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电源插座是如何传输电的?

电源 2024-12-24 09:23

一、电源插座是如何传输电的?

先说答案:插头插座之间是依靠电接触实现电能传递的。


我给题主科普一些有关电接触的知识吧。

1.先来一番科普

我们看下图:

图1:插头和插座的内部

当插头插入插座时,插头的插片与插座的弹性接触铜片接触,并发生摩擦,继而去除掉插片上的氧化层,实现电接触。可见,插头与插座之间是通过电接触传递电能的。

我们从中学化学中就知道,电接触金属材料暴露在空气中,它们的表面是会氧化的,一旦氧化后,接触电阻就会增加。此外,尘埃覆盖也会产生尘埃膜,还有无机膜和有机膜。这些膜的统称叫做表面膜。

从膜的导电性看,主要有两类性质完全不同的表面膜。一类为绝缘膜,这类膜的电阻率非常大,约为 。另一类为导电膜,这类膜的电阻率为 数量级,厚度为 数量级,电子可借“隧道效应”透过薄膜而导电,这类膜由“吸附”效应产生,故又称为吸附膜。

常见的插头插座内部都采用铜片作为导电材料。氧化铜的电阻率非常大,例如 氧化膜的电阻率可达 ,且随着温度升高,氧化膜的厚度迅速增加,使得接触电阻成千倍地增加。故对于铜-铜的电接触,必须加大接触压力F,把氧化膜压碎,以降低接触电阻。

我们看下图:

图2:电接触的三要素

我们仔细看图2,当插头的插片或者插杆推入插座时,插片或者插杆与插座的弹性电接触弹片之间存在摩擦过程。同时,弹性电接触弹片施加了力F作用在插片或者插杆上,利用摩擦磨碎氧化层。在这个过程中有三要素,其一是电接触的材料系数K,不同的材料有不同的K值;其二就是接触压力F,其三就是接触形式。一般地,如果电接触为点接触,m=0.5;如果电接触为线接触,m=0.5到0.8,一般取值m=0.7;如果电接触为面接触,则m=1。

我们看材料的K值,如下:

图3:材料的K值

图3中,我们看到铜-铜接触的K=100,银-银(或者铜镀镍-铜镀镍)K=60,镀锡铜-镀锡铜的K=100,最大的是黄铜,黄铜-黄铜的K=670,比铜-铜的K值大了6.7倍!

我们看接触电阻的计算经验公式,如下:

,式1

注意式1的单位,是μΩ,即微欧!

我们设插座弹性接触铜片对插头插片的接触压力是20N,差不多两瓶矿泉水的压力。因为是线接触,取m=0.7。因为是铜-铜电接触,故材料K系数取值为100。我们把这些值代入到式1中,看看接触电阻是多少:

注意到图2中插片或者插杆插图弹片时其接触面有两面,接触电阻是并联关系,实际接触电阻只有60.70微欧的一半。我们再设插头插座组合的额定电流是10A,于是电接触产生的接触电压为:

差不多0.3个毫伏。

知道了接触电压有何用?我们可以计算插头插座组合的运行温升或者运行温度。计算方法如下:

我们先看10A的插头尺寸,见下图:

图4:插头插片的尺寸

我们设此插头的综合散热系数 ,环境温度是25℃,流过的电流是满载10A。插头插片截面周长 ,插片截面积 ,则插头单个插片产生的温升τ为:

插片与插座电接触弹片之间的温升τj的计算式是: ,这里的Uj就是接触电压,L是劳伦兹系数,它的值为 ;T是插片的绝对温度,其值为:

代入到τj的计算式中:

我们由此得到结果:

插头插片的温度是:

插座弹性电接触簧片的温度是:

我们看到,插头和插座中的单根插片在满载时的温度比环境温度仅仅升高了1.4℃和1.6℃。考虑到2根插片同时工作,其温度升高值不会超过3℃。

2.探讨题主的问题答案

电源插座依靠的是电接触传递电能。传递电能必然会带来插头插座组合的温度上升,如果在满载条件下其温度升高值符合技术参数规定的最高值,则此插头插座组合在传递电能时工作是稳定的。

我们由此看到,必须确保插头插座组合的接触电阻较小。为此,对于长期工作的插头插座组合,例如电冰箱的插座,需要定期(大概三个月到半年)把冰箱插头在停机后反复拔插几次,以去除掉插头插片和插座弹片上的氧化层,这样才能确保插头插座组合工作的可靠性。

另外,插座用久了,弹性压力会下降,插座的工作温度会上升,此时就有必要更换插座。

再来,我们在任何情况下也不要用黄铜作为插头和插座材料。

某次我到某家五金店去买插头,商家告诉我此插头是黄铜做的,我看了实物,只不过铜的镀层而已,但我不确定。为此,我让商家给我换另款插头。商家不解,我告诉她最差的就是黄铜插座,接触电阻N大,她才明白过来。

电接触理论是电器技术五大理论之一。这五大理论是:电器的发热理论,电器的电接触理论,电器的电动力理论,电器的电弧理论和电器的电磁系统理论。可参阅的读物也N多,例如贺湘琰的《电器学》第三版,虽然是大专课本,但相对浅显,可作为电气工作者的读物。另外,《高低压电器技术手册》这本书就更加详尽了,但显然不适合于一般的读者。


这篇文档我写了近一个小时,写作速度可以吧?!

我要去晨练了,就写到这里吧。


晨练跑步中听见手机响,原来是某位群友看了这篇帖子,她问我:我家的插座温度很高,该怎么办?

我的回答是:如果这个插座使用很久了,说明它内部的接触压力已经减小了,造成接触电阻加大而发热。建议更换。

这位群友回复说,此插座用了十多年了,装修到现在从来没换过。她说,旁边的另外一只插座,去年还起火燃烧。看来,要请电工把家里的插座成批换掉。

另外一位群友说他们单位的GGD开关柜用的是铝母线,而下接分支母线却是铜排,搭接面温度很高,问怎么办?

我告诉他,看本帖图3中的数据,铜-铝的K值是980,比铜-铜大了10倍。因此,要把分支母线换成铝排才行。

从此群友的交互中我们看到,插座内部电接触的接触压力很重要,电接触材料的表面氧化状况也很重要,若接触压力下降或者电接触材料氧化严重,则插座温度升高是必然的。

二、如何长距离传输220V电源?

如何远距离传输电能,并保持较高的传输效率(线路损耗最小),是个很现实的问题。大功率传输通常的解决方法有,高压或超高压交流及直流传输方案。对于220V的供电等极来说,当供电距离达到几公里以上时,最好选择三相380V交流供电方案,如果仅有220V电源,则可以选择采用合适功率的升压变压器将220V升高到300V或更高,在远端再配置将压变压器将电压降低到220V左右,给设备供电;

三、电源线传输距离?

电源线的传输是没有距离限制的,理论上可以传输无限远,电源线有载流量的指标,电源芯线因为有材料电阻的存在在传输路径上会有压降,因此建议按电源线的材质参考电阻率结合电源线截面积合理设计布线长度

四、传输带电源怎么接线?

1. 传输带电源需要正确接线才能正常工作。2. 一般来说,传输带电源需要接入交流电源,需要注意电源的电压和频率是否符合要求。同时,需要根据传输带的型号和规格选择正确的接线方式,一般会有说明书或者标签指示正确的接线方式。3. 如果不确定接线方式,可以咨询厂家或者专业人士,以免出现安全问题或者设备损坏。同时,需要注意接线时的安全措施,如断电、穿戴绝缘手套等。

五、直流输出电源的传输距离?

这要取决于你用的电线的粗细了。铜线越粗越好。因为距离远会有电压降。这样吧,你用一个万用表量一下你这样远距离充电的时候输出电压是多少。如果能在50以上就应该没问题。如果电压比较低可以换一根粗一些的电线,或者找几根电线并联也可以。不知道这么说你能不能够明白。

就算有电压降如果不是很厉害应该问题也不大,最不好的结果就是电池充电量不满。你可以试一天看看效果怎么样。肯定不会弄坏你的设备和电池的,放心吧。

六、24伏电源能传输多远?

监控系统安装应用中,以下为实际操作得出数据,仅供参考:

1、DC12V最佳传输距离控制在50米左右,一般超过50-100米,电压开始下降,100米以后不建议使用12V,可以用24V或36V,再转12V。

2、DC24V传输距离在300米左右较为合理,超过300米的电压开始下降明显,最远一般可以用到500米-800米,每百米压降1V左右。

3、AC220V传输较远(1000米都稳定),但是在实际施工中不会有人长距离传输,因为施工场地一般都有220V交流电供使用,如居民楼、大楼、商业广场、广场、车站,等,所以原则是就近取电。

4、监控安装为确保安全都使用安全电压(36V以下),所以,一般采用100米以内的监控探头用12V直接传输,超过100米至500米左右的用24V-36V传输,在末端用降压模块转到12V,如果超过800米的监控探头,建议附近接市电220V再用直流传输。

5、另外,以上说的传输距离、压降与使用电缆的线径、材质有直接关系,根据距离远近经济合理的线径DC12V用0.75-1.5平方,DC24-36V用1.5-2.5平方。

6、再有直流开关电源也要合理选择,要大于该线路内所有摄像机功率和的1.5倍左右,保证夜间红外灯启动需要。

七、电能如何传输?

电能输送指由发电厂或电源由某处输送到另一处的一种方式,由于早期技术不成熟电能输送多采用直流输电,而后期逐渐演变成交流传送,交流传送有很多优势,减少了电力输送中的损耗,提高了速度和传送长度。不过依然有一定的损耗,相信以后技术成熟,会出现更加合适的电能传输方式。例如:电能固态压缩方式,太阳能单独采集等

八、12v30a电源传输多远?

12v30a电源传输超过300米,一个电源传输的距离有两个要求,一个是传输导线的直径,第二个是到达终端设备室的电流值,对于超五类双绞线来说,他的导线直径为0.5毫米,那么,传递12v30a电源至少在300米之内,可以达到12v15a电源功率,如果距离再远,那么,电流还会继续衰减

九、cimco传输程序传输超时如何解决?

解决方法:

1、打开CIMCO文件,点机床通讯――DNC设置――FANUC――设置。

2、端口COM1――停止位2――奇偶位偶――波特率19200――数据位7――流控制软件,其他不动。

在接收设置中接收超时设成1,时间设置越长,传输完成得越慢。

发送设置中握手超时和每行延时均设1,其余不动。

设完后确定保存退出,这样就可以解决超时的问题了。

十、24v电源最长传输距离?

24V伏电源线最长传输距离大约在300米左右较为合理,超过300米的电压开始下降明显,最远一般可以用到500米-800米,每百米压降1V左右。