摘要: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,,就表現(xiàn)出負(fù)電或正電。電壓有規(guī)則的運動,,就產(chǎn)生電流,。
如果在一個電路中,電荷沿著一個不變的方向流動,,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度的變化作周期性的變化時,,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
交流電有幾個主要的特色點:便于變壓,、經(jīng)濟方便、安全性高,。
眾所周知,,輸送電力時,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,高壓對用戶來說既危險又不方便,,對發(fā)電廠來說則必須大大提高發(fā)電機的轉(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問題,它能夠方便的實現(xiàn)升壓和降壓,,傳輸?shù)臅r候,,使用高壓,日常使用的時候,,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)電機可以很經(jīng)濟方便地把機械能、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)勢特點
直流電有兩大核心的優(yōu)勢點: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。在一些特殊場合,,必須用電纜輸電,。例如高壓輸電線經(jīng)過大城市時,采用地下電纜,;輸電線經(jīng)過海峽時,,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)勢在于發(fā)電和配電方面,而直流電優(yōu)勢主要在于輸電方面,。也正是因為他們的優(yōu)勢各不相同,,最終導(dǎo)致一百多年前,當(dāng)電這個神奇的東西剛被發(fā)現(xiàn)時,,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)測了,。給大家推薦一款在線式的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置E8000,,由周立功致遠電子研發(fā),可以全方位監(jiān)測電能質(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)測裝置E8000