【题目编号】MC1-0848
【题目】若一部业余无线电台的工作电压为直流 13.8 伏,FM 方式的射频输出功率为 N 瓦,电源 效率约为 80%,则发射时的工作电流约为:
【答案】A
[A]0.091×N(安)
[B]13.8×N(安)
[C]13.8/N×80%(安)
[D]0.058×N(安)
考点速览
这道题与交流供电那一类题同源,只是供电电压换成了十三点八伏直流。计算路径不变:输出功率除以效率得到电源输入功率,再除以电压得到电流。低压带来的是大电流,一点二五 N 瓦除以十三点八伏,得零点零九零六 N 安,约等于零点零九一 N 安。算完以后再看实际意义,才是这道题真正有价值的地方。
十三点八伏这个数字从哪来
业余电台和车载设备普遍采用十三点八伏作为标称供电电压,它对应十二伏铅酸蓄电池在浮充状态下的端电压,也对应汽车电气系统在发动机运转时的母线电压。设备按这个电压设计,既能直接接车载电源,也能接基地台的通信电源。实际使用中,蓄电池从充满到放完,端电压会在十几伏到十一伏多之间移动,通信电源的输出也有一定调整范围,所以设备通常允许十三点八伏上下浮动一两伏。
效率与电流的计算
电源效率约八成,射频输出功率 N 瓦对应的输入功率是 N 除以零点八,即一点二五 N 瓦。电流等于功率除以电压,一点二五 N 除以十三点八,得零点零九零六 N 安,四舍五入就是零点零九一乘 N 安,对应选项 A。
代入额定输出一百瓦,输入功率一百二十五瓦,电流约九点零六安。这个数字比交流供电时大出一个多数量级,是低压大电流系统的典型特征。电压越低,同样功率对应的电流越大,导线上的损耗也越可观。
大电流带来的实际约束
按十三点八伏、九安估算,如果电源引线回路的总电阻是零点零五欧姆,导线上的压降就有零点四五伏,占供电电压的百分之三还多,发射时电台看到的电压会明显低于电源端电压。所以短波电台的直流电源线都做得比较粗而且尽量短,接头处要求接触良好,否则大电流下接头会发热,还可能在发射瞬间造成电压跌落,影响输出功率甚至让设备重启。
电源容量同样要留余量。按题设的理想效率算,一百瓦输出需要约一百二十五瓦的直流功率;实际短波电台满功率发射时,通信电源输出的电流常在二十安上下,对应的直流功率接近二百八十瓦,说明整机效率通常只有五成左右,与八成的假设有相当差距。选电源时按实际电流而不是按理想估算值来配,才不至于在长时间发射时把电源拖垮。
逐项辨析
选项 A 正确。一点二五 N 瓦除以十三点八伏,得到零点零九零六 N 安,约等于零点零九一乘 N 安,路径与数值都正确。
选项 B 错误。十三点八乘 N 把电压与功率相乘,量纲既不是电流也不是功率,数值上更是离谱,完全立不住。
选项 C 错误。十三点八除以 N 再乘百分之八十,把功率与电流的关系弄反了:功率增大,算出电流反而减小,与功率等于电压乘电流的关系矛盾;系数用十三点八当被除数也没有道理。
选项 D 错误。零点零五八乘 N 相当于用 N 乘零点八再除以十三点八,把效率乘在了分子上,方向弄反。效率越低意味着输入功率越大、电流越大,而这个式子算出的结果偏小,只有正确值的约零点六四倍。
应试要点
公式只有一条:输出功率先除以效率,再除以供电电压。十三点八伏这条线要记住零点零九一乘 N 安,交流二百二十伏那条线要记住零点零零五七乘 N 安,两条线相差约十六倍,正好等于两种电压之比。实际配电源、配导线时,按真机满功率电流留一倍以上余量。