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交流电与直流电的区别及应用范围

时间:2018-05-12 19:40 来源:电工之家 手机版

交流电与直流电的区别及应用范围
直流电有正负极,交流电没有。直流电的发明者是爱迪生,交流电的发明者是特斯拉。
直流电

除了少数动物或闪电以外,电很少自然发生。在对电能产生的研究过程中,科学家发现电和磁场是相关的。电线附近的磁场导致电子沿着电线单方向流动,因为它们被磁极排斥和吸引。这是电池产生直流电的原理,这主要归功于美国发明家爱迪生在19世纪付出的努力和推广。

交流电

到了19世纪后期,另一位美国科学家尼古拉斯特拉开发出交流电,能传输不同电量。与沿着电线稳定运用磁性不同的是,他用旋转的磁铁。在磁性被导向一个方向时,电子流向正极,但在磁的方向翻转时,电子也随之改变方向。

电压

交流电与直流电的另一个区别是传输的能量不同。每块电池被设计成只产生一个电压水平,并且直流电不能传输的很远,因为会逐渐损失电能。发电厂发电机产生的交流电电压可以由另一种机制(变压器)施加上下压力。

变压器

变压器用于需要增加或降低电压的地方。例如,它们常见于电线杆。发电厂产生的电力电压很高,因此可以传送到很远的地方。然而,在电力到达住宅和其它建筑时必须降低电压才能用于家用电器或机器设备。可以通过适配器将直流电转变成交流电,如笔记本电脑上的电池等。

高压直流输电方式与高压交流输电方式相比,有明显的优越性.历史上仅仅由于技术的原因,对使得交流输电代替了直流输电。下面先就交流电和直流电的主要优缺点作了比较,从而说明它们各自在应用中的价值.
   交流电的优点主要表现在发电和配电方面:
  (1) 利用建立在电磁感应原理基础上的交流电机可以很经济方便地把机械能(水流能、风能�6�1�6�1�6�1….)、化学能(石油、天然气…)等其它形式的能转化为电能:838电子
  (2)  交流电源和交流変电站与同功率的直流电源和直流换流站相比,造价大为低廉:
  (3)交流电可以方便地通过変压器升压和降压,这给配送电能带来极大的方便.这是交流电与直流电相比所具有的独特优势.
   直流电的优点主要在输电方面:
  ①  送相同功率时,直流输电所用线材仅为交流输电的2/3~1/2
直流输电采用网线制,以大地或海水作回线,与采用三线制三相交流输电相比,在输电线载面积相同和电流密度相同的条件下,即使不考虑趋肤效应(skin depth effect),也可以输送 相同的电功率,而输电线和绝缘材料可节约1/3.
   如果考虑到趋肤效应和各种损耗铯缘材料的介质损耗、磁感应的涡流损耗、架空线的电晕损耗等),输送同样功率交流电所用导线截面秧大于或等于直流输电所用导线的截面秧的1.33 倍.因此,直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半.同时,直流输电杆塔结构也比同容量的三相交流输电简单,线路走廊占地面秧也少.
  ②在电缆输电线路中,直流输电没有电容电流产生,而交流输电线路存在电容电流,引起损耗.
在一些特殊场合,必须用电缆输电.例如高压输电线经过大城市时,采用地下电缆:输电线经过海峡时,要用海底电缆.由于电缆芯线与大地之间构成同轴电容器,在交流高压输线路中,
  空载电答电流极为可观。一条200Kv电缆,每千米的电答约为0. 2 uf,每千米需供给充电功率约3 X l03Kw,在每千米输电线路上,每年就要耗电2. 6 X 107kw.h.而在直流输电中,由于电 压波动很小,墓本上没有电容电流加在电缆上.
   ③直流输电时,其网侧交流系统不需同步运行,而交流输电必须同步运行:交流远距离输电时,电流的相位在交流输电系统的两端会产生显著的相位差:并网的各系统交流电的频率虽然 规定统一为50HZ,但实际上常产生波动.这网种因素引起交流系统不能同步运行,需要用复杂庞大的补偿系统和综合性很强的技术加以调整,否则就可能在设备中形成强大的循环电流损 坏设备,或造成不同步运行的停电事故在技术不发达的国家里,交流输电距离一般不超过300km而直流输电线路互连时,它网端的交流电网可以用各自的频率和相位运行,不需进行同 步调整.
   ④直流输电发生故障的损失比交流输电小:两个交流系统若用交流线路互连,则当一侧系统发生短路时,另一则要向故障一侧输送短路电流.因此使两侧系统原有开关切断短路电流的能 力受到烕胁,需要更换开关.而直流输电中,由于采用可控硅装晋,电路功率能迅速、方便地进行调节,直流输电线路上基本上不向发生短路的交流系统输送短路电流,故障侧交流系统 的短路电流与没有互连时一样.因此不必更换原有开关及载流设备.
  在直流输电线路中,各级是独立调节和工作的,彼此没有影响.所以,当一级发生故障时,只需停运故障极,另一极仍可输送不少于一半功率的电能.但在交流输电线路中,任一相发生 永久性故阵,必须全线停电。