电气设备额定值的重要性与计算法则

任何电气元件或设备所能承受的电压或电流都有一定的限额。当电流过大时，将使导体发热、温升过高，导致烧坏导体。当电压过高时，可能超过设备内部绝缘强度，影响设备寿命，甚至发生击穿现象，造成设备及人身安全事故。为了使电气设备能长期安全、可靠地运行，必须给它规定一些必要的数值。

1.额定值

电气设备在给定的工作条件下正常运行而规定的允许值称为额定值。电气设备的额定值一般包括额定电压UN、额定电流IN和额定功率PN（对电源而言称为额定容量SN）。

（1）额定电流：电气设备在一定的环境温度条件下长期、连续工作所允许通过的最佳安全电流。

（2）额定电压：电气设备正常工作时的端电压。

（3）额定功率：电气设备正常工作时的输出功率或输入功率。

电阻类负载的额定值因为与电阻R之间有确定的关系，一般给出其中的两个即可。

电气设备的额定值一般都标注在设备的铭牌上或列入产品说明书中。电气设备实际运行时应严格遵守额定值的规定。电源输出的功率和电流由负载决定。

2.额定工作状态

若电气设备正好在额定值下运行，这种在额定情况下的有载工作状态称为额定状态。这是一种使设备得到充分利用的经济、合理的工作状态。

如一盏电灯上标注的电压是220 V，功率100 W。若电压低于220 V，则电灯的功率达不到100 W，这也就不是额定功率。若电压高于220 V，则电灯的功率会超过100 W，如果超出最大功率，则电灯就会烧坏。所以，对于电气设备来说，电压、电流过高都会使设备烧坏，而电压、电流过低，设备无法发挥自己的能力。最合理的使用电气设备的方法，就是让其保持在额定工作状态。

例1.8　有一只额定值为5 W、500 Ω的电阻，求其额定电压和额定电流。

解　由，得

电气设备工作在非额定状态时有以下两种情况。

（1）欠载。若电气设备在低于额定值的状态下运行，称为欠载。这种状态下设备不能被充分利用，还有可能使设备工作不正常甚至损坏设备。

（2）过载。电气设备在高于额定值（超负荷）下运行，称为过载。若超过额定值不多，且持续时间不长，一般不会造成明显的事故；若电气设备长期过载运行，必将影响设备的使用寿命甚至损坏设备，造成电火灾等事故。一般不允许电气设备长时间过载工作。

例如，一般导线最高允许工作温度为65℃，如果导线流过的电流超过了安全电流，就叫导线过载。此时，过高的温度会使绝缘迅速老化甚至使线路燃烧。

发生过载的主要原因有导线截面选择不当，实际负载已经超过了导线的安全电流；还有“小马拉大车”现象，即在线路中接入了大功率设备，超过了配电线路的负载能力。例如，公共建筑物或者居住场所的照明线路中，有可能出现导线或者电缆线长时间处于过载状态，这些线路中都应采取过载保护。

思考题

（1）电路有几种工作状态？

（2）为什么要求用电器工作在额定工作状态？

【技能训练】

常用电子元器件检测方法与经验

元器件的检测是家电维修的一项基本功，如何准确、有效地检测元器件的相关参数，从而判断元器件是否正常，必须根据不同的元器件采用不同的方法。特别对初学者来说，熟练掌握常用元器件的检测方法和经验很有必要。下面对电阻元件的检测经验和方法进行介绍，仅供参考。

（1）固定电阻器的检测。

① 将两表笔（不分正负）分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。为了提高测量精度，应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。由于欧姆挡刻度的非线性关系，它的中间一段分度较为精细，因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置，即全刻度起始的20％～80％弧度范围内，以使测量更准确。根据电阻误差等级不同，读数与标称阻值之间分别允许有±5％、±10％或±20％的误差。如不相符，超出误差范围，则说明该电阻值变值了。

② 注意：测试时，特别是在测几十千欧以上阻值的电阻时，手不要触及表笔和电阻的导电部分；被检测的电阻从电路中焊下来，至少要焊开一个头，以免电路中的其他元件对测试产生影响，造成测量误差；色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定，但在使用时最好还是用万用表测试一下其实际阻值。

（2）水泥电阻的检测。检测水泥电阻的方法及注意事项与检测普通固定电阻完全相同。

（3）熔断电阻器的检测。在电路中，当熔断电阻器熔断开路后，可根据经验做出判断：若发现熔断电阻器表面发黑或烧焦，可断定是其负荷过重，通过它的电流超过额定值很多倍所致；如果其表面无任何痕迹而开路，则表明流过的电流刚好等于或稍大于其额定熔断值。对于表面无任何痕迹的熔断电阻器好坏的判断，可借助万用表R×1挡来测量，为保证测量准确，应将熔断电阻器一端从电路上取下。若测得的阻值为无穷大，则说明此熔断电阻器已失效开路，若测得的阻值与标称值相差甚远，表明电阻变值，也不宜再使用。在维修实践中发现，也有少数熔断电阻器在电路中被击穿短路的现象，检测时也应予以注意。

（4）电位器的检测。检查电位器时，首先要转动旋柄，看看旋柄转动是否平滑、开关是否灵活，开关通、断时，“喀哒”声是否清脆，并听一听电位器内部接触点和电阻体摩擦的声音，如有“沙沙”声，说明质量不好。用万用表测试时，先根据被测电位器阻值的大小，选择好万用表的合适电阻挡位，然后可按下述方法进行检测。

①用万用表的欧姆挡测“1”“2”两端，其读数应为电位器的标称阻值，如万用表的指针不动或阻值相差很多，则表明该电位器已损坏。

②检测电位器的活动臂与电阻片的接触是否良好。用万用表的欧姆挡测“1”“2”（或“2”“3”）两端，将电位器的转轴按逆时针方向旋至接近“关”的位置，这时电阻值越小越好。再沿顺时针方向慢慢旋转轴柄，电阻值应逐渐增大，表头中的指针应平稳移动。当轴柄旋至极端位置“3”时，阻值应接近电位器的标称值。如万用表的指针在电位器的轴柄转动过程中有跳动现象，说明活动触点有接触不良的故障。

（5）正温度系数热敏电阻（PTC）的检测。检测时，用万用表R×1挡，具体可分以下两步操作。

①常温检测（室内温度接近25℃）。将两表笔接触PTC热敏电阻的两引脚，测出其实际阻值，并与标称阻值相对比，二者相差在±2 Ω内即为正常。实际阻值若与标称阻值相差过大，则说明其性能不良或已损坏。

②加温检测。在常温测试正常的基础上，即可进行第二步测试——加温检测，将一热源（如电烙铁）靠近PTC热敏电阻对其加热，同时用万用表监测其电阻值是否随温度的升高而增大，如是，说明热敏电阻正常，若阻值无变化，说明其性能变劣，不能继续使用。注意不要使热源与PTC热敏电阻靠得过近或直接接触热敏电阻，以防止将其烫坏。

（6）负温度系数热敏电阻（NTC）的检测。

①测量标称电阻值Rt。用万用表测量NTC热敏电阻的方法与测量普通固定电阻的方法相同，即根据NTC热敏电阻的标称阻值选择合适的电阻挡可直接测出Rt的实际值。但因NTC热敏电阻对温度很敏感，故测试时应注意以下几点。

a.Rt是生产厂家在环境温度为25℃时所测得的，所以用万用表测量Rt时，也应在环境温度接近25℃时进行，以保证测试的可信度。

b.测量功率不得超过规定值，以免电流热效应引起测量误差。

c.注意正确操作。测试时，不要用手捏住热敏电阻体，以防止人体温度对测试产生影响。

②估测温度系数αt。先在室温t1下测得电阻值Rt1，再用电烙铁作热源，靠近热敏电阻Rt，测出电阻值Rt2，同时用温度计测出此时热敏电阻Rt2表面的温度t2再进行计算。

（7）压敏电阻的检测。用万用表的R×1 K挡测量压敏电阻两引脚之间的正、反向绝缘电阻，均为无穷大；否则，说明漏电流大。若所测电阻很小，说明压敏电阻已损坏，不能使用。

（8）光敏电阻的检测。

①用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不动，阻值接近无穷大。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损坏，不能再继续使用。

②将一光源对准光敏电阻的透光窗口，此时万用表的指针应有较大幅度的摆动，阻值明显减小。此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大甚至无穷大，表明光敏电阻内部开路损坏，也不能再继续使用。

③将光敏电阻透光窗口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动，使其间断受光，此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻的光敏材料已经损坏。

【知识拓展】

电工测量的基本知识

1.电工测量的主要对象(www.xing528.com)

电工测量就是借助测量设备，把未知的电量或磁量与作为测量单位的同类标准电量或标准磁量进行比较，从而确定这个未知电量或磁量（包括数值和单位）的过程。

电工测量的主要对象是反映电和磁特征的物理量，如电流I、电压U、电功率P、电能W以及磁感应强度B 等；反映电路特征的物理量，如电阻R、电容C、电感L 等；反映电和磁变化规律的非电量，如频率f、相位φ、功率因数cosφ 等。

2.电工测量的特点

电工测量是以电工测量仪器和设备为手段，以电量或非电量（可转化为电量）为对象的一种测量技术。电工测量的特点如下。

（1）测量仪器的准确度、灵敏度更高，测量范围更宽。电工测量的量值范围很宽。例如，一只普通万用表的测量范围为几伏至几百伏，约2个数量级，而毫伏表的测量范围可从毫伏至几百伏，达5个数量级；数字电压表可达7个数量级。

（2）应用了电子技术、电工测量技术，向着快速测量、小型化、数字化、多功能、高准确度、高灵敏度、高可靠性等方面发展。

电工测量的精度与测量方法、测试技术及所选用的仪器等因素有关。单就电工仪器的精度而言，目前已经可达到相当高的水平。

（3）实现了遥测遥控、连续测量、自动检测及非电量的电测等。

3.电工测量方法

在电工测量中，由于不同的场合、不同的仪器仪表、不同的测量精度要求等因素的影响，因而出现了多种测量方法。测量方法是获得测量结果的手段或途径，测量方法可分为以下3 类。

1）直接测量法

从测量仪器上直接得到被测量值的测量方法叫做直接测量法。此法简单、方便，测量目的与测量对象一致，如用欧姆表测量电阻、电压表测量电压和用电流表测量电流等都属于直接测量。

由于仪表接入电路后，会使电路工作状态发生变化，所以测量的精度受到一定影响。

2）间接测量法

间接测量时根据被测量和其他量的函数关系，先测得其他量的值，然后按函数式把被测量计算出来的方法叫做间接测量法。例如，测量导体的电阻系数时，可以通过直接测出该导体的电阻R、长度L 和截面S 的值，然后按电阻与长度、截面的关系式求出电阻率ρ。

3）比较测量法

将被测量与同种类标准量进行比较后才能得出被测量的数值，这样的测量方法称为比较测量法。常用的比较测量法分为以下3 种。

（1）零值法。在测量过程中，通过改变标准量使它和被测量相等，当两者差值为零时，确定出被测量数值的测量方法叫做零值法。例如，电桥测量电阻采用的就是零值法。用电桥测量电阻时，调节已知电阻值使电桥平衡，得到待测电阻值。

（2）差值法。在测量过程中，通过测出被测量与已知量的差值，从而确定被测量数值的测量方法叫做差值法，如用不平衡电桥测量电阻。

（3）替代法。在测量过程中，通过测出被测量与已知的标准量分别接入同一测量装置，若维持仪表读数不变，这时被测量即等于已知标准量。这种测量方法叫做替代法。

比较测量法的测量准确度高，但也存在测量设备复杂、操作麻烦的特点，一般只用于对精度要求较高的测量。

采用什么样的测量方法，要根据测量条件、被测量的特性及对准确度的要求等进行选择，目的是得到合乎要求的、科学可靠的试验结果。

4.测量误差及消除

在实际测量中，总会受到各种因素的影响，使得测量结果不可能是被测量的真值，只能是其近似值。由于被测量的真值通常是难以获得的，所以在测量技术中常常把标准仪表的读数当作真值，而把测得的实际值称为测量结果，被测量的测量结果与真值之间的差值叫做测量误差。

1）测量误差的分类

不论用什么测量方法，也不论怎样进行测量，测量的结果与被测量的实际数值总存在差别，测量结果与被测量真值之差称为测量误差。

根据误差的性质，测量误差分为3类，即系统误差、偶然误差和疏失误差。

（1）系统误差。

在相同的测量条件下，多次测量同一个量时，测量结果向一个方向偏离，其数值恒定或按一定规律变化，这种误差称为系统误差。它的来源有以下4个。

① 仪器误差：这是由于仪器本身的缺陷造成的误差。

② 附加误差：没有按规定条件使用仪器造成的误差。

③ 理论（方法）误差：由于测量方法、测量所依据的理论公式的近似，或试验条件不能达到理论公式所规定的要求等而引起的误差。

④个人误差：由于测试人员的自身生理或心理特点造成的误差。

（2）偶然误差。

由于人的感官灵敏度和仪器精密度有限，周围环境的干扰以及随测量而来的其他不可预测的偶然因素造成的误差。

（3）疏失误差。

疏失误差由测量中的疏失所引起，是一种明显歪曲测量结果的误差。

2）测量误差的消除方法

（1）系统误差的消除。

① 对测量仪器仪表进行修正。

② 采用合理的测量方法和配置适当的测量仪表，改善仪表安装质量和配线方式。

③ 采用特殊的测量方法。

a.正负消去法。正负消去法就是对同一量反复测量2次，如果其中一次误差为正，另一次误差为负，求取它们的平均值，就可以消除这种系统误差。

b.替代法。将被测量用已知量代替，替代时使用仪表的工作状态不变。这样，仪表本身的不完善和外界因素的影响对测量结果不发生作用，从而消除了系统误差。

（2）偶然误差的消除。通常采用增加重复测量次数的方法来消除偶然误差对测量结果的影响。测量次数越多，其算术平均值就越接近实际值。

（3）疏失误差的消除。

疏失误差严重歪曲了测量结果，因此包含疏失误差的测量结果应该抛弃。