为什么在打开白炽灯开关的一瞬间其灯丝容易熔断？ 第1页

题主的这个问题与我在工作中的两次经历有点关系。

第一次经历：

某日，电工班的班长来办公室找我，说厂里的照明灯灯泡（200W）大量烧毁，能不能想个办法，减少灯泡的损失量，降低成本。

我到电工班去了解情况，看了拆下来的坏灯泡，发现灯泡除去漏气和破损之外，烧毁损坏有两种情况：第一种就是题主所说的送电时烧毁，第二种是点燃后烧毁。从电工班巡视记录看，第一种情况的损坏率远大于第二种情况。

我把若干只灯泡敲碎，取下灯丝到实验室，在观察金相组织的显微镜下，能看到断点都存在熔融现象。这说明，灯丝的烧毁的确是因为局部过热而熔断。

我们知道，灯丝其实就是电阻丝，材质一般为钨丝。灯丝其实是很长的，制造时将它绕成螺旋状再安装到支架上。

我们还知道，电阻公式为：，这里的ρ0是零摄氏度时材料的电阻率，α是电阻温度系数， θ是温度。

温度越高，电阻就越大。一般地，灯丝从常温升至工作状态，它的电阻会增加4倍。

白炽灯其实是利用灯丝通过电流加热高温出现的发光现象。

另外，灯丝的直径并不均匀，存在粗细现象。当通过一定电流后，灯丝细的地方会比粗的地方温度更高。

温度升高需要一定的时间，也即存在过渡过程，过渡时间依灯具的不同而不同。对于白炽灯，过渡过程大约为几十毫秒；对于钠灯，过渡过程可能长达1分钟，甚至更长。

所以，送电伊始，灯丝电阻小，在灯丝最细处，完全可能存在局部过热现象。

由于灯丝在使用过程中，它的温度很高，在2000度左右。白炽灯点燃后，钨丝会升华，使得灯丝越来越细。最后的结果就是在某次送电时，灯丝最细处熔断。

所以，在国家标准GB50054《低压配电设计规范》中，规定照明开关的配备必须考虑到送电初始时刻的冲击电流。

那么解决的办法是什么？

两个办法：

第一：送电后，在2秒钟时间内电压只加载到额定值的一半，即100V左右；

第二：点燃后，白炽灯的工作电压控制在200V，使得灯丝的温度在1900度左右。此工作电压可调，从100V到220V分档调节。

这样一来，虽然照度略小，但完全不影响夜间照明。

我设计了一个很小的也很便宜的电子装置，实现上述功能。大面积使用后，极大地提高了白炽灯的工作寿命。

不过，这已经是很久以前我在老国企所经历的事情。眼下，白炽灯已经绝迹，应当都换成既节能又美观的照明灯具了吧。我早已离开这家老国企，不知道现在如何。

第二次经历：

看过我写的帖子的知友们，一定记得我设计的钢化玻璃电炉。电炉的功率是1000kW，配套的电力变压器是1250kVA的。电炉内的炉丝是铁铬铝Gr25Al5，含铁达70%。炉温800摄氏度。

此电炉一旦启用，一个工作周期是一个月。据操作人员告诉我，当电炉再次升温时很容易断炉丝，而换炉丝需要半天的时间，再加上降温过程，对生产产生很大的影响。

于是我来到电炉旁检查炉丝断掉的情况，发现原因很简单：就是题主描述的现象：电炉丝在常温下电阻阻值较小，而电压不变，于是流过电炉丝的电流较大，于是炉丝较脆弱的地方就会因为局部高温而断裂。

电炉丝在使用前，上车床弯绕加工成类似弹簧的电炉炉丝元件。

我们知道，电炉升温当然需要时间，炉丝也不例外，它和炉体一起升温。

但对于电炉炉丝元件来说，它的局部温度高于平均温度是完全可能的。这些局部温度较高的点一般就是炉丝元件的薄弱点。例如弯绕的特别紧密处，炉丝直径较细处，炉丝材料电阻率较高处等等。

于是送电后，这些薄弱点就成为炉丝潜在的折断点。待炉丝使用了一段时间后，一旦出现电流冲击，则这些薄弱点就会断裂。

那么解决的办法是什么呢？

因为电炉的升温功率P与炉温有关系，而炉温是受到测控系统控制的，它按PID曲线（比例、积分和微分）实施控制。

另外，炉丝材料在低温时硬度很大，同时又非常脆，很容易断裂。当炉内温度上升后，炉丝会有一定程度的软化，抵御折断的能力自然也加强了。

我修改了自控系统的控制程序，在升温初期，让电流缓慢地增加，让炉丝躲过危险期。待电炉的温度升到一定水平后，再让测控系统按PID策略实施加速升温。

这样处理后，效果良好，炉丝很少折断了。

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这两件事情，第一件与题主的主题直接相关，第二件则有一些关系，但两件事都与电热丝的发热有关。

同时，我们也看到，任何一件事情，只要认真去做，细致地解析问题，就一定能得到完美的结果。

另外，照明灯具的寿命，还与电网谐波密切相关。由于此内容与题主的主题无关，此处略去。

最后给个针对题主主题的结论：

初中老师的说法接近实情，但高中老师的说法则是错误的。

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看到这篇帖子被日报转载，同时在回答区和评论区也有些不同意见，我来补充一下：

当年我就职的这家老国企，是从事于玻璃制造的。厂区面积很大，人员众多，有近5万职工。厂内分为三个区域：第一个区域是平板玻璃制造，一条浮法玻璃生产线；第二个区域是玻璃纤维制造生产线，将玻璃抽丝并织纺成玻璃布，用作玻璃钢的材料；第三个区域是玻璃马赛克和钢化玻璃生产线。

工厂配有火车专线，用以运输大宗的重油、海砂和其它原料，以及运走玻璃产品。

厂区比邻电厂，由电厂直接引三条专线供电。全厂的供电当然也就分为三大块。其中浮法玻璃生产线的耗电量最大，玻璃纤维次之。

从供电情况看，浮法玻璃生产线的情况最好，电压和电流波形完整；钢化玻璃生产线因为有大功率电炉的原因，配套的调功器晶闸管有过零触发的，也有移相触发的，虽然感性负载少，但电流和电压波形畸变严重，存在大量的谐波。

最严重的就是玻璃纤维生产线，因为有大量的抽丝机，均采用晶闸管移相触发控制玻璃液温度，电压和电流波形畸变十分严重，三次谐波和五次谐波十分明显。

我们再来看照明情况：

在整个厂区内，照明灯分为两类，一类是长明灯，安装在走廊等阴暗处；另一类就是道路的夜间照明。

从统计看，长明灯的损坏率最小，而普通道路照明灯的损坏率较高；浮法玻璃生产线的照明灯具损坏较小，玻璃纤维区域的照明灯具损坏严重；钢化玻璃和马赛克区域的照明灯具损坏居中。

从统计结果看：

1）长明灯损坏很少，可以判断白炽灯的烧毁与感性负载基本没有关系。

2）白炽灯的损坏明显与谐波含量有关。

不但如此，玻璃纤维区域的电动机损坏也十分严重。该区域有一个电工班，任务就是维修电机。

3）从道路照明白炽灯的损坏率远大于长明灯来看，频繁的送电与断电，对白炽灯的损害起到关键作用。

看的出来，本帖的主要内容其实就是第三条的具体阐述而已。

由于厂内的电动机损毁太过严重，并且电缆发热、控制设备的不稳定性以及照明灯具的损坏也无法容忍，厂内专门停产维修，改造供电方式，采取对应的谐波抑制措施；同时对厂内的各种配电设备和控制设备，以及DCS和SCADA控制系统，也都做了改造和升级。

照明灯具的改造也属于其中的一部分，重点就是加装我设计的小电路。

此次改造颇有名气，不知道有多少篇论文也从中总结出来。我曾经写过两篇论文，其一就是照明灯具的改造。

通过这段文字的说明，我相信，坚持感性负载会影响到白炽灯工作状态的知友，应当会有一定的认识了。

谢谢大家！