什么是直流电与交流电?电流电流的直流与交流

作者:老电工2020年05月02日 06:47

有关直流电与交流电的知识,以电池为例,介绍直流电与交流电的产生原理,电池所产生的电流总是朝一个方向流动,所以叫做直流电,交流电则方向反之。

直流电与交流电的知识

什么是直流电与交流电?电流的直流与交流。

把一节电池的头(正极)对着另一节的尾(负极)装在手电筒中,手电筒就亮了:

如果倒过来,头对头或尾对尾,手电筒就不亮。这是因为电池所产生的电流总是朝一个方向流动,所以叫做直流电。

通过输电线或电缆送入家中的电,不是直流电,而是交流电。因为这种电流一会儿朝某个方向、一会儿又朝相反的方向流动。

尽管交流电"变化多端",但它比起直流电来,有一个最大的优点,就是可以使用变压器,根据需要来升高或降低交流电电压。因为发电厂产的电,都要输送到很远的地方,供用户使用。

电压越高,输送中损失越小。当电压升高到3.5万伏或22万伏,甚至高达50万伏时,输送起来就更加经济。无论什么地方要使用电,为适应其特定的用途,又都得把电压降低。例如家庭用电只要220伏,而工厂常用 380伏等。

直流电也有它的优点,在化学工业上,像电镀等,就非要直流电不可。开动电车,也是用直流电比较好。

为了适应各种电器的特定用途,也可把交流电变成直流电,这叫整流。一些半导体收音机或录音机上,都可用外接电源。

通过一个方块形装置,把交流电变成直流电来使用。这个降压和整流用的装置,叫电源变换器。

附,直流电和交流电的区别?

交流电即交变电流,大小和方向都随时间做周期性变化的电流。直流电则相反。电网公司一般使用交流电方式送电,但有高压直流电用于远距离大功率输电、海底电缆输电、非同步的交流系统之间的联络等

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,才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出比较,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:利用建立在电磁感应原理基础上的交流发电机可以很经济方便地把机械能(水流能、风能……)、化学能(石油、天然气……)等其他形式的能转化为电能;交流电源和交流变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;交流电可以方便地通过变压器升压和降压,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

①输送相同功率时,直流输电所用线材仅为交流输电的2/3~l/2

直流输电采用两线制,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,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(绝缘材料的介质损耗、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积大于或等于直流输电所用导线的截面积的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,线路走廊占地面积也少.

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,空载电容电流极为可观.一条200kV的电缆,每千米的电容约为0.2μF,每千米需供给充电功率约3×103kw,在每千米输电线路上,每年就要耗电2.6×107kw·h.而在直流输电中,由于电压波动很小,基本上没有电容电流加在电缆上.

③直流输电时,其两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.这两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,它两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,另一侧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威胁,需要更换开关.而直流输电中,由于采用可控硅装置,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.因此不必更换两侧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,当一极发生故障时,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障,必须全线停电.

注意:在直流输电系统中,只有输电环节是直流电,发电系统和用电系统仍然是交流电。

附2,交流电与直流电

交流电定义:强度与方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流,简称交流电。电流的方向、大小会随时间改变。发电厂的发电机是利用动力使发电机中的线圈运转,每转180°发电机输出电流的方向就会变换一次,因此电流的大小也会随时间做规律性的变化,此种电源就称为"交流电源"。简记为AC,如:家用电源。

直流电则是电流方向不呈时间做周期性变化的电流,则为直流。

直流分为交变直流、标准直流、脉冲直流等。

电池的以及开关电源输出的,一般认为是标准直流,而交变直流类似交流电,但他不呈周期变化,但电流方向会对调只是不是周期性的,而脉冲直流则为周期性的冲击电流,电流方向是一定的。

一般我们只考虑标准直流。

所以,直流电一般认为是标准直流。即类似电池输出的电交流电是有频率的,通常电网接入供电为50HZ(比如中国)或60HZ(比如美国),电压有110V(比如美国)和220V(比如中国)等。

交流电在中国以220V 50HZ接入送电,他的50HZ频率,可以使用普通的工频变压器(则一般的变压器)进行变压,比较方便,而直流电想变压,则需要用开关电源,而开关电源相当贵,所以对于电网公司来说,投入太大了。

此外,由于接入用户的电力,相电压(火零线之间的电压)为220V,线电压(两不同绕组的火线之间电压)为380V

而高压侧,一般变电台变压器输入电压为10KV(千伏)或20KV 35KV这3类为主,其中20KV最多。

由于高压输送,根据P=UI得知,功率一定时,电压越高电流则越小,而电流在导体能通过的能力,是由导体截面积决定的。

这样高压输送,意味着可以用更小的导线,节约成本。

正因为如此,所以交流50HZ 60HZ这些频率的交流送电,变压成本更低。所以更适合国情

但是,超高压,比如远距离送电,跨省的这些,都是直流输送,直流输送可以更加高效的利用导线的有效面积,主要是交流电纯在感抗而影响效率的。

但直流送电一般只用在远距离,比如西电东送,这样总体上看可以更加节约成本,但是两端需要建设整流设备以及逆变设备将交流变为直流以及将直流变为交流并网。

如果是断距离传输,则成本太高了,只适合长距离传输。

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