关于使用低压大电流输出的问题

电器工程 变压器 大电流
2022-01-09 22:46:32

我每天都看到高压、大电流;高电压,低电流。我很少看到低电压、大电流;为什么?

我知道我可以将高压、大电流信号通过降压变压器发送,理论上可以得到低压大电流(当然,具有相同的功率输出),但我从来没有看到这样做过。

有人能给我一个为什么我不想要低压大电流方案的理由吗?

3个回答

有一个低压、大电流设备的完美例子:焊机电压低至几十伏,电流超过100A。那是千瓦。
您看不到低电压/高电流组合的原因通常是它是一种获得所需功率的相当低效的方式:您需要粗电缆来承载高电流。在 230V AC 上运行 1.5kW 水壶更实用,因此它只需要 6.5A,而不是在 20V 上运行它,你需要一根粗电缆来承载 75A。请记住,我们已经从电网获得了 230V/115V 的高压。

首先,将电压视为压力,将电流视为流量可能会有所帮助。使用高/低电压/电流的各种组合。例如,低电压和高电流用于运行汽车中的启动电机。它只有12V,但可以超过100A。但是请注意缺点,即连接到启动器的电缆很粗。

从纯功率的角度来看,任何产生相同值的电压和电流的乘积都是等效的。然而,实际系统中的损耗可能与电流成正比,尤其是当电力必须移动一段距离时。

假设您必须在 100m 外输送 1kW。理论上,100V 时的 10A 和 10V 时的 100A 是等效的。然而,回到现实中,我们被困在真正的电缆上,而不是理论上的电缆。电缆必须能够处理的电压会影响其绝缘方式。电缆的电流必须能够处理导体厚度的影响。绝缘到 100V 是微不足道的。几乎任何你放在电缆上的绝缘层都会产生 100V 的电压。尝试制作仅能承受 10V 电压的电缆不会节省任何资金。只是为了克服外部机械应力和正常磨损,绝缘层将足够厚以承受 100V 电压,而无需太多额外成本。然而,较厚的导体要花费真金白银。铜或您用作导体的任何东西都需要为 100m 承载 100A 的电流。通过它的电流的平方要在 100A 的电缆中获得与 10A 相同的总功率损耗,您实际上需要100 倍的导体材料。

现在考虑在发电站和城市之间传输 100 兆瓦的电力。经济学倾向于使电压尽可能高,从而降低相同功率水平的电流。此类输电线路通常工作在 500kV 至 1MV 范围内。真正的高电压也有成本。电力公司仔细研究了在决定以何种电压运行输电线路时的权衡取舍。

我总是喜欢在这里给水和管道做类比。

如果您将电压视为管道的直径,而将电流视为泵移动水的力。从管道末端流出的水,例如加仑/分钟,就是功率。

现在,如果您增加管道的直径(电压),您可以一次获得更多的水 - 从而增加“功率”。

此外,如果你增加泵的力量(电流),你会迫使水更快地通过。然而,这会增加管道内部的压力,因此您需要使用壁厚较厚的管道。这相当于导体的尺寸。更大的导体(或更厚壁的管道)可以保持更多的电流而不会“爆裂”(熔化)。

当然,管道太大(电压太高),生态抗议者都起来抱怨铺设管道对农村造成的损害,人们开始受伤(触电),所以你需要建立更大更好的障碍,让人们远离(绝缘)。

因此,您可以看到在管壁厚度和管道直径之间始终存在平衡行为,以便获得所需的水量。

是的,我知道这个类比不是 100% 正确,但它有助于理解它们之间的关系。