定義
直流電,是指方向不隨時(shí)間發(fā)生變化的電流。
交流電,是指大小和方向都發(fā)生周期性變化的電流。
交流電
交流電(alternaTIng current),簡(jiǎn)稱為AC。交流電也稱“交變電流”,簡(jiǎn)稱“交流”。電流方向隨時(shí)間作周期性變化的為交流電。它的最基本的形式是正弦電流。當(dāng)法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)后,產(chǎn)生交流電流的方法則被法拉第同時(shí)發(fā)現(xiàn),法拉第因此被譽(yù)為“交流電之父”。
早期的交流發(fā)電機(jī)成品由麥可·法拉第與波利特·皮克西等人開(kāi)發(fā)出來(lái)。其中,波利特·皮克西Hippolyte Pixii于1832年基于麥可·法拉第Michael Faraday的原理制造了世界上首臺(tái)交流電機(jī)。
直流電
“直流電”(Direct Current,簡(jiǎn)稱DC),又稱“恒流電”,恒定電流是直流電的一種,是大小和方向都不變的直流電,它是由愛(ài)迪生發(fā)現(xiàn)的。1747年,美國(guó)的富蘭克林根據(jù)實(shí)驗(yàn)提出電荷守恒定律,并且定義了正電和負(fù)電的術(shù)語(yǔ)。
恒定電流是指大?。妷焊叩停┖头较颍ㄕ?fù)極)都不隨時(shí)間(相對(duì)范圍內(nèi))而變化,比如干電池。脈動(dòng)直流電是指方向(正負(fù)極)不變,但大小隨時(shí)間變化,比如:我們把50Hz的交流電經(jīng)過(guò)二極管整流后得到的就是典型脈動(dòng)直流電,半波整流得到的是50Hz的脈動(dòng)直流電,如果是全波或橋式整流得到的就是100Hz的脈動(dòng)直流電,它們只有經(jīng)過(guò)濾波(用電感或電容)以后才變成平滑直流電,當(dāng)然其中仍存在脈動(dòng)成分(稱紋波系數(shù)),大小視濾波電路的濾波效果。
交流電和直流電的區(qū)別
以正弦交流電應(yīng)用最為廣泛,且其他非正弦交流電一般都可以經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)處理后,化成為正弦交流電的疊加。正弦電流(又稱簡(jiǎn)諧電流),是時(shí)間的簡(jiǎn)諧函數(shù)。
當(dāng)閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈里就產(chǎn)生大小和方向作周期性改變的正弦交流電。
直白地說(shuō)交流就是220V的電 直流就是干電池的電。
交流電即交變電流,大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流。直流電則相反。電網(wǎng)公司一般使用交流電方式送電,但有高壓直流電用于遠(yuǎn)距離大功率輸電、海底電纜輸電、非同步的交流系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)等 。
高壓直流輸電方式與高壓交流輸電方式相比,有明顯的優(yōu)越性.歷史上僅僅由于技術(shù)的原因,才使得交流輸電代替了直流輸電.下面先就交流電和直流電的主要優(yōu)缺點(diǎn)作出比較,從而說(shuō)明它們各自在應(yīng)用中的價(jià)值.
交流電的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在發(fā)電和配電方面:
利用建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)上的交流發(fā)電機(jī)可以很經(jīng)濟(jì)方便地把機(jī)械能(水流能、風(fēng)能……)、化學(xué)能(石油、天然氣……)等其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能;交流電源和交流變電站與同功率的直流電源和直流換流站相比,造價(jià)大為低廉;交流電可以方便地通過(guò)變壓器升壓和降壓,這給配送電能帶來(lái)極大的方便.這是交流電與直流電相比所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì).
直流電的優(yōu)點(diǎn)主要在輸電方面:
①輸送相同功率時(shí),直流輸電所用線材僅為交流輸電的2/3~l/2,直流輸電采用兩線制,以大地或海水作回線,與采用三線制三相交流輸電相比,在輸電線載面積相同和電流密度相同的條件下,即使不考慮趨膚效應(yīng),也可以輸送相同的電功率,而輸電線和絕緣材料可節(jié)約1/3. 如果考慮到趨膚效應(yīng)和各種損耗(絕緣材料的介質(zhì)損耗、磁感應(yīng)的渦流損耗、架空線的電暈損耗等),輸送同樣功率交流電所用導(dǎo)線截面積大于或等于直流輸電所用導(dǎo)線的截面積的1.33倍.因此,直流輸電所用的線材幾乎只有交流輸電的一半.同時(shí),直流輸電桿塔結(jié)構(gòu)也比同容量的三相交流輸電簡(jiǎn)單,線路走廊占地面積也少.
?、谠陔娎|輸電線路中,直流輸電沒(méi)有電容電流產(chǎn)生,而交流輸電線路存在電容電流,引起損耗.
在一些特殊場(chǎng)合,必須用電纜輸電.例如高壓輸電線經(jīng)過(guò)大城市時(shí),采用地下電纜;輸電線經(jīng)過(guò)海峽時(shí),要用海底電纜.由于電纜芯線與大地之間構(gòu)成同軸電容器,在交流高壓輸線路中,空載電容電流極為可觀.一條200kV的電纜,每千米的電容約為0.2μF,每千米需供給充電功率約3×103kw,在每千米輸電線路上,每年就要耗電2.6×107kw·h.而在直流輸電中,由于電壓波動(dòng)很小,基本上沒(méi)有電容電流加在電纜上.
③直流輸電時(shí),其兩側(cè)交流系統(tǒng)不需同步運(yùn)行,而交流輸電必須同步運(yùn)行.交流遠(yuǎn)距離輸電時(shí),電流的相位在交流輸電系統(tǒng)的兩端會(huì)產(chǎn)生顯著的相位差;并網(wǎng)的各系統(tǒng)交流電的頻率雖然規(guī)定統(tǒng)一為50HZ,但實(shí)際上常產(chǎn)生波動(dòng).這兩種因素引起交流系統(tǒng)不能同步運(yùn)行,需要用復(fù)雜龐大的補(bǔ)償系統(tǒng)和綜合性很強(qiáng)的技術(shù)加以調(diào)整,否則就可能在設(shè)備中形成強(qiáng)大的循環(huán)電流損壞設(shè)備,或造成不同步運(yùn)行的停電事故.在技術(shù)不發(fā)達(dá)的國(guó)家里,交流輸電距離一般不超過(guò)300km而直流輸電線路互連時(shí),它兩端的交流電網(wǎng)可以用各自的頻率和相位運(yùn)行,不需進(jìn)行同步調(diào)整.
④直流輸電發(fā)生故障的損失比交流輸電?。畠蓚€(gè)交流系統(tǒng)若用交流線路互連,則當(dāng)一側(cè)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí),另一側(cè)要向故障一側(cè)輸送短路電流.因此使兩側(cè)系統(tǒng)原有開(kāi)關(guān)切斷短路電流的能力受到威脅,需要更換開(kāi)關(guān).而直流輸電中,由于采用可控硅裝置,電路功率能迅速、方便地進(jìn)行調(diào)節(jié),直流輸電線路上基本上不向發(fā)生短路的交流系統(tǒng)輸送短路電流,故障側(cè)交流系統(tǒng)的短路電流與沒(méi)有互連時(shí)一樣.因此不必更換兩側(cè)原有開(kāi)關(guān)及載流設(shè)備.
在直流輸電線路中,各級(jí)是獨(dú)立調(diào)節(jié)和工作的,彼此沒(méi)有影響.所以,當(dāng)一極發(fā)生故障時(shí),只需停運(yùn)故障極,另一極仍可輸送不少于一半功率的電能.但在交流輸電線路中,任一相發(fā)生故障,必須全線停電.
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