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[導(dǎo)讀]在電網(wǎng)系統(tǒng)中,存在著兩種大家都熟知的電流方式,分別是交流和直流。初中階段,我們就開始學(xué)習(xí)直流,但是,我們?nèi)粘I钪校瑓s是經(jīng)常使用交流,為何電網(wǎng)偏愛交流?讓我們一

在電網(wǎng)系統(tǒng)中,存在著兩種大家都熟知的電流方式,分別是交流和直流。初中階段,我們就開始學(xué)習(xí)直流,但是,我們?nèi)粘I钪?,卻是經(jīng)常使用交流,為何電網(wǎng)偏愛交流?讓我們一起來學(xué)習(xí)一下吧!


交流與直流的緣起
電荷是物質(zhì)的固有屬性。通常,物體中的正、負(fù)電荷數(shù)量是相等的,一旦物體失去或者得到一些電子時(shí),就表現(xiàn)出負(fù)電或正電。電壓有規(guī)則的運(yùn)動(dòng),就產(chǎn)生電流。


如果在一個(gè)電路中,電荷沿著一個(gè)不變的方向流動(dòng),這就是直流電,比如電池提供的電流。


當(dāng)電路中的電流隨著方向和強(qiáng)度的變化作周期性的變化時(shí),稱其為交流?,F(xiàn)代發(fā)電廠生產(chǎn)的電能都是交流電,家庭用電和工業(yè)動(dòng)力用電也都是交流電。


圖1 交流電波形圖


圖2 直流電波形圖


交流的特色之處
交流電有幾個(gè)主要的特色點(diǎn):便于變壓、經(jīng)濟(jì)方便、安全性高。


眾所周知,輸送電力時(shí),電流應(yīng)該盡可能地小而電壓應(yīng)該盡可能地高,以降低因發(fā)熱而損耗的電能。但是,高壓對(duì)用戶來說既危險(xiǎn)又不方便,對(duì)發(fā)電廠來說則必須大大提高發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,這在技術(shù)上非常困難。使用交流電就可以很好地解決這個(gè)問題,它能夠方便的實(shí)現(xiàn)升壓和降壓,傳輸?shù)臅r(shí)候,使用高壓,日常使用的時(shí)候,調(diào)節(jié)到低壓。


此外,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)更為低廉。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、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。交流電的安全性也很高,如果電網(wǎng)斷電,采用交流電的網(wǎng)路電壓可瞬間降為零,從而避免造成額外的傷害。


圖3交流變壓原理展示


直流的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)
直流電有兩大核心的優(yōu)勢(shì)點(diǎn):節(jié)省輸電材料、降低輸電能量損耗。


直流輸電采用兩線制,以大地或海水作回線,與三相交流輸電相比,在輸電線截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。


直流輸電能量損耗更小。在一些特殊場(chǎng)合,必須用電纜輸電。例如高壓輸電線經(jīng)過大城市時(shí),采用地下電纜;輸電線經(jīng)過海峽時(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,在交流高壓輸電線路中,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,基本上沒有電容電流加在電纜上。


圖4云南~廣東800KV直流輸電工程展示


小結(jié):為何電網(wǎng)總偏愛交流
從上文的分析,我們能夠看到,交流和直流各有特色之處,交流電的主要優(yōu)勢(shì)在于發(fā)電和配電方面,而直流電優(yōu)勢(shì)主要在于輸電方面。也正是因?yàn)樗麄兊膬?yōu)勢(shì)各不相同,最終導(dǎo)致一百多年前,當(dāng)電這個(gè)神奇的東西剛被發(fā)現(xiàn)時(shí),以愛迪生為代表的直流電沒能像以特斯拉為代表的交流電一樣,在我們的生活中被廣泛運(yùn)用。


當(dāng)然,即便是我們今天廣泛使用的交流電,也還是有著很多的電能質(zhì)量問題,比如諧波問題,三相不平衡問題等,那么,就需要專門的儀器來監(jiān)測(cè)了。給大家推薦一款在線式的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置E8000,由周立功致遠(yuǎn)電子研發(fā),可以全方位監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量相關(guān)的參數(shù),不信你可以試試!

圖5電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置E8000

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