张工培训网站～请问我这是修移动营业厅，接地要求小等于1欧！接地体现在是焊
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时间：2016-05-13 18:53
&p&一年前的帖子了。正好是周六，有点时间，我来给大家解惑。&/p&&p&&b&先说明，以下正文部分会很专业，若觉得无法理解，请直接看本帖的末尾处，我对题主的问题做了解答。&/b&&/p&&p&=======================&/p&&p&我写过一本书，叫做《低压成套开关设备的原理及其控制技术》（以下简称原理）。在这本书的第1.7节“过电压和低压配电网的电涌保护”中，就很好地诠释了题主的问题。以下，我摘要性地给大家介绍一下。&/p&&p&雷电，准确名称是大气过电压。&/p&&p&过电压有两种类型，其一是相线对地的过电压，以及中性线对地的过电压。此类过电压叫做共模过电压；其二是相导体之间的过电压，此类过电压叫做差模过电压。&/p&&p&共模过电压危害线路和电气设备的绝缘，而差模过电压不仅危害线路和电气设备的绝缘，还因为过电压在负载阻抗上产生了过电流，使得线路出现高温发热，可能会损坏电气设备，甚至引起电气火灾。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-9fd7976fb0faddcabd336e4c_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&1024& data-rawheight=&613& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1024& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-9fd7976fb0faddcabd336e4c_r.jpg&&&figcaption&图1：雷击&/figcaption&&/figure&&p&雷击会产生高压和大电流，会破坏配电网，当然也可能破坏用电设备。&/p&&p&因此，预防雷击要从三方面入手，其一是建筑物的避雷，其二就是抑制和消除过电压，其三就是用电设备自身的防护过电压的能力。&/p&&p&雷击不但会产生过电压，也会出现过电流。强大的过电流，若让它侵入低压配电网，它会严重毁坏配电网和用电设备，也就是题主所说的情况。&/p&&p&我们看图2：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-470b8350ebfb68e8c3f624fb_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&555& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-470b8350ebfb68e8c3f624fb_r.jpg&&&figcaption&图2：建筑物内的避雷器&/figcaption&&/figure&&p&图2中，我们看到了避雷器和避雷针。避雷针的一端直指天空，另一端引至大地。当发生雷击时，强大的电流顺着线路（一般是接地扁钢或者钢筋）返回到大地中。然而，从图中我们看到，避雷器只能消除掉雷击过电流的50%，剩下那一半就会侵入到配电网中。&/p&&p&该采取何种措施？&/p&&p&&b&解决的办法是加装各类电涌保护器SPD元件，对雷电涌流进行削幅、抑制和消除。&/b&&/p&&p&SPD的选配与防雷区域的划分有关，所以我们来弄清楚什么叫做防雷区域。&/p&&p&以下内容摘自《原理》：&/p&&p&====================&/p&&p&&b&2．防雷区域和划分&/b&&/p&&p&建筑物遭受雷击是一种常见现象，雷击会给人身和电气设备带来极大的伤害和破坏，所以需要对雷击予以必要的防护。&/p&&p&&b&根据被保护空间可能遭受雷击的严重程度及被保护系统（设备）所要求的电磁环境，将被保护空间划分为若干不同的防雷区域，即LPZ0A、LPZ0B、LPZ1、LPZ2、LPZ3、……&/b&&/p&&p&&b&（1）LPZ0A&/b&&/p&&p&LPZ0A指本区内各个物体都可能遭受直接雷击，因此各物体都可能导走全部雷电流，同时本区内的电磁场没有衰减。例如屋顶的避雷针就属于LPZ0A区域。&/p&&p&&b&（2）LPZ0B&/b&&/p&&p&LPZ0B指本区内各个物体不可能遭受直接雷击，但本区内的电磁场没有衰减。例如避雷针屋顶避雷针附件的避雷带区域。&/p&&p&&b&（3）LPZ1&/b&&/p&&p&LPZ1指本区内各个物体不可能遭受直接雷击，且流经各个导体的电流比LPZ0B区域进一步减小。同时，本区内的电磁场可能衰减。例如建筑物内部就是LPZ1区域。LPZ1区域与LPZ0B区域的交界面是建筑物的墙体和屋面。由于建筑物构件中的钢筋分流作用，使得LPZ0B区域和LPZ1区域内的电磁环境有很大区别。&/p&&p&&b&（4）随后的防雷区LPZ2、 LPZ3、……&/b&&/p&&p&随后的防雷区LPZ2、 LPZ3、……中需要进一步减小所引导的雷电电流和电磁场。一般地，LPZ2指的是电气设备的外壳，而LPZ3指的是电气设备外壳内部区域。&/p&&p&====================&/p&&p&原来，建筑物配电系统分成了至少三个区域。第一个区域是LPZ0，这里用到的避雷装置就是我们在楼顶上看到的避雷针。&/p&&p&LPZ0的特点是有可能会遭受直接雷击。避雷针把雷电电流引入到接地扁钢中，由此消除掉约50%的雷电电流。&/p&&p&接下来就是LPZ1、LPZ2和LPZ3等区域。这些区域不直接承受雷击，但会受到雷击电磁冲击，只不过序号越大受到的电磁冲击越弱。&/p&&p&按照防雷区域的不同，我们需要安装不同特性的SPD。那么SPD的特性是什么？我们再来看《原理》的描述：&/p&&p&====================&/p&&p&&b&SPD的特性及分类&/b&&/p&&p&电涌属于EMC电磁兼容研究的范畴。在电涌模型中电涌从干扰源经过耦合路径传递到感受器设备中。&/p&&p&电涌包括雷电电涌电磁操作脉冲电涌，两者同为干扰源，在低压配电网中产生能量耦合传递到电气设备中。&/p&&p&&b&电涌保护器（surge protective device,SPD）是用于带动系统中限制瞬态过电压并且泄放电涌电流的一种非线性保护器件。电涌保护器又被简称为SPD，它能够保护电气和电子系统免遭雷电或者操作过电压及涌流的损害。&/b&&/p&&p&SPD专用于低压配电系统和电子信息系统，按所使用的非线性元件特性，电涌保护器分为三类。各类SPD曲线见图1-67：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-d3b57f3d83b10c1af8b2f283_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&673& data-rawheight=&227& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&673& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-d3b57f3d83b10c1af8b2f283_r.jpg&&&/figure&&p&&b&（1）电压开关型SPD&/b&&/p&&p&电压型SPD在无电涌时呈现高阻状态。当出现涌流时，当涌流电压达到一定幅值时，电压型SPD突然变为低阻抗，见图1-67左图曲线。&/p&&p&电压型SPD具有流通量大的特点，适用于LPZ0区和LPZ1区界面的雷电电涌保护。&/p&&p&&b&（2）限压型SPD&/b&&/p&&p&限压型SPD在无电涌时呈现高阻抗状态。当出现涌流时，随着电涌电压和电涌电流的升高，限压型SPD的阻抗持续降低，SPD的特性曲线为水平线。因此限压型SPD能够对涌流实现箝位。见图1-67的中图曲线。&/p&&p&限压型SPD箝位电压比电压开关型SPD要低，但流通容量较小，一般用于LPZ0B及之后的电涌保护。&/p&&p&&b&（3）混合型SPD&/b&&/p&&p&混合型SPD兼有电压开关型SPD和限压型SPD的特性，见图1-67右图曲线。&/p&&p&===================&/p&&p&在《原理》中给出了一张图，叫做SPD的冲击分类试验的电流波形图，我们来认识一下：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-a0f939c9df59ce77e827ee_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&553& data-rawheight=&274& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&553& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-a0f939c9df59ce77e827ee_r.jpg&&&figcaption&图3：SPD冲击分类试验的电流波形&/figcaption&&/figure&&p&曲线1被称为冲击电流Iimp，其波头时间为10μS而半峰时间为350μS 。曲线1很接近自然雷电放电的电流波形，常用于一级配电系统。所谓一级配电系统，指的就是与电力变压器直接连接的配电系统。&/p&&p&顺便提一下，我们在中学学习时谈到配电系统总是习惯性地认为配电网的电源是发电机，其实对于我们绝大多数人来说，我们生活和工作所配套的配电电源位于配电网末端，它的电源是各种不同容量的电力变压器。&/p&&p&因此，我们要把对电源的理解从发电机转移到电力变压器上来。&/p&&p&SPD的曲线3则用于二级和三级配电的电气电子系统，也即低压配电网的中间层面和配电网末端。别看图3中的曲线3如此微不足道，但它却是我们日常最常见的SPD特性曲线。&/p&&p&在《原理》中对SPD的三种冲击分类试验做了简介，以下我也简单描述一下：&/p&&p&&b&SPD的1级分类试验：&/b&&/p&&p&用1.2/50μS的冲击电压、8/20μS和10/350μS的冲击电流做试验，从而确定SPD的标称放电电流In（8/20μS）和最大冲击电流Iimp（10/350μS）。通过了I级分类试验的SPD可用于导入雷电冲击电流的地方，适用于高暴露地点，例如IPZ0A、LPZ1区界面。&/p&&p&在这里，1.2/50μS这个标识的1.2指的是冲击波头时间为1.2微秒，50μS指的是冲击电流波形的半峰时间为50微秒。&/p&&p&&b&SPD的2级分类试验&/b&&/p&&p&用1.2/50μS的冲击电压和8/20μS的冲击电流做试验，用于确定SPD的标称放电电流In（8/20μS）和最大放电电流Imax（8/20μS）。&/p&&p&通过了II级分类试验的SPD可用于较少暴露地点。限压型SPD应该进行II型分类试验。&/p&&p&&b&SPD的3级分类试验&/b&&/p&&p&当SPD开路时施加1.2/50μS的冲击电压，当SPD短路时施加8/20μS的冲击电流做试验。其中开路电压峰值与短路电流峰值之比取2欧。&/p&&p&电涌保护的安装需要考虑三个方面：&/p&&p&1）低压配电网可能遭受的电涌能量形式及数值大小&/p&&p&2）电气设备承受电涌冲击的能力&/p&&p&3）如何实现让电涌能量降低到电气设备能够承受的范围之内&/p&&p&低压配电系统的保护对象是低压配电网中的各类配电设备和用电设备。按照国家标准GB/T8《低压系统内设备的绝缘配合》，低压配电系统各类设备的额定冲击电压耐受值见下表：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-429ea66f90fc0a5beb16fca_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&697& data-rawheight=&451& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&697& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-429ea66f90fc0a5beb16fca_r.jpg&&&figcaption&图4：低压配电系统的额定冲击耐受电压值&/figcaption&&/figure&&p&注意表中的系统标称电压230/400V一行，I类到IV类设备的冲击耐压分别是：1.5kV、2.5 kV、4kV和6kV。表中的附注做了说明，我们看到家用电器属于II类过电压类别。&/p&&p&在我的书中给了一张图，我们来了解一下：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-a983e54b6cf1c920d6e9a5b25f58089d_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&553& data-rawheight=&365& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&553& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-a983e54b6cf1c920d6e9a5b25f58089d_r.jpg&&&figcaption&图5：不同配电系统中的电涌保护配置&/figcaption&&/figure&&p&图5的最高处，就是户外的避雷设备，其实就是避雷针，避雷针下方左侧我们能看到一个符号，它就是SPD的符号，请注意到它的箭头方向。&/p&&p&图5的左侧是电力变压器，它的下方蓝绿色的区域就是一级配电系统，我们看到一级配电系统配套了SPD装置。&/p&&p&从一级配电往右，我们看到了绿色的二级配电系统，它相当于办公楼的配电设备，或者小区的动力配电箱，工厂企业的车间级配电设备。我们也看到二级配电设备配套了SPD装置。&/p&&p&最右侧蓝色的区域，就是终端三级配电设备了，它相当于我们家里的配电箱，或者写字楼各个房间的配电箱，企业中安装在最终用电设备的控制箱等等。我们也看到了SPD装置。&/p&&p&安装在三处的SPD装置，它们的级别不同。如何选配它们的级别？我留给知友们自己思考吧。&/p&&p&在《原理》中，对如何设置电涌保护器SPD的原则做了说明，如下：&/p&&p&&b&1）电涌保护器的电压保护水平应与被保护设备的冲击耐压水平相配合。&/b&&/p&&p&&b&2）在两个防雷区的交接面处，应设置相应级别的电涌保护器。在LPZ0区和LPZ1区的界面处设置I级分类试验的SPD，其它界面设置II级分类或者III级分类的SPD。&/b&&/p&&p&&b&3）在同一级防雷区中，考虑到雷电过电压的行波过程，要设置一处或多处电涌保护&/b&&/p&&p&&b&我们可以看出，在低压配电网中同一个电压等级下电气设备的冲击电压耐受值不尽相同，因此电涌保护要采取分散和多级的布局形式。&/b&&/p&&p&另外，SPD一旦失效后，会把相线与地线直接连接起来。因此，SPD需要与熔断器配合使用。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-bf1f1b8d3d7eb_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&553& data-rawheight=&284& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&553& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-bf1f1b8d3d7eb_r.jpg&&&figcaption&图6：SPD与熔断器配合使用&/figcaption&&/figure&&p&图6中SPD的接法有点讲究。在《原理》中，把这些接法做了归纳，如下：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-551fca06df9ddf119ed6e1a6_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&580& data-rawheight=&633& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&580& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-551fca06df9ddf119ed6e1a6_r.jpg&&&figcaption&图7：SPD的接线模式&/figcaption&&/figure&&p&表中所列的3+1模式是不完全差模与共模混合的模式，在低压配电系统中得到广泛的应用。&/p&&p&再往下，就应当讨论SPD的原理了。限于知识深度和篇幅，我们就免了吧。大家若有兴趣，可以参考我的书《低压成套开关设备的原理及其控制技术》，以及各类SPD厂家提供的技术样本。&/p&&p&==========================&/p&&p&我深信，以上这些内容已经把知友们给绕进去了，能懂得和运用的人应当不多，毕竟电气知识非常专业。&/p&&p&前天我和机械工业出版社的编辑在讨论有关电气的科普书时，编辑们告诉我，电气知识不可能科学普及，因为它的门槛很高，只能写成专业书。我的看法与编辑们不尽相同，毕竟我正在践行中，让实践来证明吧。&/p&&p&那么，题主的问题该如何解答？我们看看题主的问题，如下：&/p&&p&&b&1）多少年关于防雷教育里总有这一条，然而几次“试险”都安然无恙。雷雨天闪电真的会影响电力设施么？？？&/b&&/p&&p&&b&2）打雷闪电时在家可以用电脑上网吗？&/b&&/p&&p&&b&3）打雷的时候用热水器会不会被电死？&/b&&/p&&p&&b&4）同2&/b&&/p&&p&&b&解答：&/b&&/p&&p&&b&问题1的解答：&/b&雷雨天当然会影响到电力设施工作的稳定性。正因为系统中配套了各种级别的电涌保护器SPD，所以在配电网末端，一般情况下我们感觉不到雷电的冲击。&/p&&p&有一个认识误区，我顺便讲解一下。&/p&&p&&b&雷电的电击是不可能避开的。要知道，天上两朵云之间的放电通道在数百米至十几千米之间不等，这么大的空气间隙都能击穿，我们完全做不到雷电隔离。&/b&&/p&&p&&b&因此，防雷的关键不是隔离，而是引导。只要把雷电冲击电压和冲击电流引导到大地去，而不对配电网和用电设备产生危害，我们的目的就达到了。&/b&&/p&&p&认识到这一点很重要，它能帮助我们认识和理解SPD电涌保护器的工作原理。&/p&&p&&b&问题2的解答：&/b&是的，当然可以用电脑上网，一般来说不会有影响。&/p&&p&不过，对于农村住家，由于配电网配套的SPD电涌保护器不是很完善，如果雷击就发生在头顶上，我建议把家中的总开关拉掉，重要的电器设备插头最好都拔掉。&/p&&p&这样做的原因很简单：如果雷电过电压真的打到我们家，单单依靠开关的开距是无法隔绝雷电高电压的。&/p&&p&可见，对于农村用户，在供配电入口处给自己配套SPD，还是很必要的。&/p&&p&我曾经到某单位出差。该单位位于乡间的一座小山上，而最高处就是招待所，风景十分优美。奇怪的是我出差的这两天每天下午就会有雷雨，能看到小楼外的高压线上不断拉弧，小楼的配电设备和用电设备也被雷电损坏。事后我趁电工检修时做了观察，发现小楼的用电真的就只有火线和零线，典型的TN-C接地系统，也就是农村最常见的配电系统。我建议电工给小楼配套避雷器，并且按TN-C-S要求改造零线，使得系统供电由相线、中性线和地线构成，增加安全性。至于后续如何就不知道了，因为我已经出差返回，不再过问此事。&/p&&p&&b&问题3的解答：&/b&热水器最要紧的不是雷击，而是要有良好的接地和等电位联结，这才是关键！&/p&&p&热水器一旦发生漏电，洗澡的人身安全就会出现大问题。所以，热水器回路不但要配套断路器，还要配套漏电保护器。至于SPD，就免了吧。SPD应当安装在总配电箱进线处，而不是配电末端的热水器处。&/p&&p&&b&问题4的解答：&/b&同问题2。&/p&&p&在我以往写过的文章中，有若干系列文章，如下：&/p&&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& data-draft-node=&block& data-draft-type=&link-card& data-image=&https://pic2.zhimg.com/v2-c50a5bb2c20ba12fb0acd_180x120.jpg& data-image-width=&1002& data-image-height=&438& class=&internal&&Patrick Zhang：浅谈接地8——避雷与接地之1&/a&&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& data-draft-node=&block& data-draft-type=&link-card& data-image=&https://pic2.zhimg.com/v2-c50a5bb2c20ba12fb0acd_180x120.jpg& data-image-width=&1002& data-image-height=&438& class=&internal&&Patrick Zhang：浅谈接地9——避雷与接地之2&/a&&p&这两篇文章其实就是本贴内容的细化，供需要的知友们参考。&/p&
一年前的帖子了。正好是周六，有点时间，我来给大家解惑。先说明，以下正文部分会很专业，若觉得无法理解，请直接看本帖的末尾处，我对题主的问题做了解答。=======================我写过一本书，叫做《低压成套开关设备的原理及其控制技术》（以下简称原…
&p&这种现象多了去了。&/p&&p&自打我有了两项发明专利后，一时有了发明狂的感觉，什么都想申请专利。拿了许多专利申请文本到专利局去办理手续，在检索阶段才发现这些都属于已有专利，最多只能给我实用新型专利，意义不大。&/p&&p&这些专利申请文本中，最典型的一个是测量配电设备绝缘破坏的方法，也即用高频信号输入测试回路，看看地线中是否有返回信号，再根据信号的大小测算出阻抗值，以此判断大概故障点距离。&/p&&p&然而，此方法某家著名国际电气公司已经有了类似产品，并且已经上市。我白白忙活了一场，一大堆专门研制的控制器及其相关设备就算白费了。&/p&&p&可见，在研发之初，一定要先行检索，避免盲目研发和投资。&/p&
这种现象多了去了。自打我有了两项发明专利后，一时有了发明狂的感觉，什么都想申请专利。拿了许多专利申请文本到专利局去办理手续，在检索阶段才发现这些都属于已有专利，最多只能给我实用新型专利，意义不大。这些专利申请文本中，最典型的一个是测量配电…
&p&这是一种标记，类似+Ec和GND，实际电压为220V。&/p&&p&我们看下图：&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-f85a2455d5bee2e672f5ad_b.jpg& data-rawwidth=&844& data-rawheight=&532& data-caption=&& data-size=&normal& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&844& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-f85a2455d5bee2e672f5ad_r.jpg&&&/figure&&p&图中我们看到了题主所说的+220V和-220V标记，就是电源极性的标记。&/p&&p&我们还看到有HM+/HM-的标记，这是合闸小母线的标记。此外还有KM+/KM-是控制小母线，XM+/XM-是信号小母线，等等。这些都是变电站技术图纸的行业制图技术规范。&/p&&p&=================&/p&&p&看的出来，题主有点外行。给题主提一些问题，帮助入门：&/p&&p&问题1：什么叫做直流屏？它在变电站中起到何种作用？&/p&&p&问题2：直流屏中有浮充电机或者其它整流装置，有电池，它们起何种作用？&/p&&p&问题3：因为直流屏是对整座变电站的开关电器和保护装置供电的，重要性非同一般，监视正负电源线之间的绝缘以及对地绝缘依靠的是绝缘监测装置。绝缘监测装置的工作原理是什么？&/p&&p&问题4：在KM、XM和HM小母线中，何者的冲击电流更大？&/p&&p&问题5：在控制小母线KM中，为何只有短路保护而没有过载保护？&/p&&p&问题6：变电站内的电场强度很高，所有的继电器和电力仪表都必须经过EMC的严格测试。请问什么叫做EMC？&/p&&p&问题7：EMC中最严酷的就是群脉冲测试。试问：如果我们用单片机也来仿制一个继保装置，如何通过EMC群脉冲测试？&/p&&p&问题8：直流屏系统的标记符号和颜色是如何规定的？&/p&&p&问题9：直流屏中和继电保护系统中有哪些重要元器件？&/p&&p&问题10：如何理解直流屏的工作稳定性？如何理解继保装置的工作稳定性？&/p&&p&问题11：继电保护的最基本电路有哪些？原理是什么？&/p&&p&问题12：有关变电站配电设备和继电保护设备的国家标准是什么？&/p&&p&非常粗浅地提了12个入门级问题，供题主参考。&/p&&p&提醒：这些问题在有关继电保护的书籍和手册中都可以查到。&/p&
这是一种标记，类似+Ec和GND，实际电压为220V。我们看下图：图中我们看到了题主所说的+220V和-220V标记，就是电源极性的标记。我们还看到有HM+/HM-的标记，这是合闸小母线的标记。此外还有KM+/KM-是控制小母线，XM+/XM-是信号小母线，等等。这些都是变电站…
&p&我们来看下图：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-e893ac436ef8ed8aaa45b_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&563& data-rawheight=&571& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&563& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-e893ac436ef8ed8aaa45b_r.jpg&&&/figure&&p&上图是直动式交流接触器的结构示意图。图中，我们看到了铁芯和衔铁，还有反力弹簧和线圈。&/p&&p&当线圈得电后，线圈产生了交变的磁通，并产生了电磁吸力，使得衔铁克服反力弹簧的作用被吸持到铁芯上，实现交流接触器的吸合功能。&/p&&p&我们知道，铁芯与衔铁之间的电磁吸力遵循麦克斯韦电磁吸力公式，为：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F%3D%5Cfrac%7B%5Cphi%5E%7B2%7D%7D%7B2%5Cmu+_0S%7D& alt=&F=\frac{\phi^{2}}{2\mu _0S}& eeimg=&1&& ，式1&/p&&p&对于交流接触器，铁芯中的磁通当然是交流的。也即： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cphi+%3D%5Cphi+_m%5Csin%5Comega+t& alt=&\phi =\phi _m\sin\omega t& eeimg=&1&& 。我们把它代入到式1中，得到：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F%3D%5Cfrac%7B%5Cphi%5E%7B2%7D%7D%7B2%5Cmu+_0S%7D%3D%5Cfrac%7B%5Cphi_%7Bm%7D%5E%7B2%7D%7D%7B2%5Cmu+_0S%7D%5Csin%5E2%5Comega+t%3D%5Cfrac%7B%5Cphi_%7Bm%7D%5E%7B2%7D%7D%7B4%5Cmu+_0S%7D-%5Cfrac%7B%5Cphi_%7Bm%7D%5E%7B2%7D%7D%7B4%5Cmu+_0S%7D%5Ccos2%5Comega+t& alt=&F=\frac{\phi^{2}}{2\mu _0S}=\frac{\phi_{m}^{2}}{2\mu _0S}\sin^2\omega t=\frac{\phi_{m}^{2}}{4\mu _0S}-\frac{\phi_{m}^{2}}{4\mu _0S}\cos2\omega t& eeimg=&1&& ，式2&/p&&p&由三角函数，我们知道余弦函数的值在-1到1之间。当&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=cos2%5Comega+t%3D1& alt=&cos2\omega t=1& eeimg=&1&&时，电磁吸力F=0，则衔铁会被反力弹簧回推。继而&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=cos2%5Comega+t%5Cne+1& alt=&cos2\omega t\ne 1& eeimg=&1&&时，电磁吸力F不等于零，衔铁重新回到吸合位置，由此铁芯和衔铁之间出现振动。&/p&&p&我们由此得到结论：&/p&&p&1）交流电磁系统的吸力是脉动的。吸力方向不变，但吸力大小随时间发生变化；&/p&&p&2）吸力的最大值是 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cfrac%7B%5Cphi_%7Bm%7D%5E%7B2%7D%7D%7B2%5Cmu+_0S%7D& alt=&\frac{\phi_{m}^{2}}{2\mu _0S}& eeimg=&1&& ，最小值是零。最小值出现在磁通过零时；&/p&&p&3）吸力频率是磁通频率的2倍。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-cc0c2cb68d73aadc8f11893_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&566& data-rawheight=&275& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&566& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-cc0c2cb68d73aadc8f11893_r.jpg&&&/figure&&p&交流电磁系统衔铁处于闭合位置时，受到一定的反力作用，当吸力等于零或小于 反力时，衔铁将离开静铁心，然而吸力很快就增加到大于反力，衔铁又被吸合，因此衔铁将产生振动，并发出噪声，其频率为磁通频率的两倍。为消除交流电磁系统在吸合位置的振动和噪声，在静铁心或衔铁极面附近装置分磁环。 &/p&&p&交流接触器的铁芯和衔铁的振动和噪声，会引起铁芯磨损，线圈发热。由此会降低交流接触器的绝缘性能、电寿命和机械寿命。因此消除铁芯因为磁通过零产生的振动，是十分必要的。&/p&&p&现在，我们在铁芯上装了一个短路环，如下：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-6c22cbd0b0f1ef937abea_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&761& data-rawheight=&441& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&761& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-6c22cbd0b0f1ef937abea_r.jpg&&&/figure&&p&短路环，其实就是一个单线圈，当铁芯中流过交变主磁通时，短路环中会出现感应电流，感应电流又会产生磁通，此磁通与主磁通存在相位差，于是当主磁通过零时，由于综合磁通不为零，所以电磁吸力依然存在，继而消除了磁极端面的过零振动。&/p&&p&这就是短路环的用途和作用。&/p&&p&有一个问题是这样的：如果短路环断裂，我们可不可以用环氧树脂粘起来再使用？答案是否定的。因为断裂的短路环就无法出现感应电流了，继而也不会出现感应磁通，当然也无法消除磁极的过零振动了。&/p&
我们来看下图：上图是直动式交流接触器的结构示意图。图中，我们看到了铁芯和衔铁，还有反力弹簧和线圈。当线圈得电后，线圈产生了交变的磁通，并产生了电磁吸力，使得衔铁克服反力弹簧的作用被吸持到铁芯上，实现交流接触器的吸合功能。我们知道，铁芯与衔…
&p&这个问题有点意思，它牵涉到电磁吸力F，以及接触器的线圈圈数N和电流I。&/p&&p&&b&注意：题主在问题说明中把线圈圈数减少，而把线圈电流增加，认为接触器还能维持最大的吸合力，所以题主实际上确定了磁势IN=常数。我们还知道，直流电磁系统属于恒磁势系统，所以题主的讨论对象是直流线圈的接触器。&/b&&/p&&p&&b&交流电磁系统叫做恒磁链系统。&/b&&/p&&p&我们看下图：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-647e98f487f10f24e073d8fee3414e2e_b.jpg& data-rawwidth=&487& data-rawheight=&360& data-caption=&& data-size=&normal& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&487& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-647e98f487f10f24e073d8fee3414e2e_r.jpg&&&/figure&&p&我们知道，当接触器线圈通电后，它会产生电磁吸力。接触器的衔铁要与铁芯吸合，它必须克服反力弹簧施加的反力。&/p&&p&我们来看麦克斯韦电磁吸力公式： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F%3D%5Cfrac%7BB_%5Cdelta%5E2S%7D%7B2%5Cmu_0%7D& alt=&F=\frac{B_\delta^2S}{2\mu_0}& eeimg=&1&& ，式中， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=B_%5Cdelta& alt=&B_\delta& eeimg=&1&& 是线圈电压取为下限值时的工作气隙磁通密度，S时磁极面积。&/p&&p&因为 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=B_%5Cdelta%3D%5Cfrac%7B%5Cphi+_%5Cdelta%7D%7BS%7D& alt=&B_\delta=\frac{\phi _\delta}{S}& eeimg=&1&& ，这里的 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cphi_%5Cdelta& alt=&\phi_\delta& eeimg=&1&& 是气隙磁通，所以麦克斯韦电磁吸力公式又可以写为：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F%3D%5Cfrac%7B%5Cphi_%5Cdelta%5E2%7D%7B2%5Cmu_0S%7D& alt=&F=\frac{\phi_\delta^2}{2\mu_0S}& eeimg=&1&& ，式1&/p&&p&对于接触器来说，&b&气隙宽度 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cdelta& alt=&\delta& eeimg=&1&& 就是接触器处于释放状态时，衔铁极面与铁芯极面直接的距离。&/b&&/p&&p&我们再看看线圈磁通势。因为接触器的线圈磁通势等于磁路各部分磁压降之和，所以有：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=IN%3D%5Cphi_%5Cdelta+R_%5Cdelta%2B%5CSigma+U_m%2B%5CSigma+U_f& alt=&IN=\phi_\delta R_\delta+\Sigma U_m+\Sigma U_f& eeimg=&1&& ，式2&/p&&p&式2中，等号左边是线圈磁通势，等号右边第一项是工作气隙磁压降，第二项是导磁体各部分磁压降之和，第三项是非工作气隙磁压降之和。&/p&&p&式1和式2是解开题主问题的两把钥匙。&/p&&p&我们暂且把题主的问题放一放，看一道有意思的例题，如下：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-f5baf82cb965eefe704a6b33e1528161_b.jpg& data-rawwidth=&675& data-rawheight=&621& data-caption=&& data-size=&normal& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&675& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-f5baf82cb965eefe704a6b33e1528161_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-7a02ba95_b.jpg& data-rawwidth=&672& data-rawheight=&679& data-caption=&& data-size=&normal& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&672& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-7a02ba95_r.jpg&&&/figure&&p&通过例题我们看到，当气隙存在时，此时的磁通能够确保电磁吸力足够把衔铁和动触头吸向铁芯。又知电流与磁通成正比，若衔铁与铁芯闭合后，气隙已经不存在，我们要维持与吸合刚开始时相同的吸力，则电流仅需原先的6.6%既可。&/p&&hr&&p&现在，我可以回答题主的问题了。&/p&&p&题主的问题是：&/p&&p&&b&如果把一个接触器的线圈大幅减少，通电后虽然线圈电流很大，在不考虑线圈烧毁的情况下，铁心是不是很快饱和而产生该铁心的最大吸合力呢？&/b&&/p&&p&回答：&/p&&p&我们这样想：对于普通接触器电磁系统，在送电伊始，它的气隙磁阻为最大值，工作电流就是最大值。&/p&&p&我们看下图：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-9b953caa4fd06_b.jpg& data-rawwidth=&442& data-rawheight=&442& data-caption=&& data-size=&normal& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&442& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-9b953caa4fd06_r.jpg&&&/figure&&p&图示为典型的接触器吸力、反力配合曲线。&/p&&p&曲线1为恒磁势条件下的静态吸力特性，也就是直流电磁系统的吸力和反力配合曲线。&/p&&p&曲线2为恒磁链条件下的静态吸力特性，也就是交流电磁系统的吸力和反力配合曲线。&/p&&p&曲线3为反力特性，曲线4为释放过程的静态吸力特性。&/p&&p&不管是直流电磁系统还是交流电磁系统，我们发现气隙宽度δ是一个重要的因素。当吸合过程开始前接触器的气隙宽度δ取最大值δ1时，我们看到吸力是最小值；反之，当吸合过程结束后接触器的气隙宽度δ取最小值δ2时，我们看到吸力是最大值。&/p&&p&我们看式2： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=IN%3D%5Cphi_%5Cdelta+R_%5Cdelta%2B%5CSigma+U_m%2B%5CSigma+U_f& alt=&IN=\phi_\delta R_\delta+\Sigma U_m+\Sigma U_f& eeimg=&1&& ，比照接触器的吸力反力配合曲线，我们很容易看出，由于直流电磁系统的磁势IN基本恒定不变，因而得电伊始时气隙磁阻很大使得磁通必然取最小值。&/p&&p&我们再看式1： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F%3D%5Cfrac%7B%5Cphi_%5Cdelta%5E2%7D%7B2%5Cmu_0S%7D& alt=&F=\frac{\phi_\delta^2}{2\mu_0S}& eeimg=&1&& ，可见电磁吸力与磁通的平方成正比。接触器得电伊始，由于有气隙存在，铁芯中的磁通并非最大值。而随着气隙宽度不断减小，电磁吸力越来越大。&/p&&p&然而，题主似乎完全没有考虑到气隙磁阻的存在，以为改变磁势IN后，就能够让接触器在吸合开始时就能得到磁通的最大值，显然这是不对的。&/p&&p&即便题主调整了IN值，但接触器也不可能在吸合过程的开始时就以磁通最大值来工作，只能在吸合末了磁通才能进入最大值状态。&/p&&p&我们看铁芯的H-B做磁滞回线。见下图：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-f1bedeefb4cfef_b.jpg& data-rawwidth=&602& data-rawheight=&556& data-caption=&& data-size=&normal& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&602& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-f1bedeefb4cfef_r.jpg&&&/figure&&p&我们看到，以第一象限为例，磁滞回线的饱和区位于H的最大值处。如果我们继续增加H值，则B值几乎不再增加。&/p&&p&从式2看到，磁势IN等于常数，我们减小了圈数N，但同时按比例地增加电流I，来实现磁势IN基本不变。然而电流I越大，线圈的铜损会增加，接触器送电伊始铁芯中的铁损也会增加，而且B值却保持为饱和态的值基本不变。&/p&&p&&b&最要命的是：如果接触器在吸合过程的起始阶段就达到了H-B曲线的饱和阶段，由于B不可能再增加，磁通当然也无法增加，可以想见，此直流电磁系统的接触器是无法吸合的。&/b&&/p&&p&由此可见，题主的想法是无法实现的，我们必须把起动态接触器的B值设置在远低于饱和态的某数值上才行，而磁通自然也取低值了。&/p&
这个问题有点意思，它牵涉到电磁吸力F，以及接触器的线圈圈数N和电流I。注意：题主在问题说明中把线圈圈数减少，而把线圈电流增加，认为接触器还能维持最大的吸合力，所以题主实际上确定了磁势IN=常数。我们还知道，直流电磁系统属于恒磁势系统，所以题主的…
&p&谐波和无功功率是两件事情，但它们之间有关系。&/p&&p&我们知道，流过电感的电流与电感两端的电压之间存在如下关系： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_L%3D-L%5Cfrac%7BdI_L%7D%7Bdt%7D& alt=&U_L=-L\frac{dI_L}{dt}& eeimg=&1&& ，其原因就是感性负载需要建立磁场能。当线路中的电流是正弦电流时，它对时间的导数是余弦，所以电压会超前电流90度。我们把电感从电源吸取的用于建立磁场的功率叫做无功功率。&/p&&p&同理，电容也会消耗电源能量，会建立电场能，它从电源吸取的用于建立电场的功率也叫做无功功率。&/p&&p&不过，在交流电路中，感性负载的电压超前电流，而电容负载的电流超前电压。&/p&&p&值得注意的是：电感和电容从电源吸取了无功功率，产生了无功电流。由于无功电流流过电源与负载之间的导线和电缆，无功电流在导线和电缆的线路电阻上产生了有功能量消耗，造成电缆发热。所以供电部门和工厂企业中，都想方设法消除掉无功功率。由于交流电路中以感性无功功率居多，所以用补偿电容来加以补偿，以此消除无功功率的影响。&/p&&p&学过傅立叶级数就知道，对于标准的正弦函数，我们是不可能分解出傅立叶级数的，它只有自身也即基波。但如果正弦函数曲线出现缺失，那么我们就一定能分解出对应的傅立叶级数。&/p&&p&这其实就是谐波的概念：对于正弦工频基波，它不可能出现谐波。但如果我们用晶闸管去切基波，则一定会产生谐波。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-04deee64825d1bdfd1d31_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&789& data-rawheight=&542& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&789& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-04deee64825d1bdfd1d31_r.jpg&&&/figure&&p&上图中1图是基波。2图是被晶闸管切割后的电压波形，其中被切除掉的的电角度是控制角，未切除部分的电角度是导通角。3图是出现谐波后的电压波形。3图是叠加了谐波后的实际电压波形曲线。实际电压波形只是略有缺失，不会如此夸张。&/p&&p&那么无功功率与谐波抑制之间有何关系？&/p&&p&我曾经写过几篇文章，专门讨论此事，如下：&/p&&p&&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& class=&internal&&Patrick Zhang：低压电气和低压电器技术之15——浅谈低压配电系统的无功补偿（1）&/a&&/p&&p&&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& class=&internal&&Patrick Zhang：低压电气和低压电器技术之15——浅谈低压配电系统的无功补偿（2）&/a&&/p&&p&&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& class=&internal&&低压电气和低压电器技术之15——浅谈低压配电系统的无功补偿（3）&/a&&/p&&p&&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& class=&internal&&低压电气和低压电器技术之15——浅谈低压配电系统的无功补偿（4）&/a&&/p&&p&&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& class=&internal&&低压电气和低压电器技术之15——浅谈低压配电系统的无功补偿（5）&/a&&/p&&p&在我的书《低压成套开关设备的原理及其控制技术》中，在4.5节“电容补偿主回路”中也专门讨论了此事。&/p&&p&原来，我们利用电抗与电容的谐振来抑制谐波，并由此衍伸出许多专门技术。&/p&
谐波和无功功率是两件事情，但它们之间有关系。我们知道，流过电感的电流与电感两端的电压之间存在如下关系： U_L=-L\frac{dI_L}{dt} ，其原因就是感性负载需要建立磁场能。当线路中的电流是正弦电流时，它对时间的导数是余弦，所以电压会超前电流90度。我…
&p&看到题主只是初三学生，这回答起来还真有点难，我来试试吧。&/p&&p&记得初中学过反比例函数，也即 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=Y%3D%5Cfrac%7BK%7D%7BX%7D& alt=&Y=\frac{K}{X}& eeimg=&1&& 。这个函数的特点是，自变量X越小，因变量Y的值越大；反之，X的值越大，Y的值越小。&/p&&p&我们再来看熔断器（保险丝）的安秒特性，也即 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=t%3D%5Cfrac%7BK%7D%7BI%7D& alt=&t=\frac{K}{I}& eeimg=&1&& 。也就是说，电流值I越小，保险丝熔断的时间t就越长，反之，电流值I越大，时间t就越短。时间t与电流I互为反比例关系。&/p&&p&我们很容易想到，如果电路中的电流小于额定电流，那么保险丝当然不会熔断，它的熔断时间无穷大；如果电路电流略微超过额定电流，也即出现了线路过载电流，此时保险丝虽然熔断时间比较长，但它会熔断；如果电路电流很大，也即出现了短路电流，则保险丝熔断时间很短。&/p&&p&我们把保险丝的这种特性叫做反时限特性。&/p&&p&我们来看下图：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-faeeee3e3d6f9a1e1550358_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&498& data-rawheight=&467& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&498& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-faeeee3e3d6f9a1e1550358_r.jpg&&&/figure&&p&上图中，我们看到了熔断器（保险丝）的安秒特性曲线，它非常类似于Y=K/X曲线，因此我们把这种曲线叫做反时限特性曲线。&/p&&p&在曲线的左方，我们看到了一条直线Ir，它叫做熔断器的最小熔断电流。电路中的电流只要等于Ir，则保险丝一定会熔断，尽管时间很长。小于Ir的一切电流值，保险丝都不会熔断。&/p&&p&在Ir的左方我们看到了另外一条直线Ire，它就是保险丝的额定电流。我们看到Ire&Ir，所以电路中流过额定电流时，保险丝肯定不会熔断。&/p&&p&我们来看题主的问题：&/p&&p&&b&（1）为什么电路中的电流为5.5安培，但是保险丝使用额定电流为6安培的，其熔断电流为12安培啊？&/b&&/p&&p&&b&（2）超过12安培只是一个瞬间，对用电器造不成多大的伤害吧？&/b&&/p&&p&我的回答：&/p&&p&&b&对于问题1，主要部分前面已经回答了，不再重复。&/b&&/p&&p&&b&请题主注意到一个问题：保险丝的熔断电流并非等于额定电流的两倍！&/b&&/p&&p&我们来看实际熔断器的安秒特性。此款熔断器是ABB的产品：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-99d6cb0a75_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&517& data-rawheight=&426& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&517& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-99d6cb0a75_r.jpg&&&/figure&&p&从左边算起第三条红线就是6A的熔断器安秒特性。&/p&&p&注意看横坐标在10A右侧的第一条直线是20A，它与6A曲线有相交，交点的纵坐标是8秒。也就是说，当线路中出现10A的严重过载电流时，8秒后熔断器就会熔断。&/p&&p&同理，当线路中出现100A的短路电流时，熔断器在0.02秒（20毫秒）的时间内熔断，由此保护线路。&/p&&p&&b&我们再看问题2的回答：&/b&&/p&&p&&b&如果线路中发生短路，它对电器不会有什么影响。如果电器内部发生了短路，或者出现严重漏电事故，则完全可能会破坏电器。&/b&&/p&&p&因此，保险丝当然要对这种现象做保护，它要切断线路。&/p&&p&给题主一个建议：在描述时间时最好定量。我们知道交流电一个周期是20毫秒，对于6A的保险丝来说，它的熔断时间正好就是一个交流电周期长度。可见，保险丝的线路保护还是很有效的。&/p&&p&&b&表述物理量和时间量采取定量的方法，是我们日后学习高中物理和大学物理的良好习惯，这对我们分析问题很有利。&/b&&/p&&p&回答完毕。&/p&&p&=============&/p&&p&&b&最后和题主说明一下保险丝与熔断器的区别。&/b&&/p&&p&&b&第一，注意到熔断器由两个部分构成，其一是壳体部分，其二是熔丝或者熔芯部分。&/b&&/p&&p&熔丝或者熔芯装在壳体内部，一方面避免人手触及造成人身伤害，另一方面也提高了熔丝的温度。所以测量熔断器的安秒特性曲线，尤其是过载段曲线，一定要对熔断器整体来测试，不能只对熔丝或者熔芯来测量。&/p&&p&&b&第二，我们从熔断器的安秒特性看出，熔断电流是一系列值，并且与熔断时间有关。由此可知，熔断电流是额定电流的两倍这个说法不成立。&/b&&/p&&p&可见中学课本编写得很不严谨。也许对于学生来说没有太大问题，但如果在工业条件下，或者在我们的现实生活中，也用这种似是而非的描述，会出现问题的。&/p&&p&================&/p&&p&以下回答评论者的问题：&/p&&p&问：&b&Ire和Ir之间在横轴上有一段间隔，请问这段间隔有什么意义？自己想了下，显然如果Ire=Ir，Ire和Ir就失去意义了，但又认为不足以解释这段间隔，还请赐教。&/b&&/p&&p&回答：&/p&&p&我们令 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cbeta+%3D%5Cfrac%7BI_r%7D%7BI_%7Bre%7D%7D& alt=&\beta =\frac{I_r}{I_{re}}& eeimg=&1&& ， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cbeta& alt=&\beta& eeimg=&1&& 叫做熔断器熔化系数。一般地， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cbeta& alt=&\beta& eeimg=&1&& 取值为1.2~1.4之间。&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cbeta& alt=&\beta& eeimg=&1&& 值是衡量熔断器保护小倍数过载电流的灵敏度指标。从保护的观点看，灵敏度指标越小越好。但 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cbeta& alt=&\beta& eeimg=&1&& 越接近于1，熔断器在额定电流下的发热越严重，工作温度越高，有可能因为误差而使得熔断器误动分断，降低了熔断器的可靠性。&/p&&p&因此，熔化系数应当选择的合适才行。&/p&&p&另外，许多熔断器内部不是熔丝，而是冲压了缺口的铜片。在缺口最窄处焊上一滴锡珠。利用冶金效应使得铜片的熔点可控。&/p&&p&我们知道，在高熔点材料的局部区段引入低熔点材料，使高熔点材料在某种合金状态下呈现易熔特性。实用中在高熔点材料熔体的中部区段焊上一定大小的由锡或锡镉合金做成的锡珠或锡桥。锡珠或锡桥能够在较低的温度下先达到熔点，成为铜质熔体的熔剂，使熔体局部区段处在外部为液态，内部为固态的合金状态。这种合金状态的熔点较之铜的熔点要低得多，一般在200℃左右，从而使得熔化系数大大减小。&/p&&p&熔体的冶金效应确保了高熔点材料固有的高分断能力，同时具备了功耗低、熔化系数小和分断能力高的高性能。&/p&&p&另外，锡珠或锡桥是焊接在熔体变截面的窄颈处，在短路时所有的窄颈处同时熔断形成多个串联的短弧，利用&b&电弧的近阴极效应&/b&可快速将电弧熄灭，从而达到限流和减小 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=I%5E2t& alt=&I^2t& eeimg=&1&& 允通能量特性的目的，起到限制短路电流可能产生的电动力及热效应对电气设备的不利影响的作用。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-3afeabcebbb95c5a7f2bee_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&462& data-rawheight=&297& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&462& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-3afeabcebbb95c5a7f2bee_r.jpg&&&/figure&&p&发现没有？在电气知识之树的任何一个枝节，都存在大量的知识。所以，电气世界的发展是无可限量的。&/p&
看到题主只是初三学生，这回答起来还真有点难，我来试试吧。记得初中学过反比例函数，也即 Y=\frac{K}{X} 。这个函数的特点是，自变量X越小，因变量Y的值越大；反之，X的值越大，Y的值越小。我们再来看熔断器（保险丝）的安秒特性，也即 t=\frac{K}{I} 。也…
&p&这个问题很有意思！&/p&&p&我们看图1：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-1da6fc5dd5d_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&542& data-rawheight=&209& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&542& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-1da6fc5dd5d_r.jpg&&&/figure&&p&我们知道流过电容的电流表达式为： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=i_c%3DC%5Cfrac%7BdU_C%7D%7Bdt%7D& alt=&i_c=C\frac{dU_C}{dt}& eeimg=&1&& ，于是电阻上的电压为： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_R%3DRi_c%3DRC%5Cfrac%7BdU_C%7D%7Bdt%7D& alt=&U_R=Ri_c=RC\frac{dU_C}{dt}& eeimg=&1&& 。&/p&&p&也就是说，流过电容的电流，只与电压对时间的导数有关。&/p&&p&对于脉动直流来说，既有交流成份，也有直流分量。这里的直流分量可以理解为直流台阶电压。&/p&&p&设交流电压为 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_%7Bac%7D%3DU_m%5Csin%5Comega+t& alt=&U_{ac}=U_m\sin\omega t& eeimg=&1&& ，如果没有直流分量，则有：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_R%3DRi_c%3DRC%5Cfrac%7BdU_%7Bac%7D%7D%7Bdt%7D%5C%5C%3DRC%5Cfrac%7Bd%28U_m%5Csin%5Comega+t%29%7D%7Bdt%7D%3DRCU_m%5Comega+%5Ccos%5Comega+t& alt=&U_R=Ri_c=RC\frac{dU_{ac}}{dt}\\=RC\frac{d(U_m\sin\omega t)}{dt}=RCU_m\omega \cos\omega t& eeimg=&1&&&/p&&p&我们设直流分量为 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_%7Bdc%7D& alt=&U_{dc}& eeimg=&1&& ，于是电压变为： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_%7Bac%7D%2BU_%7Bdc%7D%3DU_m%5Csin%5Comega+t%2BU_%7Bdc%7D& alt=&U_{ac}+U_{dc}=U_m\sin\omega t+U_{dc}& eeimg=&1&& 。&/p&&p&我们再次求导：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_R%3DRi_c%3DRC%5Cfrac%7Bd%EF%BC%88U_%7Bac%7D%2BU_%7Bdc%7D%29%7D%7Bdt%7D%5C%5C%3DRC%5Cfrac%7Bd%28U_m%5Csin%5Comega+t%29%7D%7Bdt%7D%2B0%3DRCU_m%5Comega+%5Ccos%5Comega+t& alt=&U_R=Ri_c=RC\frac{d（U_{ac}+U_{dc})}{dt}\\=RC\frac{d(U_m\sin\omega t)}{dt}+0=RCU_m\omega \cos\omega t& eeimg=&1&&&/p&&p&我们发现，结果和之前是一样的。原因在于直流电压对时间的导数为零。&/p&&p&结论，尽管脉冲直流中有交流分量和直流分量，但计算结果与没有直流分量时是完全一致的，只有交流分量可以通过电容。&/p&&p&我们还可以用容抗来分析。电容的容抗表达式为： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=X_C%3D%5Cfrac%7B1%7D%7B2%5Cpi+fC%7D& alt=&X_C=\frac{1}{2\pi fC}& eeimg=&1&& ，由图1，当它和电阻串联后，电阻上的电压为：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_R%3DU_%7BSR%7D+%5Cfrac%7BR%7D%7BR%2BX_C%7D%5C%5C%3DU_%7BSR%7D+%5Cfrac%7BR%7D%7BR%2B%5Cfrac%7B1%7D%7B2%5Cpi+fC%7D%7D%3DU_%7BSR%7D%5Cfrac%7B2%5Cpi+fC%7D%7B1%2B2%5Cpi+fRC%7D+& alt=&U_R=U_{SR} \frac{R}{R+X_C}\\=U_{SR} \frac{R}{R+\frac{1}{2\pi fC}}=U_{SR}\frac{2\pi fC}{1+2\pi fRC} & eeimg=&1&&&/p&&p&注意到当频率f=0时，也即为直流信号时，电阻R上的电压 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_R%3D0& alt=&U_R=0& eeimg=&1&& ；&/p&&p&当频率f大于零并趋于无穷大时，电阻R上的电压 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_R%3D%5Clim_%7Bf+%5Crightarrow+%5Cinfty%7D%7BU_%7BSR%7D%5Cfrac%7B2%5Cpi+fC%7D%7B1%2B2%5Cpi+fRC%7D+%7D%3DU_%7BSR%7D& alt=&U_R=\lim_{f \rightarrow \infty}{U_{SR}\frac{2\pi fC}{1+2\pi fRC} }=U_{SR}& eeimg=&1&&&/p&&p&&b&其实这就是典型的高通滤波器：电容为交流信号提供了通路。&/b&&/p&&p&再看图2的波形图分析：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-d4dc4e768bebc8bcf970482d_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&588& data-rawheight=&490& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&588& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-d4dc4e768bebc8bcf970482d_r.jpg&&&/figure&&p&我们看到，不管是有没有直流分量，输出电压的波形只有交流部分，没有直流部分。&/p&&p&电路只能让交流通过，且频率越高，输出电压的幅值与输入电压的幅值就越接近。如果是直流，则不可能通过电容。&/p&&p&我们看图3：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-8b57adeafca_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&737& data-rawheight=&630& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&737& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-8b57adeafca_r.jpg&&&/figure&&p&图3就是典型运用。&/p&&p&图3中的前级晶体管集电极通过电容C与后级晶体管T2的基极连接。由于电源的内阻极小，因此电源对于交流信号来说是短路的，由此绘制出图3下图中的等效电路图。&/p&&p&我们简单地看看T2管的输入电阻由哪些部分构成：其一是两只基极偏置电阻 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=R_%7Bb1%7D%7C%7CR_%7Bb2%7D& alt=&R_{b1}||R_{b2}& eeimg=&1&& 的并联电阻，其二是T2管的基极输入电阻，其三是 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%281%2B%5Cbeta%29R_%7Be2%7D& alt=&(1+\beta)R_{e2}& eeimg=&1&& ，三者串联后构成了输入级电阻。于是此等效电路就与图1完全一致了。&/p&&p&我们由此可以看出，电容C的用于传递交流电流信号并同时隔离直流电流的意义：&/p&&p&&b&1）对于直流电流来说，电容C是不存在的，前后级之间没有关系；&/b&&/p&&p&&b&2）对于交流信号来说，两者有前后级的联系，电容起到耦合的作用。&/b&&/p&&p&这就是耦合电容的用途。&/p&
这个问题很有意思！我们看图1：我们知道流过电容的电流表达式为： i_c=C\frac{dU_C}{dt} ，于是电阻上的电压为： U_R=Ri_c=RC\frac{dU_C}{dt} 。也就是说，流过电容的电流，只与电压对时间的导数有关。对于脉动直流来说，既有交流成份，也有直流分量。这里…
&p&CNABB同事转来的回答贴，是一个很大众化的问题。同事期望回答适当偏理论，笑！我就冲着这个“适当偏理论”来回答吧。&/p&&p&既然偏理论，此贴的分析过程超出中学生的知识范围，因此我以简单表达式的定性分析为主来展开论述。&/p&&p&&b&首先来分析直流电与交流电的波形，看看有何区别&/b&&/p&&p&我们看图1：&/p&&figure&&img data-rawheight=&511& src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-3f2ca01e082add9e186d_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&960& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&960& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-3f2ca01e082add9e186d_r.jpg&&&/figure&&p&我们从图1中看到，直流电压是稳定的，这从直流电压随着时间的推移它的大小和方向都未发生改变。&/p&&p&我们从图1种看到交流电压也是稳定的，但交流电压的大小和方向随着时间发生周期性变化。&/p&&p&注意：所谓大小，指的是电压的幅值。我们看到，直流电压的幅值大小始终未发生变化，而在0到T/2半个周期内，交流电压的幅值大小从零变到最大值，然后再从最大值变到零。从T/2到T的后半个周期内，电压的方向改变了，它从零开始变到反方向的最大值，然后再变回到零。&/p&&p&为了准确地描述交流电流和交流电压，我们设想，把图1中的直流电路密封在保温箱内，经过了时间t，箱体内的温度升高到 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Ctheta_%7Bt%7D& alt=&\theta_{t}& eeimg=&1&& 。然后我们更换交流电路在箱体内，并且使得箱体的初始温度与直流电路试验的初始温度完全一致。经过了时间t，我们发现两者的温度完全一致，都是 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Ctheta_%7Bt%7D& alt=&\theta_{t}& eeimg=&1&& 。也即： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=P_%7Bdc%7D%3DP_%7Bac%7D%5CLeftrightarrow+I%5E2Rt%3Di%5E%7B2%7DRt& alt=&P_{dc}=P_{ac}\Leftrightarrow I^2Rt=i^{2}Rt& eeimg=&1&&&/p&&p&于是我们定义，直流电流I的值为交流电流i的有效值。同理，我们定义直流电压Udc为交流电压Uac的有效值。&/p&&p&对于交流电流和交流电压来说，电流的最大值 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=I_%7Bmax%7D& alt=&I_{max}& eeimg=&1&& 与电流有效值I之比是 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Csqrt%7B2%7D& alt=&\sqrt{2}& eeimg=&1&& ，也即 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=I_%7Bmax%7D%3D%5Csqrt%7B2%7DI& alt=&I_{max}=\sqrt{2}I& eeimg=&1&& ；同理，电压的最大值 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_%7Bmax%7D& alt=&U_{max}& eeimg=&1&& 与电压有效值U之比是 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Csqrt%7B2%7D& alt=&\sqrt{2}& eeimg=&1&& ，也即 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_%7Bmax%7D%3D%5Csqrt%7B2%7DU& alt=&U_{max}=\sqrt{2}U& eeimg=&1&& 。&/p&&p&于是，我们就可以写出交流电流的表达式了：&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=i%3Di_m%5Csin%28%5Comega+t%2B%5Cphi+%29& alt=&i=i_m\sin(\omega t+\phi )& eeimg=&1&& 。&/p&&p&式中， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=i_m& alt=&i_m& eeimg=&1&& 是交流电流的最大值， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Comega& alt=&\omega& eeimg=&1&& 是角频率， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cphi& alt=&\phi& eeimg=&1&& 是初相角。&/p&&p&最有意思的是整流后的直流电压波形，对于中学生来说，他们认为是交流电。其实，这也是直流电，它的准确名称叫做脉动直流。&/p&&figure&&img data-rawheight=&276& src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-b89fe612179eaa9bf8dfc1_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&626& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&626& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-b89fe612179eaa9bf8dfc1_r.jpg&&&/figure&&p&所谓直流电，指的就是方向不变的电流或者电压，并且一定要出现在电能供应的环节中。&/p&&p&至于脉动直流，还有锯齿波、方波等等，我们把这种脉动的直流叫做电脉冲信号，以区别于直流电。&/p&&p&我们现在就可以展开讨论了。&/p&&p&&b&第一：直流电相对交流电，它不存在周期性的变化，显得更加稳定&/b&&/p&&p&这一点，我们从图1中就能明确地看到。&/p&&p&对于半导体电子电路的供电，几乎没有例外，都采取直流供电。如若采用交流供电，则必须先行整流滤波，变成稳定的直流电压后再给电路供电。&/p&&p&图2是一个典型的单片机电路：&/p&&figure&&img data-rawheight=&602& src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-166e2fc18ac65a641d935a_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&988& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&988& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-166e2fc18ac65a641d935a_r.jpg&&&/figure&&p&我们在图2中看到，交流电源经过整流滤波得到直流电源，然后再经过三端稳压器（直流稳压电源）变换，得到合适的直流工作电压供电路使用。&/p&&p&利用这套方法，不管是家用电器也好，是工业控制器也好，甚至连我们手上正在使用的手机以及类似的电子设备，它们内部的供电都是直流电。当然，对于移动的电子设备，其内部要配套可充电的电池，以实现工作的连续性和稳定性。&/p&&figure&&img data-rawheight=&711& src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-f0e6d0ac534c_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&1237& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1237& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-f0e6d0ac534c_r.jpg&&&/figure&&p&&b&第二，直流磁路与交流磁路相比更加稳定，重要场合的继电保护一般均采用直流供电的继电器&/b&&/p&&p&我们看图3：&/p&&figure&&img data-rawheight=&365& src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-e26ccfd31ec_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&916& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&916& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-e26ccfd31ec_r.jpg&&&/figure&&p&图3中，当线圈通电后，铁芯与衔铁之间会产生电磁吸力。电磁吸力克服反力弹簧施加的反力，使得衔铁及触点系统一起吸附在铁芯上。当线圈失电后，衔铁和触点系统则在反力弹簧作用下返回初始位置。&/p&&p&直流线圈产生的磁通 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cphi& alt=&\phi& eeimg=&1&& 是稳定的，我们把电流I与线圈圈数N的乘积叫做磁势，并且有 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=IN%3Dconst& alt=&IN=const& eeimg=&1&& ，也即磁势等于常数。&/p&&p&由于直流电流是稳定的，直流磁通也是稳定的，直流磁势当然也是稳定的。也因此，把直流电磁系统叫做恒磁势系统。&/p&&p&我们来看麦克斯韦电磁吸力的公式： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F%3D%5Cfrac%7B%5Cphi%5E%7B2%7D%7D%7B2%5Cmu_%7B0%7DS%7D& alt=&F=\frac{\phi^{2}}{2\mu_{0}S}& eeimg=&1&& ，这里F是电磁吸力， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cphi& alt=&\phi& eeimg=&1&& 是磁通， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cmu+_0& alt=&\mu _0& eeimg=&1&&真空中的磁导率，S是磁极面积。&/p&&p&对于直流电来说，这几个参量都是固定值，因此直流电的电磁吸力是恒定的。&/p&&p&但对于交流电又会如何？&/p&&p&由磁路的基尔霍夫第二定律， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Csum_%7Bk%3D1%7D%5E%7Bn%7D%7B%5Cphi_%7Bk%7DR_%7Bk%7D%7D%3D%5Csum_%7Bj%3D1%7D%5E%7Bm%7D%7B%28IN%29_j%7D& alt=&\sum_{k=1}^{n}{\phi_{k}R_{k}}=\sum_{j=1}^{m}{(IN)_j}& eeimg=&1&& ，我们可以看到交流电流与磁通的关系十分密切。既然交流磁路线圈中流过的是交流电流，那么交流磁通 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cphi& alt=&\phi& eeimg=&1&& 是当然也是交变的。设 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cphi+%3D%5Cphi+_m%5Csin+%5Comega+t& alt=&\phi =\phi _m\sin \omega t& eeimg=&1&& ，我们把它代入到麦克斯韦电磁吸力公式中，得到：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F%3D%5Cfrac%7B%28%7B%5Cphi+_m%5Csin+%5Comega+t%7D%29%5E%7B2%7D%7D%7B2%5Cmu_%7B0%7DS%7D%5C%5C%3D%5Cfrac%7B%5Cphi_%7Bm%7D%5E%7B2%7D%7D%7B4%5Cmu_%7B0%7DS%7D-%5Cfrac%7B%5Cphi_%7Bm%7D%5E%7B2%7D%7D%7B4%5Cmu_%7B0%7DS%7D%5Ccos2%5Comega+t+%5C%5C%3DF_%7Bh%7D%2BF_%7Bj%7D& alt=&F=\frac{({\phi _m\sin \omega t})^{2}}{2\mu_{0}S}\\=\frac{\phi_{m}^{2}}{4\mu_{0}S}-\frac{\phi_{m}^{2}}{4\mu_{0}S}\cos2\omega t \\=F_{h}+F_{j}& eeimg=&1&&&/p&&p&这说明什么？说明交流磁路的电磁吸力F由恒定部分Fh和交变部分Fj两部分构成。F的最大值等于恒定部分的两倍，即 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F_%7Bmax%7D%3D2F_h& alt=&F_{max}=2F_h& eeimg=&1&& ，最小值则为零，即 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F_%7Bmin%7D%3D0& alt=&F_{min}=0& eeimg=&1&& 。&/p&&figure&&img data-rawheight=&299& src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-e437afef_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&966& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&966& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-e437afef_r.jpg&&&/figure&&p&也就是说，交流磁路的电磁吸力是不稳定的，必须在磁极端面上安装分磁环，使得磁通过零时它的吸力不为零。尽管如此，交流磁路中铁芯与衔铁之间还是会出现交流声，并且会发热。&/p&&figure&&img data-rawheight=&396& src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-04adf401baef69e809ebacac271dad07_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&614& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&614& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-04adf401baef69e809ebacac271dad07_r.jpg&&&/figure&&p&交流电的电磁系统又叫做恒磁链系统。这里的恒磁链指的是 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cphi+N%3Dconst& alt=&\phi N=const& eeimg=&1&& ，也即磁路等于常数。&/p&&p&现在我们知道了为何比较重要的控制系统的工作电源一定要用直流电，其目的就是要让继电器和继保装置稳定地工作。这也是变电站、移动公司基站和银行计算机中心的配电系统工作电源都采用直流屏供电的原因。&/p&&p&&b&第三，交流电产生的电弧比直流电产生的电弧更加容易熄灭&/b&&/p&&p&我们来看下图：&/p&&figure&&img data-rawheight=&344& src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-50a91da31aa38fc936d9c_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&1233& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1233& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-50a91da31aa38fc936d9c_r.jpg&&&/figure&&p&左图是电路图，我们看到左侧的交流电源E。根据基尔霍夫第二定律，我们可以写出它的微分方程表达式： &/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_h%3DE-L%5Cfrac%7BdI_h%7D%7Bdt%7D-I_hR& alt=&U_h=E-L\frac{dI_h}{dt}-I_hR& eeimg=&1&& 。&/p&&p&在这里，表达式并不重要。重要的是触头开断后的物理过程。我们设开关K在t=0时刻打开，于是在K的触头间出现电弧。&/p&&p&我们看右图。图中的U是电源电压波形，Uh是电弧电压波形。&/p&&p&我们知道，电弧其实就是空气原子被电离，它包括电子和正离子。电子是负离子，质量较轻跑得快，丢失了电子后的原子是正离子，它的质量大跑得慢。&/p&&p&当电压处于正半周时，右图中左侧设为阳极，右侧设为阴极。我们看到正离子从阳极出发奔向阴极，负离子则从阴极出发奔向阳极。由于正离子的质量远远大于负离子，因而正离子跑得慢，它会在阳极附近产生堆积。&/p&&p&当电压过零时，气体的电离过程停止，正负粒子也都停在原位并复合。残留的正离子堆积在原先的阳极附近。&/p&&p&当电压进入负半周时，原先的阳极变成阴极，它要发射电子（负离子），然而在阴极附近却存在正离子的阻挡层，负离子的发射在很短的一段时间内受阻，电弧的重新起燃也受阻。&/p&&p&这种效应叫做&b&交流电弧的近阴极效应。&/b&&/p&&p&&b&正是有了近阴极效应，所以用于低压交流电的各种开关电器，尤其是低压断路器，都具有一定程度的电弧限流特性。这种特性对于直流电来说，却毫无用处，毕竟直流电不存在过零过程。&/b&&/p&&p&由此可见，直流电弧的熄灭要比交流电弧的熄灭困难得多。&/p&&p&&b&第四，交流电的电压变换通过变压器实现，比直流电更加容易&/b&&/p&&p&变压器，人尽皆知。&/p&&figure&&img data-rawheight=&435& src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-2e39b943bbe81aecbcfb12_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&700& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&700& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-2e39b943bbe81aecbcfb12_r.jpg&&&/figure&&p&在交流配电网中，用变压器变换电压非常方便，这是交流电得到广泛应用的最主要原因之一。&/p&&p&关于变压器，有一个很重要的值，就是4.44。这个常数的来源几乎成了职场新人入职首日必考的内容。我来简单解释一下：&/p&&p&变压器的一次回路感应电动势Em有如下关系：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=E_m%3D%5Cfrac%7B2%5Cpi+fN_1%5Cphi_%7Bm%7D%7D%7B%5Csqrt%7B2%7D%7D%5Capprox+4.44fN_1%5Cphi_%7Bm%7D& alt=&E_m=\frac{2\pi fN_1\phi_{m}}{\sqrt{2}}\approx 4.44fN_1\phi_{m}& eeimg=&1&&&/p&&p&原来， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cfrac%7B2%5Cpi%7D%7B%5Csqrt%7B2%7D%7D%5Capprox+4.44& alt=&\frac{2\pi}{\sqrt{2}}\approx 4.44& eeimg=&1&& ，这个常数就是这么来的，职场新人们务必记住。&/p&&p&我们看图5：&/p&&figure&&img data-rawheight=&528& src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-4d4d2a92de2b30d29b36_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&720& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-4d4d2a92de2b30d29b36_r.jpg&&&/figure&&p&图5是某医院的配电系统图。我们看到TN-S的配电网中用变压器变换为IT接地系统，为手术室供电。如此一来，手术室中哪怕发生了单相接地故障，也不会因此而停电，系统可以继续运行。&/p&&p&这种做法，直流电系统中是无法实现的。&/p&&p&&b&第五，交流电驱动的三相鼠笼式电动机结构简单、性能稳定且工作可靠，比直流电动机更容易控制，得到广泛的运用，由此促进了交流电的广泛运用&/b&&/p&&p&在我的书《低压成套开关设备的原理及其控制技术》表1-22“电动机机械特性”中有如下内容：&/p&&figure&&img data-rawheight=&354& src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-738bebb1e6ef76a6485154_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&704& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&704& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-738bebb1e6ef76a6485154_r.jpg&&&/figure&&p&我们看到电动机的转矩T与频率f1成反比。由此我们可以用变频器来对电机实现调速，非常方便。&/p&&p&早先还没有变频器时，直流电动机的调速性能优于交流电动机，那时不得不在交流配电网中构建直流系统，用以驱动直流电动机。变频器出现后，这种现象几乎绝迹了。&/p&&p&看来，在电能的输送、配电和用电中，还是交流电好。&/p&&p&&b&第六，交流电驱动的照明灯具，例如日光灯，使用非常普遍，比直流电驱动的照明灯具要方便得多，这也是交流电被广泛使用的原因之一。&/b&&/p&&p&我们来看图6：&/p&&figure&&img data-rawheight=&429& src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-aefa0c4d0089ddad6bd1c3e99be20f7e_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&997& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&997& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-aefa0c4d0089ddad6bd1c3e99be20f7e_r.jpg&&&/figure&&p&图6是日光灯电气原理图。我把日光灯的工作原理简单地描述一下：&/p&&p&1）当电源接通后，我们看到灯管内是没有通路的，所以220V电压就会通过A端和B端的灯丝连接到氖泡Ne上。氖泡内的氖气击穿电压大约在150V到200V之间，现在氖泡两极之间加载的电压是220V，所以氖气被击穿进入辉光区域，并且持续发热。发热使得氖泡内的双金属片电极接触到一起，氖泡电压降瞬间变为零，氖泡内的氖气放电停止，温度迅速下降，双金属片电极打开。&/p&&p&2）当氖泡内的双金属片电极打开后，线路断开，电流减小到零。镇流器M中的电感产生反向电动势，反向电动势 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=e%3D-L%5Cfrac%7Bdi%7D%7Bdt%7D& alt=&e=-L\frac{di}{dt}& eeimg=&1&& ，因为di/dt的值较大，因而反向电动势大约在1500V到2000V之间。此电压加载在灯管A灯丝与B灯丝之间，使得灯管中的气体被击穿，日光灯管内的气体进入正常的辉光放电状态，其电压迅速下降到110V~150V。此时镇流器起到稳定电流的作用。&/p&&p&由于灯管压降小于氖泡气体的击穿电压，因此氖泡不再工作。&/p&&p&这是在交流电源下日光灯管的工作过程。&/p&&p&如果我们把电源换成220V直流电，又会怎样呢？&/p&&p&在直流电源下，氖泡的工作过程和灯管被击穿的过程与交流电源一致。当系统进入正常运行状态时，由于是直流电压电感起不到镇流作用，灯光电压较高，氖泡将再次击穿。&/p&&p&注意到&b&氖泡的放电与灯管的放电是并联关系。因为灯管放电属于长弧放电，它的功耗大于氖泡放电的短弧，所以灯管放电会熄灭。灯管熄灭后，氖泡会再次点燃它，然后灯管再次熄灭，灯管进入到点燃-熄灭-再次点燃-再次熄灭的循环状态。&/b&&/p&&p&&b&可见，直流电是无法让日光灯正常工作的，日光灯只能用于交流电供电的场所。&/b&&/p&&p&注意，氖泡的放电影响到灯管的放电，可以类推到本贴中第3部分直流电路的灭弧。&/p&&p&在直流电路中将两个电弧并联，则较强的电弧将被抑制，甚至熄灭。这种方法是很常见的直流电弧熄灭法。我们看下图：&/p&&figure&&img data-rawheight=&285& src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-a6f935e5e87e000a2290_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&356& class=&content_image& width=&356&&&/figure&&p&图中的H1是主弧隙，我们想象它就是断路器的主触头，H2是与H1并联的辅助弧隙。辅助弧隙H2串联了电阻Rh。&/p&&p&当主触头和辅助触头分开后，线路中出现了两个弧隙H1和H2。由于辅助弧隙H2影响到主弧隙H1，所以H1中的电弧会加快熄灭。当H1电弧熄灭后，电弧电流转入到H2弧隙中。由于受到H2串联的电阻Rh的影响，H2中的电弧也接着熄灭。这样处理后，可以有效地抑制电感L产生的开断过电压。&/p&&p&&b&=============&/b&&/p&&p&简单地说了6条，我们可以看出，题主的主题“&b&到底是交流电好还是直流电好&/b&”，这个问题不能简单地下结论，一定要结合实际运用才能得到结果。&/p&&p&在电能传输和配电方面，交流电已经处于绝对优势地位。在电子线路的供电方面，直流电处于绝对优势地位。&/p&&p&应当看到，在电力输送方面，直流超高压输送电正在发展中，指不定哪一天直流输送电也会成为现实，也是很难说的。&/p&&p&&b&此文档匆忙写成，也不知道内容是否有问题。因此，此帖子后续会有修改。&/b&&/p&
CNABB同事转来的回答贴，是一个很大众化的问题。同事期望回答适当偏理论，笑！我就冲着这个“适当偏理论”来回答吧。既然偏理论，此贴的分析过程超出中学生的知识范围，因此我以简单表达式的定性分析为主来展开论述。首先来分析直流电与交流电的波形，看看…
&p&有意思的问题。&/p&&p&电子线路中有电路，配电网中也有电路，连普普通通的手电筒中也有电路。既然如此，我就对电容在电路中的运用铺开来谈吧，不局限在小小的比赛模型中。&/p&&p&电容的定义是：电量与电压之比。也即： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=C%3D%5Cfrac%7BQ%7D%7BU%7D& alt=&C=\frac{Q}{U}& eeimg=&1&& 。&/p&&p&我们还知道，电阻是电压与电流之比，也即： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=R%3D%5Cfrac%7BU%7D%7BI%7D& alt=&R=\frac{U}{I}& eeimg=&1&& 。那么电容与电阻的乘积是什么？我们来推导看看：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=RC%3D%5Cfrac%7BU%7D%7BI%7D%5Ctimes+%5Cfrac%7BQ%7D%7BU%7D%3D%5Cfrac%7BU%7D%7BI%7D%5Ctimes%5Cfrac%7BIt%7D%7BU%7D%3Dt& alt=&RC=\frac{U}{I}\times \frac{Q}{U}=\frac{U}{I}\times\frac{It}{U}=t& eeimg=&1&&，我们把它叫做式1&/p&&p&式1中，电容与电阻的乘积是时间，我们把它叫做电路的时间常数 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Ctau& alt=&\tau& eeimg=&1&& 。&/p&&p&流过电容的电流与电容两端的电压有如下关系：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=i_C%3DC%5Cfrac%7BdU_C%7D%7Bdt%7D& alt=&i_C=C\frac{dU_C}{dt}& eeimg=&1&& ，我们把它叫做式2&/p&&p&再看容抗的表达式： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=X_C%3D%5Cfrac%7B1%7D%7B2%5Cpi+fC%7D& alt=&X_C=\frac{1}{2\pi fC}& eeimg=&1&& ，我们把它叫做式3&/p&&p&我们看到，频率f越高，容抗就越小。&/p&&p&再看电容与电阻组合后电容上的电压变化：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-6e3a8fb7bee9ead385c25874_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&385& data-rawheight=&183& class=&content_image& width=&385&&&/figure&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_C%3DE%281-e%5E%7B-%5Cfrac%7Bt%7D%7BRC%7D%7D%29%3DE%281-e%5E%7B-%5Cfrac%7Bt%7D%7B%5Ctau%7D%7D%29& alt=&U_C=E(1-e^{-\frac{t}{RC}})=E(1-e^{-\frac{t}{\tau}})& eeimg=&1&&，我们把它叫做式4&/p&&p&注意：&/p&&p&当 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=t%3D0%5Ctau& alt=&t=0\tau& eeimg=&1&& 时，Uc=0； &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=t%3D1%5Ctau& alt=&t=1\tau& eeimg=&1&& 时，Uc=0.6321E； &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=t%3D2%5Ctau& alt=&t=2\tau& eeimg=&1&& 时，Uc=0.8647E； &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=t%3D3%5Ctau& alt=&t=3\tau& eeimg=&1&& 时，Uc=0.9502E； &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=t%3D4%5Ctau& alt=&t=4\tau& eeimg=&1&& 时，Uc=0.9817E；当 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=t%3D5%5Ctau& alt=&t=5\tau& eeimg=&1&& 时，Uc=0.9933E。一般认为，当 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=t%3D5%5Ctau& alt=&t=5\tau& eeimg=&1&&时，充电或者放电就结束了。&/p&&p&如果电容处于零输入状态，则有：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_C%3DEe%5E%7B-%5Cfrac%7Bt%7D%7B%5Ctau%7D%7D& alt=&U_C=Ee^{-\frac{t}{\tau}}& eeimg=&1&&，我们看到电容在放电。我们把它叫做式5&/p&&p&有了这些基本知识，我们就可以来讨论电容在电路中的作用了。&/p&&p&&b&第一个作用：隔直流&/b&&/p&&p&所谓隔离直流，其实就是高通滤波器的功能。这里的高通，指的是高频信号能通过，而低频信号较难通过，直流完全通不过。&/p&&p&这一点，可由式3看出来：频率越低，容抗越大；反之，频率越高，容抗越小，其实就是高通滤波器。&/p&&p&注意这里的电路条件：电容在前，负载电阻在后。由式2，电阻上的电压为：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_R%3Di_CR%3DRC%5Cfrac%7BdU_C%7D%7Bdt%7D& alt=&U_R=i_CR=RC\frac{dU_C}{dt}& eeimg=&1&&&/p&&p&注意到这里出现了RC时间常数，它会产生何种影响？&/p&&p&&b&第二个作用：无功补偿&/b&&/p&&p&我们知道，电感的电流滞后于电压，而电容的电流超期于电压。这一点从式2看出来。&/p&&p&设电压 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=u%3DU_m%5Csin%5Comega+t& alt=&u=U_m\sin\omega t& eeimg=&1&& ，把它代入到式2中：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=i_C%3DC%5Cfrac%7Bd%EF%BC%88U_m%5Csin%5Comega+t%EF%BC%89%7D%7Bdt%7D%3D%5Cfrac%7BCU_m%7D%7B%5Comega%7D%5Ccos%5Comega+t& alt=&i_C=C\frac{d（U_m\sin\omega t）}{dt}=\frac{CU_m}{\omega}\cos\omega t& eeimg=&1&& ，电流变成余弦函数。当t=0时，正弦值为零，而余弦值为1，因此当电压为零时，电流却取最大值，故知流过电容的电流超前电压90度。&/p&&p&在配电系统中，负载一般都是感性负载，造成系统中的电流落后于电压，产生了无功功率。所以，配电系统中往往要配套并联一些补偿电容，以期提高系统功率因数，降低电流滞后于电压的程度。&/p&&p&电容的这种用途叫做补偿无功功率补偿。&/p&&p&&b&第三个作用：滤波&/b&&/p&&p&滤波体现了电容对信号的积分作用。&/p&&p&滤波电容如何设计？很简单的。假定某稳压电源的输出电压是12V，电流是2A，把12除以2得到6，也就是说负载电阻近似为6欧。&/p&&p&当负载发生变化时，我们期望稳压电源的输出电压基本不变。我们取5倍时间常数为100毫秒，于是有：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=C%3D%5Cfrac%7BT%7D%7B5R%7D%3D%5Cfrac%7B0.1%7D%7B5%5Ctimes6%7D+%5Capprox3.3+%5Ctimes+10%5E%7B-3%7DF& alt=&C=\frac{T}{5R}=\frac{0.1}{5\times6} \approx3.3 \times 10^{-3}F& eeimg=&1&&&/p&&p&取用标称容量3300微法的滤波电容即可。不过，此电容的耐压要取够。&/p&&p&往往在滤波电容旁边还会并联一个0.01微法的电容，它的用途是消除高频干扰信号。&/p&&p&&b&第四个作用：用于构建振荡器&/b&&/p&&p&振荡器，我们不陌生，例如正弦波振荡器、方波振荡器、锯齿波振荡器等等。这些振荡器的结构元件中都离不开电容。&/p&&p&&b&第五个作用：储存电能&/b&&/p&&p&据说，已经已经有用高能电容储能方式驱动的电动汽车。&/p&&p&&b&第六个作用：建立移相电源&/b&&/p&&p&对于单相电动机，它有两组绕组。其中一组用单相交流电压，另一组则使用从单相电源串接电容后得到的移相电压，这样电机绕组才能对转子产生旋转磁场。&/p&&p&&b&第七个作用：降压&/b&&/p&&p&利用电容的容抗来降压，这在充电器中使用得很普遍。&/p&&p&=================&/p&&p&下图是收音机电路，我们来看其中的电容有何作用：&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-d4e3fac8af084741fbafda0_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1010& data-rawheight=&415& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1010& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-d4e3fac8af084741fbafda0_r.jpg&&&/figure&&p&原理是什么？&/p&&p&再来看下图：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-23a08671e97bed1ba4c7_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1410& data-rawheight=&466& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1410& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-23a08671e97bed1ba4c7_r.jpg&&&/figure&&p&这是运用很广的单结晶体管振荡器电路，其中只有一个电容。我们来看看它起到何种作用：&/p&&p&由中间的等效图，我们看到电容C的电压为零时，二极管是截止的。于是电容C就通过电阻R1和R2进行充电。注意到B点的电压就是电容上的电压，为：&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=Uc%3DEc%EF%BC%881-e%5E%7B-%5Cfrac%7Bt%7D%7B%28R1%2BR2%29C%7D%7D%29& alt=&Uc=Ec（1-e^{-\frac{t}{(R1+R2)C}})& eeimg=&1&& 。&/p&&p&我们再看A点的电压： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_A%3DEc%5Cfrac%7Br2%2BR4%7D%7BR3%2Br1%2Br2%2BR4%7D%3D%5Ceta+Ec%5Capprox+0.8Ec& alt=&U_A=Ec\frac{r2+R4}{R3+r1+r2+R4}=\eta Ec\approx 0.8Ec& eeimg=&1&&&/p&&p&这里的 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Ceta& alt=&\eta& eeimg=&1&& 是单结晶体管的分压比。&/p&&p&从伏安特性曲线上，我们看到电压从零开始沿着曲线上升。当曲线到达峰值点时，有：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_C%3D0.7%2BU_A& alt=&U_C=0.7+U_A& eeimg=&1&& ，于是二极管导通，曲线瞬间下落。&/p&&p&有趣的是此时的电容，它通过二极管向R4放电，而R1和R2的电流也经过二极管流向R4，于是R4上的电流大增。&/p&&p&当电容放电结束后，二极管截止，曲线瞬间从谷点向左切换到电容充电曲线中，这种效应叫做隧道效应。于是电容的充电又开始，电路进入新的循环。&/p&&p&电路的振荡波形见右边的波形图，振荡的主周期时间近似等于电容充电时间，由此可以求得振荡周期，为：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=T%3D%5Cln5%28R_1%2BR_2%29C& alt=&T=\ln5(R_1+R_2)C& eeimg=&1&&&/p&&p&在这里，电容C的充电起到很关键的作用。&/p&&p&通过这两个例子，我们看到电路中的电容不是随意设置的，而是有它的道理在里面。因此，在探讨电路中的电容时，一定要结合原理来理解才好。&/p&
有意思的问题。电子线路中有电路，配电网中也有电路，连普普通通的手电筒中也有电路。既然如此，我就对电容在电路中的运用铺开来谈吧，不局限在小小的比赛模型中。电容的定义是：电量与电压之比。也即： C=\frac{Q}{U} 。我们还知道，电阻是电压与电流之比…
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一年前的帖子了。正好是周六，有点时间，我来给大家解惑。先说明，以下正文部分会很专业，若觉得无法理解，请直接看本帖的末尾处，我对题主的问题做了解答。=======================我写过一本书，叫做《低压成套开关设备的原理及其控制技术》（以下简称原…
&p&这种现象多了去了。&/p&&p&自打我有了两项发明专利后，一时有了发明狂的感觉，什么都想申请专利。拿了许多专利申请文本到专利局去办理手续，在检索阶段才发现这些都属于已有专利，最多只能给我实用新型专利，意义不大。&/p&&p&这些专利申请文本中，最典型的一个是测量配电设备绝缘破坏的方法，也即用高频信号输入测试回路，看看地线中是否有返回信号，再根据信号的大小测算出阻抗值，以此判断大概故障点距离。&/p&&p&然而，此方法某家著名国际电气公司已经有了类似产品，并且已经上市。我白白忙活了一场，一大堆专门研制的控制器及其相关设备就算白费了。&/p&&p&可见，在研发之初，一定要先行检索，避免盲目研发和投资。&/p&
这种现象多了去了。自打我有了两项发明专利后，一时有了发明狂的感觉，什么都想申请专利。拿了许多专利申请文本到专利局去办理手续，在检索阶段才发现这些都属于已有专利，最多只能给我实用新型专利，意义不大。这些专利申请文本中，最典型的一个是测量配电…
&p&这是一种标记，类似+Ec和GND，实际电压为220V。&/p&&p&我们看下图：&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-f85a2455d5bee2e672f5ad_b.jpg& data-rawwidth=&844& data-rawheight=&532& data-caption=&& data-size=&normal& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&844& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-f85a2455d5bee2e672f5ad_r.jpg&&&/figure&&p&图中我们看到了题主所说的+220V和-220V标记，就是电源极性的标记。&/p&&p&我们还看到有HM+/HM-的标记，这是合闸小母线的标记。此外还有KM+/KM-是控制小母线，XM+/XM-是信号小母线，等等。这些都是变电站技术图纸的行业制图技术规范。&/p&&p&=================&/p&&p&看的出来，题主有点外行。给题主提一些问题，帮助入门：&/p&&p&问题1：什么叫做直流屏？它在变电站中起到何种作用？&/p&&p&问题2：直流屏中有浮充电机或者其它整流装置，有电池，它们起何种作用？&/p&&p&问题3：因为直流屏是对整座变电站的开关电器和保护装置供电的，重要性非同一般，监视正负电源线之间的绝缘以及对地绝缘依靠的是绝缘监测装置。绝缘监测装置的工作原理是什么？&/p&&p&问题4：在KM、XM和HM小母线中，何者的冲击电流更大？&/p&&p&问题5：在控制小母线KM中，为何只有短路保护而没有过载保护？&/p&&p&问题6：变电站内的电场强度很高，所有的继电器和电力仪表都必须经过EMC的严格测试。请问什么叫做EMC？&/p&&p&问题7：EMC中最严酷的就是群脉冲测试。试问：如果我们用单片机也来仿制一个继保装置，如何通过EMC群脉冲测试？&/p&&p&问题8：直流屏系统的标记符号和颜色是如何规定的？&/p&&p&问题9：直流屏中和继电保护系统中有哪些重要元器件？&/p&&p&问题10：如何理解直流屏的工作稳定性？如何理解继保装置的工作稳定性？&/p&&p&问题11：继电保护的最基本电路有哪些？原理是什么？&/p&&p&问题12：有关变电站配电设备和继电保护设备的国家标准是什么？&/p&&p&非常粗浅地提了12个入门级问题，供题主参考。&/p&&p&提醒：这些问题在有关继电保护的书籍和手册中都可以查到。&/p&
这是一种标记，类似+Ec和GND，实际电压为220V。我们看下图：图中我们看到了题主所说的+220V和-220V标记，就是电源极性的标记。我们还看到有HM+/HM-的标记，这是合闸小母线的标记。此外还有KM+/KM-是控制小母线，XM+/XM-是信号小母线，等等。这些都是变电站…
&p&我们来看下图：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-e893ac436ef8ed8aaa45b_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&563& data-rawheight=&571& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&563& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-e893ac436ef8ed8aaa45b_r.jpg&&&/figure&&p&上图是直动式交流接触器的结构示意图。图中，我们看到了铁芯和衔铁，还有反力弹簧和线圈。&/p&&p&当线圈得电后，线圈产生了交变的磁通，并产生了电磁吸力，使得衔铁克服反力弹簧的作用被吸持到铁芯上，实现交流接触器的吸合功能。&/p&&p&我们知道，铁芯与衔铁之间的电磁吸力遵循麦克斯韦电磁吸力公式，为：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F%3D%5Cfrac%7B%5Cphi%5E%7B2%7D%7D%7B2%5Cmu+_0S%7D& alt=&F=\frac{\phi^{2}}{2\mu _0S}& eeimg=&1&& ，式1&/p&&p&对于交流接触器，铁芯中的磁通当然是交流的。也即： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cphi+%3D%5Cphi+_m%5Csin%5Comega+t& alt=&\phi =\phi _m\sin\omega t& eeimg=&1&& 。我们把它代入到式1中，得到：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F%3D%5Cfrac%7B%5Cphi%5E%7B2%7D%7D%7B2%5Cmu+_0S%7D%3D%5Cfrac%7B%5Cphi_%7Bm%7D%5E%7B2%7D%7D%7B2%5Cmu+_0S%7D%5Csin%5E2%5Comega+t%3D%5Cfrac%7B%5Cphi_%7Bm%7D%5E%7B2%7D%7D%7B4%5Cmu+_0S%7D-%5Cfrac%7B%5Cphi_%7Bm%7D%5E%7B2%7D%7D%7B4%5Cmu+_0S%7D%5Ccos2%5Comega+t& alt=&F=\frac{\phi^{2}}{2\mu _0S}=\frac{\phi_{m}^{2}}{2\mu _0S}\sin^2\omega t=\frac{\phi_{m}^{2}}{4\mu _0S}-\frac{\phi_{m}^{2}}{4\mu _0S}\cos2\omega t& eeimg=&1&& ，式2&/p&&p&由三角函数，我们知道余弦函数的值在-1到1之间。当&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=cos2%5Comega+t%3D1& alt=&cos2\omega t=1& eeimg=&1&&时，电磁吸力F=0，则衔铁会被反力弹簧回推。继而&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=cos2%5Comega+t%5Cne+1& alt=&cos2\omega t\ne 1& eeimg=&1&&时，电磁吸力F不等于零，衔铁重新回到吸合位置，由此铁芯和衔铁之间出现振动。&/p&&p&我们由此得到结论：&/p&&p&1）交流电磁系统的吸力是脉动的。吸力方向不变，但吸力大小随时间发生变化；&/p&&p&2）吸力的最大值是 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cfrac%7B%5Cphi_%7Bm%7D%5E%7B2%7D%7D%7B2%5Cmu+_0S%7D& alt=&\frac{\phi_{m}^{2}}{2\mu _0S}& eeimg=&1&& ，最小值是零。最小值出现在磁通过零时；&/p&&p&3）吸力频率是磁通频率的2倍。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-cc0c2cb68d73aadc8f11893_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&566& data-rawheight=&275& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&566& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-cc0c2cb68d73aadc8f11893_r.jpg&&&/figure&&p&交流电磁系统衔铁处于闭合位置时，受到一定的反力作用，当吸力等于零或小于 反力时，衔铁将离开静铁心，然而吸力很快就增加到大于反力，衔铁又被吸合，因此衔铁将产生振动，并发出噪声，其频率为磁通频率的两倍。为消除交流电磁系统在吸合位置的振动和噪声，在静铁心或衔铁极面附近装置分磁环。 &/p&&p&交流接触器的铁芯和衔铁的振动和噪声，会引起铁芯磨损，线圈发热。由此会降低交流接触器的绝缘性能、电寿命和机械寿命。因此消除铁芯因为磁通过零产生的振动，是十分必要的。&/p&&p&现在，我们在铁芯上装了一个短路环，如下：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-6c22cbd0b0f1ef937abea_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&761& data-rawheight=&441& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&761& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-6c22cbd0b0f1ef937abea_r.jpg&&&/figure&&p&短路环，其实就是一个单线圈，当铁芯中流过交变主磁通时，短路环中会出现感应电流，感应电流又会产生磁通，此磁通与主磁通存在相位差，于是当主磁通过零时，由于综合磁通不为零，所以电磁吸力依然存在，继而消除了磁极端面的过零振动。&/p&&p&这就是短路环的用途和作用。&/p&&p&有一个问题是这样的：如果短路环断裂，我们可不可以用环氧树脂粘起来再使用？答案是否定的。因为断裂的短路环就无法出现感应电流了，继而也不会出现感应磁通，当然也无法消除磁极的过零振动了。&/p&
我们来看下图：上图是直动式交流接触器的结构示意图。图中，我们看到了铁芯和衔铁，还有反力弹簧和线圈。当线圈得电后，线圈产生了交变的磁通，并产生了电磁吸力，使得衔铁克服反力弹簧的作用被吸持到铁芯上，实现交流接触器的吸合功能。我们知道，铁芯与衔…
&p&这个问题有点意思，它牵涉到电磁吸力F，以及接触器的线圈圈数N和电流I。&/p&&p&&b&注意：题主在问题说明中把线圈圈数减少，而把线圈电流增加，认为接触器还能维持最大的吸合力，所以题主实际上确定了磁势IN=常数。我们还知道，直流电磁系统属于恒磁势系统，所以题主的讨论对象是直流线圈的接触器。&/b&&/p&&p&&b&交流电磁系统叫做恒磁链系统。&/b&&/p&&p&我们看下图：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-647e98f487f10f24e073d8fee3414e2e_b.jpg& data-rawwidth=&487& data-rawheight=&360& data-caption=&& data-size=&normal& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&487& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-647e98f487f10f24e073d8fee3414e2e_r.jpg&&&/figure&&p&我们知道，当接触器线圈通电后，它会产生电磁吸力。接触器的衔铁要与铁芯吸合，它必须克服反力弹簧施加的反力。&/p&&p&我们来看麦克斯韦电磁吸力公式： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F%3D%5Cfrac%7BB_%5Cdelta%5E2S%7D%7B2%5Cmu_0%7D& alt=&F=\frac{B_\delta^2S}{2\mu_0}& eeimg=&1&& ，式中， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=B_%5Cdelta& alt=&B_\delta& eeimg=&1&& 是线圈电压取为下限值时的工作气隙磁通密度，S时磁极面积。&/p&&p&因为 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=B_%5Cdelta%3D%5Cfrac%7B%5Cphi+_%5Cdelta%7D%7BS%7D& alt=&B_\delta=\frac{\phi _\delta}{S}& eeimg=&1&& ，这里的 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cphi_%5Cdelta& alt=&\phi_\delta& eeimg=&1&& 是气隙磁通，所以麦克斯韦电磁吸力公式又可以写为：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F%3D%5Cfrac%7B%5Cphi_%5Cdelta%5E2%7D%7B2%5Cmu_0S%7D& alt=&F=\frac{\phi_\delta^2}{2\mu_0S}& eeimg=&1&& ，式1&/p&&p&对于接触器来说，&b&气隙宽度 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cdelta& alt=&\delta& eeimg=&1&& 就是接触器处于释放状态时，衔铁极面与铁芯极面直接的距离。&/b&&/p&&p&我们再看看线圈磁通势。因为接触器的线圈磁通势等于磁路各部分磁压降之和，所以有：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=IN%3D%5Cphi_%5Cdelta+R_%5Cdelta%2B%5CSigma+U_m%2B%5CSigma+U_f& alt=&IN=\phi_\delta R_\delta+\Sigma U_m+\Sigma U_f& eeimg=&1&& ，式2&/p&&p&式2中，等号左边是线圈磁通势，等号右边第一项是工作气隙磁压降，第二项是导磁体各部分磁压降之和，第三项是非工作气隙磁压降之和。&/p&&p&式1和式2是解开题主问题的两把钥匙。&/p&&p&我们暂且把题主的问题放一放，看一道有意思的例题，如下：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-f5baf82cb965eefe704a6b33e1528161_b.jpg& data-rawwidth=&675& data-rawheight=&621& data-caption=&& data-size=&normal& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&675& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-f5baf82cb965eefe704a6b33e1528161_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-7a02ba95_b.jpg& data-rawwidth=&672& data-rawheight=&679& data-caption=&& data-size=&normal& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&672& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-7a02ba95_r.jpg&&&/figure&&p&通过例题我们看到，当气隙存在时，此时的磁通能够确保电磁吸力足够把衔铁和动触头吸向铁芯。又知电流与磁通成正比，若衔铁与铁芯闭合后，气隙已经不存在，我们要维持与吸合刚开始时相同的吸力，则电流仅需原先的6.6%既可。&/p&&hr&&p&现在，我可以回答题主的问题了。&/p&&p&题主的问题是：&/p&&p&&b&如果把一个接触器的线圈大幅减少，通电后虽然线圈电流很大，在不考虑线圈烧毁的情况下，铁心是不是很快饱和而产生该铁心的最大吸合力呢？&/b&&/p&&p&回答：&/p&&p&我们这样想：对于普通接触器电磁系统，在送电伊始，它的气隙磁阻为最大值，工作电流就是最大值。&/p&&p&我们看下图：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-9b953caa4fd06_b.jpg& data-rawwidth=&442& data-rawheight=&442& data-caption=&& data-size=&normal& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&442& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-9b953caa4fd06_r.jpg&&&/figure&&p&图示为典型的接触器吸力、反力配合曲线。&/p&&p&曲线1为恒磁势条件下的静态吸力特性，也就是直流电磁系统的吸力和反力配合曲线。&/p&&p&曲线2为恒磁链条件下的静态吸力特性，也就是交流电磁系统的吸力和反力配合曲线。&/p&&p&曲线3为反力特性，曲线4为释放过程的静态吸力特性。&/p&&p&不管是直流电磁系统还是交流电磁系统，我们发现气隙宽度δ是一个重要的因素。当吸合过程开始前接触器的气隙宽度δ取最大值δ1时，我们看到吸力是最小值；反之，当吸合过程结束后接触器的气隙宽度δ取最小值δ2时，我们看到吸力是最大值。&/p&&p&我们看式2： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=IN%3D%5Cphi_%5Cdelta+R_%5Cdelta%2B%5CSigma+U_m%2B%5CSigma+U_f& alt=&IN=\phi_\delta R_\delta+\Sigma U_m+\Sigma U_f& eeimg=&1&& ，比照接触器的吸力反力配合曲线，我们很容易看出，由于直流电磁系统的磁势IN基本恒定不变，因而得电伊始时气隙磁阻很大使得磁通必然取最小值。&/p&&p&我们再看式1： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F%3D%5Cfrac%7B%5Cphi_%5Cdelta%5E2%7D%7B2%5Cmu_0S%7D& alt=&F=\frac{\phi_\delta^2}{2\mu_0S}& eeimg=&1&& ，可见电磁吸力与磁通的平方成正比。接触器得电伊始，由于有气隙存在，铁芯中的磁通并非最大值。而随着气隙宽度不断减小，电磁吸力越来越大。&/p&&p&然而，题主似乎完全没有考虑到气隙磁阻的存在，以为改变磁势IN后，就能够让接触器在吸合开始时就能得到磁通的最大值，显然这是不对的。&/p&&p&即便题主调整了IN值，但接触器也不可能在吸合过程的开始时就以磁通最大值来工作，只能在吸合末了磁通才能进入最大值状态。&/p&&p&我们看铁芯的H-B做磁滞回线。见下图：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-f1bedeefb4cfef_b.jpg& data-rawwidth=&602& data-rawheight=&556& data-caption=&& data-size=&normal& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&602& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-f1bedeefb4cfef_r.jpg&&&/figure&&p&我们看到，以第一象限为例，磁滞回线的饱和区位于H的最大值处。如果我们继续增加H值，则B值几乎不再增加。&/p&&p&从式2看到，磁势IN等于常数，我们减小了圈数N，但同时按比例地增加电流I，来实现磁势IN基本不变。然而电流I越大，线圈的铜损会增加，接触器送电伊始铁芯中的铁损也会增加，而且B值却保持为饱和态的值基本不变。&/p&&p&&b&最要命的是：如果接触器在吸合过程的起始阶段就达到了H-B曲线的饱和阶段，由于B不可能再增加，磁通当然也无法增加，可以想见，此直流电磁系统的接触器是无法吸合的。&/b&&/p&&p&由此可见，题主的想法是无法实现的，我们必须把起动态接触器的B值设置在远低于饱和态的某数值上才行，而磁通自然也取低值了。&/p&
这个问题有点意思，它牵涉到电磁吸力F，以及接触器的线圈圈数N和电流I。注意：题主在问题说明中把线圈圈数减少，而把线圈电流增加，认为接触器还能维持最大的吸合力，所以题主实际上确定了磁势IN=常数。我们还知道，直流电磁系统属于恒磁势系统，所以题主的…
&p&谐波和无功功率是两件事情，但它们之间有关系。&/p&&p&我们知道，流过电感的电流与电感两端的电压之间存在如下关系： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_L%3D-L%5Cfrac%7BdI_L%7D%7Bdt%7D& alt=&U_L=-L\frac{dI_L}{dt}& eeimg=&1&& ，其原因就是感性负载需要建立磁场能。当线路中的电流是正弦电流时，它对时间的导数是余弦，所以电压会超前电流90度。我们把电感从电源吸取的用于建立磁场的功率叫做无功功率。&/p&&p&同理，电容也会消耗电源能量，会建立电场能，它从电源吸取的用于建立电场的功率也叫做无功功率。&/p&&p&不过，在交流电路中，感性负载的电压超前电流，而电容负载的电流超前电压。&/p&&p&值得注意的是：电感和电容从电源吸取了无功功率，产生了无功电流。由于无功电流流过电源与负载之间的导线和电缆，无功电流在导线和电缆的线路电阻上产生了有功能量消耗，造成电缆发热。所以供电部门和工厂企业中，都想方设法消除掉无功功率。由于交流电路中以感性无功功率居多，所以用补偿电容来加以补偿，以此消除无功功率的影响。&/p&&p&学过傅立叶级数就知道，对于标准的正弦函数，我们是不可能分解出傅立叶级数的，它只有自身也即基波。但如果正弦函数曲线出现缺失，那么我们就一定能分解出对应的傅立叶级数。&/p&&p&这其实就是谐波的概念：对于正弦工频基波，它不可能出现谐波。但如果我们用晶闸管去切基波，则一定会产生谐波。&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-04deee64825d1bdfd1d31_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&789& data-rawheight=&542& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&789& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-04deee64825d1bdfd1d31_r.jpg&&&/figure&&p&上图中1图是基波。2图是被晶闸管切割后的电压波形，其中被切除掉的的电角度是控制角，未切除部分的电角度是导通角。3图是出现谐波后的电压波形。3图是叠加了谐波后的实际电压波形曲线。实际电压波形只是略有缺失，不会如此夸张。&/p&&p&那么无功功率与谐波抑制之间有何关系？&/p&&p&我曾经写过几篇文章，专门讨论此事，如下：&/p&&p&&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& class=&internal&&Patrick Zhang：低压电气和低压电器技术之15——浅谈低压配电系统的无功补偿（1）&/a&&/p&&p&&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& class=&internal&&Patrick Zhang：低压电气和低压电器技术之15——浅谈低压配电系统的无功补偿（2）&/a&&/p&&p&&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& class=&internal&&低压电气和低压电器技术之15——浅谈低压配电系统的无功补偿（3）&/a&&/p&&p&&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& class=&internal&&低压电气和低压电器技术之15——浅谈低压配电系统的无功补偿（4）&/a&&/p&&p&&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& class=&internal&&低压电气和低压电器技术之15——浅谈低压配电系统的无功补偿（5）&/a&&/p&&p&在我的书《低压成套开关设备的原理及其控制技术》中，在4.5节“电容补偿主回路”中也专门讨论了此事。&/p&&p&原来，我们利用电抗与电容的谐振来抑制谐波，并由此衍伸出许多专门技术。&/p&
谐波和无功功率是两件事情，但它们之间有关系。我们知道，流过电感的电流与电感两端的电压之间存在如下关系： U_L=-L\frac{dI_L}{dt} ，其原因就是感性负载需要建立磁场能。当线路中的电流是正弦电流时，它对时间的导数是余弦，所以电压会超前电流90度。我…
&p&看到题主只是初三学生，这回答起来还真有点难，我来试试吧。&/p&&p&记得初中学过反比例函数，也即 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=Y%3D%5Cfrac%7BK%7D%7BX%7D& alt=&Y=\frac{K}{X}& eeimg=&1&& 。这个函数的特点是，自变量X越小，因变量Y的值越大；反之，X的值越大，Y的值越小。&/p&&p&我们再来看熔断器（保险丝）的安秒特性，也即 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=t%3D%5Cfrac%7BK%7D%7BI%7D& alt=&t=\frac{K}{I}& eeimg=&1&& 。也就是说，电流值I越小，保险丝熔断的时间t就越长，反之，电流值I越大，时间t就越短。时间t与电流I互为反比例关系。&/p&&p&我们很容易想到，如果电路中的电流小于额定电流，那么保险丝当然不会熔断，它的熔断时间无穷大；如果电路电流略微超过额定电流，也即出现了线路过载电流，此时保险丝虽然熔断时间比较长，但它会熔断；如果电路电流很大，也即出现了短路电流，则保险丝熔断时间很短。&/p&&p&我们把保险丝的这种特性叫做反时限特性。&/p&&p&我们来看下图：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-faeeee3e3d6f9a1e1550358_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&498& data-rawheight=&467& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&498& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-faeeee3e3d6f9a1e1550358_r.jpg&&&/figure&&p&上图中，我们看到了熔断器（保险丝）的安秒特性曲线，它非常类似于Y=K/X曲线，因此我们把这种曲线叫做反时限特性曲线。&/p&&p&在曲线的左方，我们看到了一条直线Ir，它叫做熔断器的最小熔断电流。电路中的电流只要等于Ir，则保险丝一定会熔断，尽管时间很长。小于Ir的一切电流值，保险丝都不会熔断。&/p&&p&在Ir的左方我们看到了另外一条直线Ire，它就是保险丝的额定电流。我们看到Ire&Ir，所以电路中流过额定电流时，保险丝肯定不会熔断。&/p&&p&我们来看题主的问题：&/p&&p&&b&（1）为什么电路中的电流为5.5安培，但是保险丝使用额定电流为6安培的，其熔断电流为12安培啊？&/b&&/p&&p&&b&（2）超过12安培只是一个瞬间，对用电器造不成多大的伤害吧？&/b&&/p&&p&我的回答：&/p&&p&&b&对于问题1，主要部分前面已经回答了，不再重复。&/b&&/p&&p&&b&请题主注意到一个问题：保险丝的熔断电流并非等于额定电流的两倍！&/b&&/p&&p&我们来看实际熔断器的安秒特性。此款熔断器是ABB的产品：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-99d6cb0a75_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&517& data-rawheight=&426& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&517& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-99d6cb0a75_r.jpg&&&/figure&&p&从左边算起第三条红线就是6A的熔断器安秒特性。&/p&&p&注意看横坐标在10A右侧的第一条直线是20A，它与6A曲线有相交，交点的纵坐标是8秒。也就是说，当线路中出现10A的严重过载电流时，8秒后熔断器就会熔断。&/p&&p&同理，当线路中出现100A的短路电流时，熔断器在0.02秒（20毫秒）的时间内熔断，由此保护线路。&/p&&p&&b&我们再看问题2的回答：&/b&&/p&&p&&b&如果线路中发生短路，它对电器不会有什么影响。如果电器内部发生了短路，或者出现严重漏电事故，则完全可能会破坏电器。&/b&&/p&&p&因此，保险丝当然要对这种现象做保护，它要切断线路。&/p&&p&给题主一个建议：在描述时间时最好定量。我们知道交流电一个周期是20毫秒，对于6A的保险丝来说，它的熔断时间正好就是一个交流电周期长度。可见，保险丝的线路保护还是很有效的。&/p&&p&&b&表述物理量和时间量采取定量的方法，是我们日后学习高中物理和大学物理的良好习惯，这对我们分析问题很有利。&/b&&/p&&p&回答完毕。&/p&&p&=============&/p&&p&&b&最后和题主说明一下保险丝与熔断器的区别。&/b&&/p&&p&&b&第一，注意到熔断器由两个部分构成，其一是壳体部分，其二是熔丝或者熔芯部分。&/b&&/p&&p&熔丝或者熔芯装在壳体内部，一方面避免人手触及造成人身伤害，另一方面也提高了熔丝的温度。所以测量熔断器的安秒特性曲线，尤其是过载段曲线，一定要对熔断器整体来测试，不能只对熔丝或者熔芯来测量。&/p&&p&&b&第二，我们从熔断器的安秒特性看出，熔断电流是一系列值，并且与熔断时间有关。由此可知，熔断电流是额定电流的两倍这个说法不成立。&/b&&/p&&p&可见中学课本编写得很不严谨。也许对于学生来说没有太大问题，但如果在工业条件下，或者在我们的现实生活中，也用这种似是而非的描述，会出现问题的。&/p&&p&================&/p&&p&以下回答评论者的问题：&/p&&p&问：&b&Ire和Ir之间在横轴上有一段间隔，请问这段间隔有什么意义？自己想了下，显然如果Ire=Ir，Ire和Ir就失去意义了，但又认为不足以解释这段间隔，还请赐教。&/b&&/p&&p&回答：&/p&&p&我们令 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cbeta+%3D%5Cfrac%7BI_r%7D%7BI_%7Bre%7D%7D& alt=&\beta =\frac{I_r}{I_{re}}& eeimg=&1&& ， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cbeta& alt=&\beta& eeimg=&1&& 叫做熔断器熔化系数。一般地， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cbeta& alt=&\beta& eeimg=&1&& 取值为1.2~1.4之间。&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cbeta& alt=&\beta& eeimg=&1&& 值是衡量熔断器保护小倍数过载电流的灵敏度指标。从保护的观点看，灵敏度指标越小越好。但 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cbeta& alt=&\beta& eeimg=&1&& 越接近于1，熔断器在额定电流下的发热越严重，工作温度越高，有可能因为误差而使得熔断器误动分断，降低了熔断器的可靠性。&/p&&p&因此，熔化系数应当选择的合适才行。&/p&&p&另外，许多熔断器内部不是熔丝，而是冲压了缺口的铜片。在缺口最窄处焊上一滴锡珠。利用冶金效应使得铜片的熔点可控。&/p&&p&我们知道，在高熔点材料的局部区段引入低熔点材料，使高熔点材料在某种合金状态下呈现易熔特性。实用中在高熔点材料熔体的中部区段焊上一定大小的由锡或锡镉合金做成的锡珠或锡桥。锡珠或锡桥能够在较低的温度下先达到熔点，成为铜质熔体的熔剂，使熔体局部区段处在外部为液态，内部为固态的合金状态。这种合金状态的熔点较之铜的熔点要低得多，一般在200℃左右，从而使得熔化系数大大减小。&/p&&p&熔体的冶金效应确保了高熔点材料固有的高分断能力，同时具备了功耗低、熔化系数小和分断能力高的高性能。&/p&&p&另外，锡珠或锡桥是焊接在熔体变截面的窄颈处，在短路时所有的窄颈处同时熔断形成多个串联的短弧，利用&b&电弧的近阴极效应&/b&可快速将电弧熄灭，从而达到限流和减小 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=I%5E2t& alt=&I^2t& eeimg=&1&& 允通能量特性的目的，起到限制短路电流可能产生的电动力及热效应对电气设备的不利影响的作用。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-3afeabcebbb95c5a7f2bee_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&462& data-rawheight=&297& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&462& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-3afeabcebbb95c5a7f2bee_r.jpg&&&/figure&&p&发现没有？在电气知识之树的任何一个枝节，都存在大量的知识。所以，电气世界的发展是无可限量的。&/p&
看到题主只是初三学生，这回答起来还真有点难，我来试试吧。记得初中学过反比例函数，也即 Y=\frac{K}{X} 。这个函数的特点是，自变量X越小，因变量Y的值越大；反之，X的值越大，Y的值越小。我们再来看熔断器（保险丝）的安秒特性，也即 t=\frac{K}{I} 。也…
&p&这个问题很有意思！&/p&&p&我们看图1：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-1da6fc5dd5d_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&542& data-rawheight=&209& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&542& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-1da6fc5dd5d_r.jpg&&&/figure&&p&我们知道流过电容的电流表达式为： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=i_c%3DC%5Cfrac%7BdU_C%7D%7Bdt%7D& alt=&i_c=C\frac{dU_C}{dt}& eeimg=&1&& ，于是电阻上的电压为： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_R%3DRi_c%3DRC%5Cfrac%7BdU_C%7D%7Bdt%7D& alt=&U_R=Ri_c=RC\frac{dU_C}{dt}& eeimg=&1&& 。&/p&&p&也就是说，流过电容的电流，只与电压对时间的导数有关。&/p&&p&对于脉动直流来说，既有交流成份，也有直流分量。这里的直流分量可以理解为直流台阶电压。&/p&&p&设交流电压为 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_%7Bac%7D%3DU_m%5Csin%5Comega+t& alt=&U_{ac}=U_m\sin\omega t& eeimg=&1&& ，如果没有直流分量，则有：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_R%3DRi_c%3DRC%5Cfrac%7BdU_%7Bac%7D%7D%7Bdt%7D%5C%5C%3DRC%5Cfrac%7Bd%28U_m%5Csin%5Comega+t%29%7D%7Bdt%7D%3DRCU_m%5Comega+%5Ccos%5Comega+t& alt=&U_R=Ri_c=RC\frac{dU_{ac}}{dt}\\=RC\frac{d(U_m\sin\omega t)}{dt}=RCU_m\omega \cos\omega t& eeimg=&1&&&/p&&p&我们设直流分量为 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_%7Bdc%7D& alt=&U_{dc}& eeimg=&1&& ，于是电压变为： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_%7Bac%7D%2BU_%7Bdc%7D%3DU_m%5Csin%5Comega+t%2BU_%7Bdc%7D& alt=&U_{ac}+U_{dc}=U_m\sin\omega t+U_{dc}& eeimg=&1&& 。&/p&&p&我们再次求导：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_R%3DRi_c%3DRC%5Cfrac%7Bd%EF%BC%88U_%7Bac%7D%2BU_%7Bdc%7D%29%7D%7Bdt%7D%5C%5C%3DRC%5Cfrac%7Bd%28U_m%5Csin%5Comega+t%29%7D%7Bdt%7D%2B0%3DRCU_m%5Comega+%5Ccos%5Comega+t& alt=&U_R=Ri_c=RC\frac{d（U_{ac}+U_{dc})}{dt}\\=RC\frac{d(U_m\sin\omega t)}{dt}+0=RCU_m\omega \cos\omega t& eeimg=&1&&&/p&&p&我们发现，结果和之前是一样的。原因在于直流电压对时间的导数为零。&/p&&p&结论，尽管脉冲直流中有交流分量和直流分量，但计算结果与没有直流分量时是完全一致的，只有交流分量可以通过电容。&/p&&p&我们还可以用容抗来分析。电容的容抗表达式为： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=X_C%3D%5Cfrac%7B1%7D%7B2%5Cpi+fC%7D& alt=&X_C=\frac{1}{2\pi fC}& eeimg=&1&& ，由图1，当它和电阻串联后，电阻上的电压为：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_R%3DU_%7BSR%7D+%5Cfrac%7BR%7D%7BR%2BX_C%7D%5C%5C%3DU_%7BSR%7D+%5Cfrac%7BR%7D%7BR%2B%5Cfrac%7B1%7D%7B2%5Cpi+fC%7D%7D%3DU_%7BSR%7D%5Cfrac%7B2%5Cpi+fC%7D%7B1%2B2%5Cpi+fRC%7D+& alt=&U_R=U_{SR} \frac{R}{R+X_C}\\=U_{SR} \frac{R}{R+\frac{1}{2\pi fC}}=U_{SR}\frac{2\pi fC}{1+2\pi fRC} & eeimg=&1&&&/p&&p&注意到当频率f=0时，也即为直流信号时，电阻R上的电压 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_R%3D0& alt=&U_R=0& eeimg=&1&& ；&/p&&p&当频率f大于零并趋于无穷大时，电阻R上的电压 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_R%3D%5Clim_%7Bf+%5Crightarrow+%5Cinfty%7D%7BU_%7BSR%7D%5Cfrac%7B2%5Cpi+fC%7D%7B1%2B2%5Cpi+fRC%7D+%7D%3DU_%7BSR%7D& alt=&U_R=\lim_{f \rightarrow \infty}{U_{SR}\frac{2\pi fC}{1+2\pi fRC} }=U_{SR}& eeimg=&1&&&/p&&p&&b&其实这就是典型的高通滤波器：电容为交流信号提供了通路。&/b&&/p&&p&再看图2的波形图分析：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-d4dc4e768bebc8bcf970482d_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&588& data-rawheight=&490& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&588& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-d4dc4e768bebc8bcf970482d_r.jpg&&&/figure&&p&我们看到，不管是有没有直流分量，输出电压的波形只有交流部分，没有直流部分。&/p&&p&电路只能让交流通过，且频率越高，输出电压的幅值与输入电压的幅值就越接近。如果是直流，则不可能通过电容。&/p&&p&我们看图3：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-8b57adeafca_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&737& data-rawheight=&630& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&737& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-8b57adeafca_r.jpg&&&/figure&&p&图3就是典型运用。&/p&&p&图3中的前级晶体管集电极通过电容C与后级晶体管T2的基极连接。由于电源的内阻极小，因此电源对于交流信号来说是短路的，由此绘制出图3下图中的等效电路图。&/p&&p&我们简单地看看T2管的输入电阻由哪些部分构成：其一是两只基极偏置电阻 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=R_%7Bb1%7D%7C%7CR_%7Bb2%7D& alt=&R_{b1}||R_{b2}& eeimg=&1&& 的并联电阻，其二是T2管的基极输入电阻，其三是 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%281%2B%5Cbeta%29R_%7Be2%7D& alt=&(1+\beta)R_{e2}& eeimg=&1&& ，三者串联后构成了输入级电阻。于是此等效电路就与图1完全一致了。&/p&&p&我们由此可以看出，电容C的用于传递交流电流信号并同时隔离直流电流的意义：&/p&&p&&b&1）对于直流电流来说，电容C是不存在的，前后级之间没有关系；&/b&&/p&&p&&b&2）对于交流信号来说，两者有前后级的联系，电容起到耦合的作用。&/b&&/p&&p&这就是耦合电容的用途。&/p&
这个问题很有意思！我们看图1：我们知道流过电容的电流表达式为： i_c=C\frac{dU_C}{dt} ，于是电阻上的电压为： U_R=Ri_c=RC\frac{dU_C}{dt} 。也就是说，流过电容的电流，只与电压对时间的导数有关。对于脉动直流来说，既有交流成份，也有直流分量。这里…
&p&CNABB同事转来的回答贴，是一个很大众化的问题。同事期望回答适当偏理论，笑！我就冲着这个“适当偏理论”来回答吧。&/p&&p&既然偏理论，此贴的分析过程超出中学生的知识范围，因此我以简单表达式的定性分析为主来展开论述。&/p&&p&&b&首先来分析直流电与交流电的波形，看看有何区别&/b&&/p&&p&我们看图1：&/p&&figure&&img data-rawheight=&511& src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-3f2ca01e082add9e186d_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&960& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&960& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-3f2ca01e082add9e186d_r.jpg&&&/figure&&p&我们从图1中看到，直流电压是稳定的，这从直流电压随着时间的推移它的大小和方向都未发生改变。&/p&&p&我们从图1种看到交流电压也是稳定的，但交流电压的大小和方向随着时间发生周期性变化。&/p&&p&注意：所谓大小，指的是电压的幅值。我们看到，直流电压的幅值大小始终未发生变化，而在0到T/2半个周期内，交流电压的幅值大小从零变到最大值，然后再从最大值变到零。从T/2到T的后半个周期内，电压的方向改变了，它从零开始变到反方向的最大值，然后再变回到零。&/p&&p&为了准确地描述交流电流和交流电压，我们设想，把图1中的直流电路密封在保温箱内，经过了时间t，箱体内的温度升高到 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Ctheta_%7Bt%7D& alt=&\theta_{t}& eeimg=&1&& 。然后我们更换交流电路在箱体内，并且使得箱体的初始温度与直流电路试验的初始温度完全一致。经过了时间t，我们发现两者的温度完全一致，都是 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Ctheta_%7Bt%7D& alt=&\theta_{t}& eeimg=&1&& 。也即： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=P_%7Bdc%7D%3DP_%7Bac%7D%5CLeftrightarrow+I%5E2Rt%3Di%5E%7B2%7DRt& alt=&P_{dc}=P_{ac}\Leftrightarrow I^2Rt=i^{2}Rt& eeimg=&1&&&/p&&p&于是我们定义，直流电流I的值为交流电流i的有效值。同理，我们定义直流电压Udc为交流电压Uac的有效值。&/p&&p&对于交流电流和交流电压来说，电流的最大值 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=I_%7Bmax%7D& alt=&I_{max}& eeimg=&1&& 与电流有效值I之比是 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Csqrt%7B2%7D& alt=&\sqrt{2}& eeimg=&1&& ，也即 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=I_%7Bmax%7D%3D%5Csqrt%7B2%7DI& alt=&I_{max}=\sqrt{2}I& eeimg=&1&& ；同理，电压的最大值 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_%7Bmax%7D& alt=&U_{max}& eeimg=&1&& 与电压有效值U之比是 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Csqrt%7B2%7D& alt=&\sqrt{2}& eeimg=&1&& ，也即 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_%7Bmax%7D%3D%5Csqrt%7B2%7DU& alt=&U_{max}=\sqrt{2}U& eeimg=&1&& 。&/p&&p&于是，我们就可以写出交流电流的表达式了：&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=i%3Di_m%5Csin%28%5Comega+t%2B%5Cphi+%29& alt=&i=i_m\sin(\omega t+\phi )& eeimg=&1&& 。&/p&&p&式中， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=i_m& alt=&i_m& eeimg=&1&& 是交流电流的最大值， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Comega& alt=&\omega& eeimg=&1&& 是角频率， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cphi& alt=&\phi& eeimg=&1&& 是初相角。&/p&&p&最有意思的是整流后的直流电压波形，对于中学生来说，他们认为是交流电。其实，这也是直流电，它的准确名称叫做脉动直流。&/p&&figure&&img data-rawheight=&276& src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-b89fe612179eaa9bf8dfc1_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&626& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&626& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-b89fe612179eaa9bf8dfc1_r.jpg&&&/figure&&p&所谓直流电，指的就是方向不变的电流或者电压，并且一定要出现在电能供应的环节中。&/p&&p&至于脉动直流，还有锯齿波、方波等等，我们把这种脉动的直流叫做电脉冲信号，以区别于直流电。&/p&&p&我们现在就可以展开讨论了。&/p&&p&&b&第一：直流电相对交流电，它不存在周期性的变化，显得更加稳定&/b&&/p&&p&这一点，我们从图1中就能明确地看到。&/p&&p&对于半导体电子电路的供电，几乎没有例外，都采取直流供电。如若采用交流供电，则必须先行整流滤波，变成稳定的直流电压后再给电路供电。&/p&&p&图2是一个典型的单片机电路：&/p&&figure&&img data-rawheight=&602& src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-166e2fc18ac65a641d935a_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&988& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&988& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-166e2fc18ac65a641d935a_r.jpg&&&/figure&&p&我们在图2中看到，交流电源经过整流滤波得到直流电源，然后再经过三端稳压器（直流稳压电源）变换，得到合适的直流工作电压供电路使用。&/p&&p&利用这套方法，不管是家用电器也好，是工业控制器也好，甚至连我们手上正在使用的手机以及类似的电子设备，它们内部的供电都是直流电。当然，对于移动的电子设备，其内部要配套可充电的电池，以实现工作的连续性和稳定性。&/p&&figure&&img data-rawheight=&711& src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-f0e6d0ac534c_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&1237& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1237& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-f0e6d0ac534c_r.jpg&&&/figure&&p&&b&第二，直流磁路与交流磁路相比更加稳定，重要场合的继电保护一般均采用直流供电的继电器&/b&&/p&&p&我们看图3：&/p&&figure&&img data-rawheight=&365& src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-e26ccfd31ec_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&916& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&916& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-e26ccfd31ec_r.jpg&&&/figure&&p&图3中，当线圈通电后，铁芯与衔铁之间会产生电磁吸力。电磁吸力克服反力弹簧施加的反力，使得衔铁及触点系统一起吸附在铁芯上。当线圈失电后，衔铁和触点系统则在反力弹簧作用下返回初始位置。&/p&&p&直流线圈产生的磁通 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cphi& alt=&\phi& eeimg=&1&& 是稳定的，我们把电流I与线圈圈数N的乘积叫做磁势，并且有 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=IN%3Dconst& alt=&IN=const& eeimg=&1&& ，也即磁势等于常数。&/p&&p&由于直流电流是稳定的，直流磁通也是稳定的，直流磁势当然也是稳定的。也因此，把直流电磁系统叫做恒磁势系统。&/p&&p&我们来看麦克斯韦电磁吸力的公式： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F%3D%5Cfrac%7B%5Cphi%5E%7B2%7D%7D%7B2%5Cmu_%7B0%7DS%7D& alt=&F=\frac{\phi^{2}}{2\mu_{0}S}& eeimg=&1&& ，这里F是电磁吸力， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cphi& alt=&\phi& eeimg=&1&& 是磁通， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cmu+_0& alt=&\mu _0& eeimg=&1&&真空中的磁导率，S是磁极面积。&/p&&p&对于直流电来说，这几个参量都是固定值，因此直流电的电磁吸力是恒定的。&/p&&p&但对于交流电又会如何？&/p&&p&由磁路的基尔霍夫第二定律， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Csum_%7Bk%3D1%7D%5E%7Bn%7D%7B%5Cphi_%7Bk%7DR_%7Bk%7D%7D%3D%5Csum_%7Bj%3D1%7D%5E%7Bm%7D%7B%28IN%29_j%7D& alt=&\sum_{k=1}^{n}{\phi_{k}R_{k}}=\sum_{j=1}^{m}{(IN)_j}& eeimg=&1&& ，我们可以看到交流电流与磁通的关系十分密切。既然交流磁路线圈中流过的是交流电流，那么交流磁通 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cphi& alt=&\phi& eeimg=&1&& 是当然也是交变的。设 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cphi+%3D%5Cphi+_m%5Csin+%5Comega+t& alt=&\phi =\phi _m\sin \omega t& eeimg=&1&& ，我们把它代入到麦克斯韦电磁吸力公式中，得到：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F%3D%5Cfrac%7B%28%7B%5Cphi+_m%5Csin+%5Comega+t%7D%29%5E%7B2%7D%7D%7B2%5Cmu_%7B0%7DS%7D%5C%5C%3D%5Cfrac%7B%5Cphi_%7Bm%7D%5E%7B2%7D%7D%7B4%5Cmu_%7B0%7DS%7D-%5Cfrac%7B%5Cphi_%7Bm%7D%5E%7B2%7D%7D%7B4%5Cmu_%7B0%7DS%7D%5Ccos2%5Comega+t+%5C%5C%3DF_%7Bh%7D%2BF_%7Bj%7D& alt=&F=\frac{({\phi _m\sin \omega t})^{2}}{2\mu_{0}S}\\=\frac{\phi_{m}^{2}}{4\mu_{0}S}-\frac{\phi_{m}^{2}}{4\mu_{0}S}\cos2\omega t \\=F_{h}+F_{j}& eeimg=&1&&&/p&&p&这说明什么？说明交流磁路的电磁吸力F由恒定部分Fh和交变部分Fj两部分构成。F的最大值等于恒定部分的两倍，即 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F_%7Bmax%7D%3D2F_h& alt=&F_{max}=2F_h& eeimg=&1&& ，最小值则为零，即 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=F_%7Bmin%7D%3D0& alt=&F_{min}=0& eeimg=&1&& 。&/p&&figure&&img data-rawheight=&299& src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-e437afef_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&966& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&966& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-e437afef_r.jpg&&&/figure&&p&也就是说，交流磁路的电磁吸力是不稳定的，必须在磁极端面上安装分磁环，使得磁通过零时它的吸力不为零。尽管如此，交流磁路中铁芯与衔铁之间还是会出现交流声，并且会发热。&/p&&figure&&img data-rawheight=&396& src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-04adf401baef69e809ebacac271dad07_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&614& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&614& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-04adf401baef69e809ebacac271dad07_r.jpg&&&/figure&&p&交流电的电磁系统又叫做恒磁链系统。这里的恒磁链指的是 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cphi+N%3Dconst& alt=&\phi N=const& eeimg=&1&& ，也即磁路等于常数。&/p&&p&现在我们知道了为何比较重要的控制系统的工作电源一定要用直流电，其目的就是要让继电器和继保装置稳定地工作。这也是变电站、移动公司基站和银行计算机中心的配电系统工作电源都采用直流屏供电的原因。&/p&&p&&b&第三，交流电产生的电弧比直流电产生的电弧更加容易熄灭&/b&&/p&&p&我们来看下图：&/p&&figure&&img data-rawheight=&344& src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-50a91da31aa38fc936d9c_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&1233& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1233& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-50a91da31aa38fc936d9c_r.jpg&&&/figure&&p&左图是电路图，我们看到左侧的交流电源E。根据基尔霍夫第二定律，我们可以写出它的微分方程表达式： &/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_h%3DE-L%5Cfrac%7BdI_h%7D%7Bdt%7D-I_hR& alt=&U_h=E-L\frac{dI_h}{dt}-I_hR& eeimg=&1&& 。&/p&&p&在这里，表达式并不重要。重要的是触头开断后的物理过程。我们设开关K在t=0时刻打开，于是在K的触头间出现电弧。&/p&&p&我们看右图。图中的U是电源电压波形，Uh是电弧电压波形。&/p&&p&我们知道，电弧其实就是空气原子被电离，它包括电子和正离子。电子是负离子，质量较轻跑得快，丢失了电子后的原子是正离子，它的质量大跑得慢。&/p&&p&当电压处于正半周时，右图中左侧设为阳极，右侧设为阴极。我们看到正离子从阳极出发奔向阴极，负离子则从阴极出发奔向阳极。由于正离子的质量远远大于负离子，因而正离子跑得慢，它会在阳极附近产生堆积。&/p&&p&当电压过零时，气体的电离过程停止，正负粒子也都停在原位并复合。残留的正离子堆积在原先的阳极附近。&/p&&p&当电压进入负半周时，原先的阳极变成阴极，它要发射电子（负离子），然而在阴极附近却存在正离子的阻挡层，负离子的发射在很短的一段时间内受阻，电弧的重新起燃也受阻。&/p&&p&这种效应叫做&b&交流电弧的近阴极效应。&/b&&/p&&p&&b&正是有了近阴极效应，所以用于低压交流电的各种开关电器，尤其是低压断路器，都具有一定程度的电弧限流特性。这种特性对于直流电来说，却毫无用处，毕竟直流电不存在过零过程。&/b&&/p&&p&由此可见，直流电弧的熄灭要比交流电弧的熄灭困难得多。&/p&&p&&b&第四，交流电的电压变换通过变压器实现，比直流电更加容易&/b&&/p&&p&变压器，人尽皆知。&/p&&figure&&img data-rawheight=&435& src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-2e39b943bbe81aecbcfb12_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&700& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&700& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-2e39b943bbe81aecbcfb12_r.jpg&&&/figure&&p&在交流配电网中，用变压器变换电压非常方便，这是交流电得到广泛应用的最主要原因之一。&/p&&p&关于变压器，有一个很重要的值，就是4.44。这个常数的来源几乎成了职场新人入职首日必考的内容。我来简单解释一下：&/p&&p&变压器的一次回路感应电动势Em有如下关系：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=E_m%3D%5Cfrac%7B2%5Cpi+fN_1%5Cphi_%7Bm%7D%7D%7B%5Csqrt%7B2%7D%7D%5Capprox+4.44fN_1%5Cphi_%7Bm%7D& alt=&E_m=\frac{2\pi fN_1\phi_{m}}{\sqrt{2}}\approx 4.44fN_1\phi_{m}& eeimg=&1&&&/p&&p&原来， &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Cfrac%7B2%5Cpi%7D%7B%5Csqrt%7B2%7D%7D%5Capprox+4.44& alt=&\frac{2\pi}{\sqrt{2}}\approx 4.44& eeimg=&1&& ，这个常数就是这么来的，职场新人们务必记住。&/p&&p&我们看图5：&/p&&figure&&img data-rawheight=&528& src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-4d4d2a92de2b30d29b36_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&720& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-4d4d2a92de2b30d29b36_r.jpg&&&/figure&&p&图5是某医院的配电系统图。我们看到TN-S的配电网中用变压器变换为IT接地系统，为手术室供电。如此一来，手术室中哪怕发生了单相接地故障，也不会因此而停电，系统可以继续运行。&/p&&p&这种做法，直流电系统中是无法实现的。&/p&&p&&b&第五，交流电驱动的三相鼠笼式电动机结构简单、性能稳定且工作可靠，比直流电动机更容易控制，得到广泛的运用，由此促进了交流电的广泛运用&/b&&/p&&p&在我的书《低压成套开关设备的原理及其控制技术》表1-22“电动机机械特性”中有如下内容：&/p&&figure&&img data-rawheight=&354& src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-738bebb1e6ef76a6485154_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&704& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&704& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-738bebb1e6ef76a6485154_r.jpg&&&/figure&&p&我们看到电动机的转矩T与频率f1成反比。由此我们可以用变频器来对电机实现调速，非常方便。&/p&&p&早先还没有变频器时，直流电动机的调速性能优于交流电动机，那时不得不在交流配电网中构建直流系统，用以驱动直流电动机。变频器出现后，这种现象几乎绝迹了。&/p&&p&看来，在电能的输送、配电和用电中，还是交流电好。&/p&&p&&b&第六，交流电驱动的照明灯具，例如日光灯，使用非常普遍，比直流电驱动的照明灯具要方便得多，这也是交流电被广泛使用的原因之一。&/b&&/p&&p&我们来看图6：&/p&&figure&&img data-rawheight=&429& src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-aefa0c4d0089ddad6bd1c3e99be20f7e_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&997& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&997& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-aefa0c4d0089ddad6bd1c3e99be20f7e_r.jpg&&&/figure&&p&图6是日光灯电气原理图。我把日光灯的工作原理简单地描述一下：&/p&&p&1）当电源接通后，我们看到灯管内是没有通路的，所以220V电压就会通过A端和B端的灯丝连接到氖泡Ne上。氖泡内的氖气击穿电压大约在150V到200V之间，现在氖泡两极之间加载的电压是220V，所以氖气被击穿进入辉光区域，并且持续发热。发热使得氖泡内的双金属片电极接触到一起，氖泡电压降瞬间变为零，氖泡内的氖气放电停止，温度迅速下降，双金属片电极打开。&/p&&p&2）当氖泡内的双金属片电极打开后，线路断开，电流减小到零。镇流器M中的电感产生反向电动势，反向电动势 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=e%3D-L%5Cfrac%7Bdi%7D%7Bdt%7D& alt=&e=-L\frac{di}{dt}& eeimg=&1&& ，因为di/dt的值较大，因而反向电动势大约在1500V到2000V之间。此电压加载在灯管A灯丝与B灯丝之间，使得灯管中的气体被击穿，日光灯管内的气体进入正常的辉光放电状态，其电压迅速下降到110V~150V。此时镇流器起到稳定电流的作用。&/p&&p&由于灯管压降小于氖泡气体的击穿电压，因此氖泡不再工作。&/p&&p&这是在交流电源下日光灯管的工作过程。&/p&&p&如果我们把电源换成220V直流电，又会怎样呢？&/p&&p&在直流电源下，氖泡的工作过程和灯管被击穿的过程与交流电源一致。当系统进入正常运行状态时，由于是直流电压电感起不到镇流作用，灯光电压较高，氖泡将再次击穿。&/p&&p&注意到&b&氖泡的放电与灯管的放电是并联关系。因为灯管放电属于长弧放电，它的功耗大于氖泡放电的短弧，所以灯管放电会熄灭。灯管熄灭后，氖泡会再次点燃它，然后灯管再次熄灭，灯管进入到点燃-熄灭-再次点燃-再次熄灭的循环状态。&/b&&/p&&p&&b&可见，直流电是无法让日光灯正常工作的，日光灯只能用于交流电供电的场所。&/b&&/p&&p&注意，氖泡的放电影响到灯管的放电，可以类推到本贴中第3部分直流电路的灭弧。&/p&&p&在直流电路中将两个电弧并联，则较强的电弧将被抑制，甚至熄灭。这种方法是很常见的直流电弧熄灭法。我们看下图：&/p&&figure&&img data-rawheight=&285& src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-a6f935e5e87e000a2290_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&356& class=&content_image& width=&356&&&/figure&&p&图中的H1是主弧隙，我们想象它就是断路器的主触头，H2是与H1并联的辅助弧隙。辅助弧隙H2串联了电阻Rh。&/p&&p&当主触头和辅助触头分开后，线路中出现了两个弧隙H1和H2。由于辅助弧隙H2影响到主弧隙H1，所以H1中的电弧会加快熄灭。当H1电弧熄灭后，电弧电流转入到H2弧隙中。由于受到H2串联的电阻Rh的影响，H2中的电弧也接着熄灭。这样处理后，可以有效地抑制电感L产生的开断过电压。&/p&&p&&b&=============&/b&&/p&&p&简单地说了6条，我们可以看出，题主的主题“&b&到底是交流电好还是直流电好&/b&”，这个问题不能简单地下结论，一定要结合实际运用才能得到结果。&/p&&p&在电能传输和配电方面，交流电已经处于绝对优势地位。在电子线路的供电方面，直流电处于绝对优势地位。&/p&&p&应当看到，在电力输送方面，直流超高压输送电正在发展中，指不定哪一天直流输送电也会成为现实，也是很难说的。&/p&&p&&b&此文档匆忙写成，也不知道内容是否有问题。因此，此帖子后续会有修改。&/b&&/p&
CNABB同事转来的回答贴，是一个很大众化的问题。同事期望回答适当偏理论，笑！我就冲着这个“适当偏理论”来回答吧。既然偏理论，此贴的分析过程超出中学生的知识范围，因此我以简单表达式的定性分析为主来展开论述。首先来分析直流电与交流电的波形，看看…
&p&有意思的问题。&/p&&p&电子线路中有电路，配电网中也有电路，连普普通通的手电筒中也有电路。既然如此，我就对电容在电路中的运用铺开来谈吧，不局限在小小的比赛模型中。&/p&&p&电容的定义是：电量与电压之比。也即： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=C%3D%5Cfrac%7BQ%7D%7BU%7D& alt=&C=\frac{Q}{U}& eeimg=&1&& 。&/p&&p&我们还知道，电阻是电压与电流之比，也即： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=R%3D%5Cfrac%7BU%7D%7BI%7D& alt=&R=\frac{U}{I}& eeimg=&1&& 。那么电容与电阻的乘积是什么？我们来推导看看：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=RC%3D%5Cfrac%7BU%7D%7BI%7D%5Ctimes+%5Cfrac%7BQ%7D%7BU%7D%3D%5Cfrac%7BU%7D%7BI%7D%5Ctimes%5Cfrac%7BIt%7D%7BU%7D%3Dt& alt=&RC=\frac{U}{I}\times \frac{Q}{U}=\frac{U}{I}\times\frac{It}{U}=t& eeimg=&1&&，我们把它叫做式1&/p&&p&式1中，电容与电阻的乘积是时间，我们把它叫做电路的时间常数 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Ctau& alt=&\tau& eeimg=&1&& 。&/p&&p&流过电容的电流与电容两端的电压有如下关系：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=i_C%3DC%5Cfrac%7BdU_C%7D%7Bdt%7D& alt=&i_C=C\frac{dU_C}{dt}& eeimg=&1&& ，我们把它叫做式2&/p&&p&再看容抗的表达式： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=X_C%3D%5Cfrac%7B1%7D%7B2%5Cpi+fC%7D& alt=&X_C=\frac{1}{2\pi fC}& eeimg=&1&& ，我们把它叫做式3&/p&&p&我们看到，频率f越高，容抗就越小。&/p&&p&再看电容与电阻组合后电容上的电压变化：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-6e3a8fb7bee9ead385c25874_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&385& data-rawheight=&183& class=&content_image& width=&385&&&/figure&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_C%3DE%281-e%5E%7B-%5Cfrac%7Bt%7D%7BRC%7D%7D%29%3DE%281-e%5E%7B-%5Cfrac%7Bt%7D%7B%5Ctau%7D%7D%29& alt=&U_C=E(1-e^{-\frac{t}{RC}})=E(1-e^{-\frac{t}{\tau}})& eeimg=&1&&，我们把它叫做式4&/p&&p&注意：&/p&&p&当 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=t%3D0%5Ctau& alt=&t=0\tau& eeimg=&1&& 时，Uc=0； &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=t%3D1%5Ctau& alt=&t=1\tau& eeimg=&1&& 时，Uc=0.6321E； &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=t%3D2%5Ctau& alt=&t=2\tau& eeimg=&1&& 时，Uc=0.8647E； &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=t%3D3%5Ctau& alt=&t=3\tau& eeimg=&1&& 时，Uc=0.9502E； &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=t%3D4%5Ctau& alt=&t=4\tau& eeimg=&1&& 时，Uc=0.9817E；当 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=t%3D5%5Ctau& alt=&t=5\tau& eeimg=&1&& 时，Uc=0.9933E。一般认为，当 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=t%3D5%5Ctau& alt=&t=5\tau& eeimg=&1&&时，充电或者放电就结束了。&/p&&p&如果电容处于零输入状态，则有：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_C%3DEe%5E%7B-%5Cfrac%7Bt%7D%7B%5Ctau%7D%7D& alt=&U_C=Ee^{-\frac{t}{\tau}}& eeimg=&1&&，我们看到电容在放电。我们把它叫做式5&/p&&p&有了这些基本知识，我们就可以来讨论电容在电路中的作用了。&/p&&p&&b&第一个作用：隔直流&/b&&/p&&p&所谓隔离直流，其实就是高通滤波器的功能。这里的高通，指的是高频信号能通过，而低频信号较难通过，直流完全通不过。&/p&&p&这一点，可由式3看出来：频率越低，容抗越大；反之，频率越高，容抗越小，其实就是高通滤波器。&/p&&p&注意这里的电路条件：电容在前，负载电阻在后。由式2，电阻上的电压为：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_R%3Di_CR%3DRC%5Cfrac%7BdU_C%7D%7Bdt%7D& alt=&U_R=i_CR=RC\frac{dU_C}{dt}& eeimg=&1&&&/p&&p&注意到这里出现了RC时间常数，它会产生何种影响？&/p&&p&&b&第二个作用：无功补偿&/b&&/p&&p&我们知道，电感的电流滞后于电压，而电容的电流超期于电压。这一点从式2看出来。&/p&&p&设电压 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=u%3DU_m%5Csin%5Comega+t& alt=&u=U_m\sin\omega t& eeimg=&1&& ，把它代入到式2中：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=i_C%3DC%5Cfrac%7Bd%EF%BC%88U_m%5Csin%5Comega+t%EF%BC%89%7D%7Bdt%7D%3D%5Cfrac%7BCU_m%7D%7B%5Comega%7D%5Ccos%5Comega+t& alt=&i_C=C\frac{d（U_m\sin\omega t）}{dt}=\frac{CU_m}{\omega}\cos\omega t& eeimg=&1&& ，电流变成余弦函数。当t=0时，正弦值为零，而余弦值为1，因此当电压为零时，电流却取最大值，故知流过电容的电流超前电压90度。&/p&&p&在配电系统中，负载一般都是感性负载，造成系统中的电流落后于电压，产生了无功功率。所以，配电系统中往往要配套并联一些补偿电容，以期提高系统功率因数，降低电流滞后于电压的程度。&/p&&p&电容的这种用途叫做补偿无功功率补偿。&/p&&p&&b&第三个作用：滤波&/b&&/p&&p&滤波体现了电容对信号的积分作用。&/p&&p&滤波电容如何设计？很简单的。假定某稳压电源的输出电压是12V，电流是2A，把12除以2得到6，也就是说负载电阻近似为6欧。&/p&&p&当负载发生变化时，我们期望稳压电源的输出电压基本不变。我们取5倍时间常数为100毫秒，于是有：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=C%3D%5Cfrac%7BT%7D%7B5R%7D%3D%5Cfrac%7B0.1%7D%7B5%5Ctimes6%7D+%5Capprox3.3+%5Ctimes+10%5E%7B-3%7DF& alt=&C=\frac{T}{5R}=\frac{0.1}{5\times6} \approx3.3 \times 10^{-3}F& eeimg=&1&&&/p&&p&取用标称容量3300微法的滤波电容即可。不过，此电容的耐压要取够。&/p&&p&往往在滤波电容旁边还会并联一个0.01微法的电容，它的用途是消除高频干扰信号。&/p&&p&&b&第四个作用：用于构建振荡器&/b&&/p&&p&振荡器，我们不陌生，例如正弦波振荡器、方波振荡器、锯齿波振荡器等等。这些振荡器的结构元件中都离不开电容。&/p&&p&&b&第五个作用：储存电能&/b&&/p&&p&据说，已经已经有用高能电容储能方式驱动的电动汽车。&/p&&p&&b&第六个作用：建立移相电源&/b&&/p&&p&对于单相电动机，它有两组绕组。其中一组用单相交流电压，另一组则使用从单相电源串接电容后得到的移相电压，这样电机绕组才能对转子产生旋转磁场。&/p&&p&&b&第七个作用：降压&/b&&/p&&p&利用电容的容抗来降压，这在充电器中使用得很普遍。&/p&&p&=================&/p&&p&下图是收音机电路，我们来看其中的电容有何作用：&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-d4e3fac8af084741fbafda0_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1010& data-rawheight=&415& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1010& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-d4e3fac8af084741fbafda0_r.jpg&&&/figure&&p&原理是什么？&/p&&p&再来看下图：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-23a08671e97bed1ba4c7_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1410& data-rawheight=&466& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1410& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-23a08671e97bed1ba4c7_r.jpg&&&/figure&&p&这是运用很广的单结晶体管振荡器电路，其中只有一个电容。我们来看看它起到何种作用：&/p&&p&由中间的等效图，我们看到电容C的电压为零时，二极管是截止的。于是电容C就通过电阻R1和R2进行充电。注意到B点的电压就是电容上的电压，为：&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=Uc%3DEc%EF%BC%881-e%5E%7B-%5Cfrac%7Bt%7D%7B%28R1%2BR2%29C%7D%7D%29& alt=&Uc=Ec（1-e^{-\frac{t}{(R1+R2)C}})& eeimg=&1&& 。&/p&&p&我们再看A点的电压： &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_A%3DEc%5Cfrac%7Br2%2BR4%7D%7BR3%2Br1%2Br2%2BR4%7D%3D%5Ceta+Ec%5Capprox+0.8Ec& alt=&U_A=Ec\frac{r2+R4}{R3+r1+r2+R4}=\eta Ec\approx 0.8Ec& eeimg=&1&&&/p&&p&这里的 &img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=%5Ceta& alt=&\eta& eeimg=&1&& 是单结晶体管的分压比。&/p&&p&从伏安特性曲线上，我们看到电压从零开始沿着曲线上升。当曲线到达峰值点时，有：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=U_C%3D0.7%2BU_A& alt=&U_C=0.7+U_A& eeimg=&1&& ，于是二极管导通，曲线瞬间下落。&/p&&p&有趣的是此时的电容，它通过二极管向R4放电，而R1和R2的电流也经过二极管流向R4，于是R4上的电流大增。&/p&&p&当电容放电结束后，二极管截止，曲线瞬间从谷点向左切换到电容充电曲线中，这种效应叫做隧道效应。于是电容的充电又开始，电路进入新的循环。&/p&&p&电路的振荡波形见右边的波形图，振荡的主周期时间近似等于电容充电时间，由此可以求得振荡周期，为：&/p&&p&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=T%3D%5Cln5%28R_1%2BR_2%29C& alt=&T=\ln5(R_1+R_2)C& eeimg=&1&&&/p&&p&在这里，电容C的充电起到很关键的作用。&/p&&p&通过这两个例子，我们看到电路中的电容不是随意设置的，而是有它的道理在里面。因此，在探讨电路中的电容时，一定要结合原理来理解才好。&/p&
有意思的问题。电子线路中有电路，配电网中也有电路，连普普通通的手电筒中也有电路。既然如此，我就对电容在电路中的运用铺开来谈吧，不局限在小小的比赛模型中。电容的定义是：电量与电压之比。也即： C=\frac{Q}{U} 。我们还知道，电阻是电压与电流之比…
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