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为什么 iPhone 的说明书中规定“电源适配器仅限海拔 2000m 以下安全使用”?

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李秋月·0.00

2016-06-26提问

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这是一个所有开关电器都必须面对的绝缘散热的问题。
1)随着海拔的升高空气击穿电压降低
       开关电器(包括家用电器和低压电器),导电材料和触头之间的绝缘介质一般都是空气,空气的绝缘能力(空气的击穿电压)是在产品的设计中需要重点关注的问题。
       早在1889年,著名科学家巴申(Paschen)就从实验中总结出多种气体的击穿特性。
       我们来看下图(摘自《低压开关电器手册》:

图中,纵坐标是击穿电压,横坐标是压强与电极间隙的乘积。
       我们发现,对于特定气体而言,它的击穿电压与pd有很密切的关系,并且存在最小值。当pd大于或者小于它的最小值时,击穿电压降随之升高。
       由此可见:如果加大电极间隙的气压,或者将间隙抽成真空,都能提高气体的击穿电压。
2)海拔越高,空气越稀薄,电器的散热能力也越差
3)海拔越高,宇宙射线(包括紫外线)越强,空气也越容易出现非自持性放电
       如上图所示,有关气体放电的曲线,蓝色的区域就是非自持放电区域,C点的电压就是击穿电压。
结论:

       鉴于以上三个原因,国家标准中把海拔2000米定为限制值。一般的电器在2000米以下使用不会有任何问题,之上使用就要降容。


问题的引申:

在高海拔应用环境,何种电器需要降容,主要是由其绝缘能力、散热能力和灭弧能力决定的,大致可归纳为:

1.带有电机的电器,由于电机的线圈需要散热,而高原地区散热困难,因此电机类电器需要降容。
2.带有控制触点的开关电器(断路器、继电器和接触器等),由于触头灭弧困难,因此需要降容。
3.对于照明灯,由于灯具的发光器件一般都是密封在玻璃管内,与气压无关,因此照明灯具无需降容。
4.因为高原地区散热困难,电缆也需要降容。
5.所以许多小电器,特别是手机充电器,满足短时工作制的工作条件(电器短暂地使用,它的温度不会升高到长期使用温度,而停用时间又很长,使得温度降低到环境温度),因此电器的“高原反应”不是很明显。

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2016-06-29回答

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