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决定电器工作电压的因素有哪些

时间:2019-08-14 16:24 来源:电工之家

决定电器工作电压的因素很多,物理学规律确实起了很大作用。在这当中既要考虑人身安全又要照顾到使用方便。下面把几种常见的电压标准作一简单介绍:
①标准电压。比如我囯的家用220v标准,就是权衡了世界上多种电压(110Ⅴ、127 Ⅴ、220Ⅴ、240Ⅴ等 )才确定的一种较为合理的供电标准。电压太高会增加电器绝缘成本也加大触电危险;电压太低又会增大线损,也容易导致电器异常发热。因为P=l㐅U,当功率一定时,随着电压降低,电流將反比例增加。 
有了国家强制实行的220Ⅴ供电标准,所有工厂在生产各类电器时都会主动向这一标准看齐,便于在任何场合只要有电源插座,电器就可正常使用。具体到电器内部所需的不同电压(比如电脑内需要的±5V 、±12v、3.3Ⅴ等)只能用内部配置电源的方式来自已搞定了。
②安全电压。尽管220Ⅴ供电系统有着很多优势,但它对人身安全存在危胁。因此在一些特殊场合,人们又推出了“安全电压”的用电标准。它主要由36Ⅴ、24Ⅴ和12V等构成。在比较干燥的场合用36Ⅴ安全电压,随着场地湿度增加、电阻率下降,安全电压也要相应下降。在潮湿的金属容器内,安全电压可降至12Ⅴ或更低。这是由人体生物学特点和欧姆定律共同决定的。
根据案例和专业测试,通过人体的电流超过30mA就会有生命危险。而人体电阻一般为2K~10KΩ(随湿度增加而下降)。依据欧姆定律l✘R=U,所以专家把安全电压标准定在36Ⅴ以下。
由于36V电器的电流相当于220ⅴ的6倍多,这给电器的设计增加了很大难度,也限制了电器的功率,所以在保证安全的前提下,多数电器仍使用220v的供电标准。
③电池性能决定电压标准。由于单体铅酸电池的电压是2.1V,难以滿足多数电器的需求。所以就有了三个串联制成的6.3v电池,并由此产生了6.3v系列灯泡,后来又把这一电压标准扩展到交流电,电子管的灯絲电压就是一直沿用这一标准。
因蓄电池的电压不可能固定不变,所以后来就忽略了0.1v的尾数,现在蓄电池标称电压都变成了整数: 6V 、12v、24v等。不知是否有人注意,12v蓄电池的标准电压并非12v而是12.6ⅴ。12Ⅴ应属亏电状态。
还有就是由1.5v干电池形成的电压系列:3v、4.5v、6v、9v、12v等。
④由USB确立的5v电压。上世纪90年代诞生USB接口后,催生出了一个厐大的5v电器家族。现在的手机充电器、各种小型数码设备都会用USB作为供电接口。以至于只需准备一个5v电源适配器就可以为很多电器供电或充电了,既方便使用又节约成本。但受接口结构限制,USB难以通过大电流。
这就使一些功率较大的电器(比如手提电脑 ),不得不用提高电压的办法来降低电流。题主讲的笔记本电脑就属于这种情况。至于为何不能用手机给笔记本电脑供电,是因为手机电池容量太小,供自己用已经很吃力了。同时手机插座也难以承受大电流。
总之,为保证设备的通用性,各类电器的电压都是本着安全、方便、高效的原则向标准电压、常用电压就近归类、挂靠。这就形成了今天既有电压多样化又不会给人以杂乱无章感觉的局面

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