用电器具,回到电源的另一端,形成回路。
★在电路中由于各种各样的原因电流流通的路径不再经过用电设备,回到电源中的另一端,这样的电路称为短路。电器如果它一旦出现短路,由于电路中的电阻值大大降低,由此往往伴随着电路中的电流剧增,甚至使电源和连接导线由于过流后,导致严重发热,直至烧毁或发生电器火灾。 ★日常生活中,我们常见的电器设备分为电阻性负载、电感性负载和电容性负载三种。无论电器设备形式怎样,电流流过电器设备时,就会把电能转换为其他形式的能量。电能通过 电动机这种电感性负载,由于感抗的原因,好像它的电阻值很小,正常工作时,它是不会短路的,它会将电能转换成机械能去驱动机械负载等。
★一切客观事物本来都是互相联系的和具有内部规律的,在交流电路中,对于纯电阻电路,如果电器设备的性质是电阻性负载,那么它在电路中,基本适用于欧姆定律,其表现出它的和电流、电压、电阻这三者之间存在的关系 即 I=U/R,从欧姆定律公式可知,当电阻值一定时,加在电阻上的电压越大,则流经电阻的电流越大。如果说是负载出现短路故障,此时它的电阻值接近于0,那么简单的用欧姆定律去理解,除电源的内阻外,其最后计算出来的电流非常大,远远超过正常值。
★例如电烤箱等,它是标准的电阻性负载,通过额定电压及额定电流时,会产生大量的热能,来满足设备的最终目的。 再者, 电工学中计算公式中,也反映了电功率与电流、电压三者之间存在的关系,即 P=UI或者转换后 P=I2R P=U2/R。 对于纯电感性负载的电路,它的阻抗就是就是电感器的感抗,用Xʟ表示,计算它的电流公式为 I=U/Xʟ,而Xʟ计算公式为Xʟ=2πfL=ωL。式中的L为电感量,单位为亨利;Xʟ是电感L的感抗,单位是欧姆;U是交流电压的有效值,单位是伏特;I是交流电流有效值,单位是安倍;f是交流电的频率,单位是赫兹;ω是交流电的角频率。
例如:有一只电感L为0.1H的电感,使用于频率为50Hz的交流电路中,电感器的感抗是 Xʟ=2π×50×0.1=31.4Ω 纯电感电路具有二个特点:1是纯电感电路中的交流电压U和交流电流I之间有一相位差,即交流电流I要滞后于交流电压U的90⁰;2是纯电感电路中只是电能和磁能的不断转换,而没有能量的损失,即纯电感电路是不消耗功率的。 对于纯电容性电路,它的阻抗就是 电容器的容抗,用Xᴄ表示。纯电容电路它要满足以下关系,即 I=U/Xʟ 容抗计算表达式Xʟ=1/2πfC=1/ωC,式中的C为电容量,单位是法拉;Xʟ为电容C的容抗,单位是欧姆;U是交流电压的有效值,单位是伏特;I是交流电流的有效值,单位是安倍;f是交流电的频率,单位为赫兹;ω是交流电的角频率。
例如:有一只C=10μF的电容器,应用于频率为50Hz的交流电路中,问电容器的容抗是: Xʟ=1/2π×50×10×10⁻⁶=318Ω。 纯电容电路也有二个特点:1是纯电容电路中的交流电压U和交流电流I之间也有一个相位差,即交流电流I要超前于交流电压U的90⁰;二是纯电容电路也只是存储电能和释放电能(即充电和放电),没有能量的损失,即纯电容电路亦是不消耗功率的。应该指出的是,实际上在上述电路中,总是存在有电阻的,因此电压和电流之间的相位差总要小于90⁰。 ♦最后,本人总结一下,以上均为比较通俗易懂的介绍,理论也只是最简单的比较直观的公式,作为一个从业电工,也只有从基础理论上来慢慢的学习,才会有提高。 |