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邻居家一烧电炉子,我们家就看不了电视

本帖由 漂亮的石头2015-12-09 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

    漂亮的石头 版主 管理成员

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    不是说并联电路电压处处相等吗?为什么农村电路里,别家的电器功率大了其他家的电器也会受影响?

    [​IMG] Patrick Zhang,电气工程师

    这是两个原因造成的。

    第一个原因:变压器容量不足。
    第二个原因:线路压降。


    我们来探讨第二个原因。

    我们看下图:

    [​IMG]

    我们想象它就是农村电网。其实农村电网远远比这张图要复杂,那些电线——唔,不如说是蜘蛛网,就如同乱麻纠缠在一起,可想而知供电会发生什么情况。

    我们看到,从电源到居家,中间有一系列线路,这些线路上会产生压降。当用电负荷的用电量增加,或者用电的居家数增加,则线路压降也会增大。

    所以题主的答案是:当邻居家的电器开启后,线路压降增大,使得供电末端的电压降低。

    由于我是工程师出身,上述这种定性的描述不符合我的写作精神。为此,我用中学代数的推导方式,给出一些定量的结果。

    定量分析如下:

    翻开一本常用的工具书,叫做《工业与民用配电设计手册》第三版,其中在第九章给出了一个计算线路压降的公式,如下:

    [​IMG]

    这个式子中,等号左边是线路压降相对额定电压的百分位数,等号右边分母是额定电压,括号内的 P、Q 是用电电器的有功功率和无功功率,R、X 是线路的电阻和电抗,n 表示有 n 条线路。

    现在我们对图中的 A 区来分析。

    假定 A 区的三个居家就是我家 ME、你家 YOUR 和题主家 MASTER,而且三家人家所用的家用电器和照明灯具耗电量完全相等,功率都是 P。

    首先来化简公式。

    对于中压配电网来说,线路电阻 R 相对线路电抗 X 很小,几乎可以忽略。但对于低压配电网来说,线路电阻 R 要大得多,不可忽略。我们不妨就认为 R=X。

    我们还知道,P=UIcosa,Q=UIsina,考虑到一般性,假定 cosa=0.8,则由此推出 sina=0.6。怎么得出来的?用 1 减去 0.8 的平方 0.64,得到 0.36,再开方即得 0.6。

    因为 P:Q=0.8:0.6,故 Q=0.6P/0.8=0.75P。

    另外,原式是用于三相回路的,每条相线只有一根线。现在我们要用到农村居家用电的计算,而农村居家一般都是单相电,线路中有相线和 N 线,线路压降增大一倍,故需要乘以 2。

    还有,A 区已经位于供电的末端,其电压已经下降,故用 U 来代替额定电压 Un。

    将这些条件代入公式,得到:

    [​IMG]

    现在简单了,我们只需对上述表达式做讨论就可以了。

    现在居家 ME 的负荷全部使用,于是线路压降就是上式。
    现在居家 YOUR 的负荷全部使用,于是线路压降为:
    [​IMG]
    现在居家 MASTER 的负荷也全部使用,于是线路压降为:
    [​IMG]


    整整 3 倍呀!难怪题主家 MASTER 要责骂邻居家的耗电量太大了,害得 MASTER 家的灯如此昏暗。

    在技术规范中规定,照明线路的线路压降不得高于额定电压的 10%,电动机线路的压降不得高于额定电压的 8%。

    我们假定只有我一家使用时,线路压降为 4%,其中 1%是我们家的耗电造成的,3%是前级其它线路的压降。现在 3 家都使用,那么线路压降会增大多少呢?

    如果认为是 3%+3%=6%,那么就错了!

    因为电流增加了,前级线路和我们三家人的分支线路的压降都会增加,这要通过前级总电流的增加量来计算压降。但我们不知道前级线路的总电流,我们只能判断出:线路压降肯定不到 6%,但也不会低于 4%。

    也就是说,线路压降会增大,这是毫无疑问的。

    这个帖子就到这里,有点意思吧?!

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