交流電和直流電(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘要現(xiàn)如今，交流電和直流電的使用涉及到人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的方方面面，交流電和直流電擁有各自的優(yōu)缺點，適用于生活中的不同方面，有各自的歷史背景和發(fā)展前景。本論文由交流和直流電的定義和區(qū)別入手，詳細闡述兩者在產(chǎn)生、傳輸、應用、歷史等多方面內(nèi)容，包括當今的使用和發(fā)展前景。關鍵詞區(qū)別、產(chǎn)生、傳輸、利用、歷史1、 直流電和交流電的產(chǎn)生（一）直流電主要通過三種途徑產(chǎn)生：1、各種電池產(chǎn)生直流電。如干電池，蓄電池，太陽能電池等提供的都是直流電。2、直流發(fā)電機直接發(fā)出直流電。這種發(fā)電機上有換向器，發(fā)出來的就是直流電。3、交流電通過整流得到直流電。這種種方法應用最多。 （二）交流電的產(chǎn)生如

2、今交流電的發(fā)電方式主要通過化學燃料燃燒、潮汐能、生物質(zhì)能等轉化為發(fā)電機轉子的機械能，轉子轉動切割磁感線產(chǎn)生交變電流。2、 區(qū)別（1） 定義直流電，是指大小和方向都不隨時間而變化的電流；交流電是指大小和方向都隨時間做周期性變化的電流。（二）損耗直流電的傳輸損耗大,所以不適合長距離傳輸, 交流電的傳輸損耗小,所以適合長距離傳輸, 使用 直流電電壓穩(wěn)定,無白躁聲,故適於電子產(chǎn)品使用(例如電視機,收音機電腦等), 交流電要經(jīng)過整流/開關電源等變成直流電才能供電子產(chǎn)品使用。（三）測量a)用數(shù)字萬能表測量,分別用20V交流電壓及20V直流電壓檔測量,結果會不一樣。b

3、)簡單測量法:用感應電筆(非普通用電筆)放在電線包皮外,12交流電仍會有顯示,12V直流無法顯示,。（四） 安全  12V直流電比12V交流電對人體更安全,人體電阻降低情況時,12V交流電仍有可能會電死人,12V直流電不會電死人。（五）圖型  直流電的圖型(電壓)是一條直線(可以說頻率為0Hz),電壓恒定(理想情況時),  交流電的電壓圖型是正弦曲線(波浪型)(理想情況時),電壓周期性,在每一時刻都不一樣。（六）優(yōu)缺點1、交流電的優(yōu)點主要表現(xiàn)在發(fā)電和配電方面：利用建立在電磁感應原理基礎上的交流發(fā)電機可以很經(jīng)濟方便地把機械能（水流能、風能）、化學能（石油、

4、天然氣）等其他形式的能轉化為電能；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，造價大為低廉；交流電可以方便地通過變壓器升壓和降壓，這給配送電能帶來極大的方便這是交流電與直流電相比所具有的獨特優(yōu)勢。交流電可以方便地變換電壓；交流電機在結構上也比直流電機簡單；在需要直流的地方還可以很方便地采用電子整流裝置。2、直流電的優(yōu)點：輸送相同功率時，直流輸電所用線材僅為交流輸電的23l2 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，也可以輸送相同的電功率，而輸電線和絕緣材料可節(jié)約13如果考慮到趨膚效

5、應和各種損耗（絕緣材料的介質(zhì)損耗、磁感應的渦流損耗、架空線的電暈損耗等），輸送同樣功率交流電所用導線截面積大于或等于直流輸電所用導線的截面積的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，直流輸電桿塔結構也比同容量的三相交流輸電簡單，線路走廊占地面積也少在電纜輸電線路中，直流輸電沒有電容電流產(chǎn)生，而交流輸電線路存在電容電流，引起損耗直流輸電時，其兩側交流系統(tǒng)不需同步運行，而交流輸電必須同步運行。交流遠距離輸電時，電流的相位在交流輸電系統(tǒng)的兩端會產(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，但實際上常產(chǎn)生波動。這兩種因素引起交流系統(tǒng)不能同步運行，需要用復雜龐大

6、的補償系統(tǒng)和綜合性很強的技術加以調(diào)整，否則就可能在設備中形成強大的循環(huán)電流損壞設備，或造成不同步運行的停電事故。在技術不發(fā)達的國家里，交流輸電距離一般不超過300km而直流輸電線路互連時，它兩端的交流電網(wǎng)可以用各自的頻率和相位運行，不需進行同步調(diào)整。直流輸電發(fā)生故障的損失比交流輸電小。兩個交流系統(tǒng)若用交流線路互連，則當一側系統(tǒng)發(fā)生短路時，另一側要向故障一側輸送短路電流。因此使兩側系統(tǒng)原有開關切斷短路電流的能力受到威脅，需要更換開關。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，故障側交流系統(tǒng)的短路電流與沒有互連時一樣。

7、因此不必更換兩側原有開關及載流設備。在直流輸電線路中，各級是獨立調(diào)節(jié)和工作的，彼此沒有影響。所以，當一極發(fā)生故障時，只需停運故障極，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)生永久性故障，必須全線停電。5直流電更容易儲存，尤其使用現(xiàn)代化的UPS，加入蓄電池作為后備失電保護，可以控制直流電和交流電相互逆變整流為我所用，更加智能方便。6直流電在整流和逆變的過程中，容易產(chǎn)生諧波，污染電能質(zhì)量，這是它的大缺點。3、 分配4、 傳輸（1） 高壓交流輸電交流輸電線路中流動的是交流電流，由于電流發(fā)生規(guī)律性變化，加上交流電系統(tǒng)中會出現(xiàn)無功功率，占用線路容量，所以在線路上的損耗比較大，但交

8、流電能夠通過變壓器很方便地改變電壓，成本較低，所以廣泛用于供電、配電和送電整個輸電范圍。特高壓交流輸電是指1000千伏及以上的交流輸電，具有輸電容量大、距離遠、損耗低、占地少等突出優(yōu)勢。電力系統(tǒng)和輸電規(guī)模的擴大，世界高新技術的發(fā)展，推動了特高壓輸電技術的研究。百萬伏級交流線路單回的輸送容量超過5000MW，且具有明顯的經(jīng)濟效益和可靠性，作為中、遠距離輸電的基干線路，將在電網(wǎng)的建設和發(fā)展中起重要的作用。（2） 高壓直流輸電高壓直流輸電是將三相交流電通過換流站整流變成直流電，然后通過直流輸電線路送往另一個換流站逆變成三相交流電的輸電方式。它基本上由兩個換流站和直流輸電線組成， 兩個換流站與兩端的交

9、流系統(tǒng)相連接。在一個高壓直流輸電系統(tǒng)中，電能從三相交流電網(wǎng)的一點導出，在換流站轉換成直流，通過架空線或電纜傳送到接受點;直流在另一側換流站轉化成交流后，再進入接收方的交流電網(wǎng)。高壓直流輸電用于遠距離或超遠距離輸電，因為它相對傳統(tǒng)的交流輸電更經(jīng)濟。應用高壓直流輸電系統(tǒng)，電能等級和方向均能得到快速精確的控制，這種性能可提高它所連接的交流電網(wǎng)性能和效率，直流輸電系統(tǒng)已經(jīng)被普遍應用。直流輸電線造價低于交流輸電線路但換流站造價卻比交流變電站高得多。一般認為架空線路超過600-800km，電纜線路超過40-60km直流輸電較交流輸電經(jīng)濟。隨著高電壓大容量可控硅及控制保護技術的發(fā)展，換流設備造價逐漸降低直流

10、輸電近年來發(fā)展較快。高壓直流輸電的優(yōu)點是不增加系統(tǒng)的短路容量，便于實現(xiàn)兩大電力系統(tǒng)的非同期聯(lián)網(wǎng)運行和不同頻率的電力系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng);利用直流系統(tǒng)的功率調(diào)制能提高電力系統(tǒng)的阻尼，抑制低頻振蕩，提高并列運行的交流輸電線的輸電能力。它的主要缺點是直流輸電線路難于引出分支線路絕大部分只用于端對端送電。實現(xiàn)多端直流輸電系統(tǒng)的主要技術困難是各種運行方式下的線路功率控制問題。目前，一般認為三端以上的直流輸電系統(tǒng)技術上難實現(xiàn)經(jīng)濟合理性待研究。5、 利用（一）交流電的應用在現(xiàn)代日常生產(chǎn)生活中，廣泛地使用著交流電。主要原因是與直流電相比，交流電在產(chǎn)生、輸送和使用方面具有明顯的優(yōu)點和重大的經(jīng)濟意義。例如在遠距離輸電時，采

11、用較高的電壓可以減少線路上的損失。對于用戶來說，采用較低的電壓既安全又可降低設備的絕緣要求。這種電壓的升高和降低，在交流供電系統(tǒng)中可以很方便而又經(jīng)濟地由變壓器來實現(xiàn)。此外，異步電動機比起直流電動機來，具有構造簡單、價格便宜，運行可靠等優(yōu)點。交流電的來源大致有兩類，一類是由機械振動或其他非電信號轉換為電振蕩，如傳聲器將聲音變?yōu)殡娬袷?，壓電晶體把機械振動變?yōu)殡娬袷幍龋硪活悇t是交流發(fā)電機電子振蕩器，作為能源使用的都是屬于后一類型。電力網(wǎng)中所用的交流電源都是利用電磁感應的原理制成的,稱為交流發(fā)電機。這種將機械能轉換為電能的裝置產(chǎn)生交流電，由于受到機械結構強度的限制，其轉速不能太高，因此頻率也就不可能

12、很高,一般限于10000赫以下。為了獲得更高頻率的交流電源，可以采用電子振蕩器。廣播電臺、高頻感應加熱、電磁振動臺、聲吶等裝置上所需用的較高頻率交流電源就屬這一類（見電磁振蕩和電諧振）。目前，在動力方面,絕大部分電力網(wǎng)都是交流的,因為交流電可以方便地變換電壓；交流電機在結構上也比直流電機簡單；在需要直流的地方還可以很方便地采用電子整流裝置。在信息傳輸方面也時常用到交流電，例如載波通信的載波電流就是交流電。（3） 直流電的應用1、在直接面向用戶的低壓系統(tǒng)中尤其220V和110V甚至更低的便攜式電器設備上，多使用穩(wěn)定的直流電；弱電控制系統(tǒng)尤其變電站的二次系統(tǒng)，信號回路及控制回路均采用了直流電控制（

13、這里面也有一個蓄電池儲能防止全站失電的原因）。2、直流電不存在系統(tǒng)穩(wěn)定的問題，近年來尤其作為兩個大電網(wǎng)系統(tǒng)的互聯(lián)而得到廣泛應用。3、在日常生活中，由“電池”提供的電流，就是直流電。電池有極性，分正極與負極。直流輸電以其輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點受到電力部門的歡迎，在中國將有進一步應用的前景。六、開發(fā)歷史在早期，工程師們主要致力于研究直流電，發(fā)電站的供電范圍也很有限，而且主要用于照明，還未用作工業(yè)動力。例如，1882年愛迪生電氣照明公司（創(chuàng)建于1878年）在倫敦建立了第一座發(fā)電站，安裝了三臺110伏“巨漢”號直流發(fā)電機，這是愛迪生于1880年研制的，這種發(fā)電機可以為1500個16瓦

14、的白熾燈供電。 但是隨著科學技術和工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要，電力技術在通信、運輸、動力等方面逐漸得到廣泛應用，社會對電力的需求也急劇增大。由于用戶的電壓不能太高，因此要輸送一定的功率，就要加大電流（PIU）。而電流愈大，輸電線路發(fā)熱就愈厲害，損失的功率就愈多；而且電流大，損失在輸電導線上的電壓也大，使用戶得到的電壓降低，離發(fā)電站愈遠的用戶，得到的電壓也就愈低。直流輸電的弊端，限制了電力的應用，促使人們探討用交流輸電的問題。愛迪生雖然是一個偉大的發(fā)明家，但是他沒有受過正規(guī)教育，缺乏理論知識，難以解決交流電涉及到的數(shù)學運算，阻礙了他對交流電的理解，所以在交、直流輸電的爭論中，成了保守勢力的代表。愛迪生認

15、為交流電危險，不如直流電安全。他還打比方說，沿街道敷設交流電纜，簡直等于埋下地雷。并且邀請人們和新聞記者，觀看用高壓交流電擊死野狗、野貓的實驗。那時紐約州法院通過了一項法令，用電刑來執(zhí)行死刑。行刑用的電椅就是通以高壓交流電，這正好幫了愛迪生的大忙。在他的反對下，交流電遇到了很大的阻礙。 但是為了減少輸電線路中電能的損失，只能提高電壓。在發(fā)電站將電壓升高，到用戶地區(qū)再把電壓降下來，這樣就能在低損耗的情況下，達到遠距離送電的目的。而要改變電壓，只有采用交流輸電才行。1888年，由費朗蒂設計的倫敦泰晤士河畔的大型交流電站開始輸電。他用鋼皮銅心電纜將1萬伏的交流電送往相距10公里外的市區(qū)變電站，在這里降為2500伏，再分送到各街區(qū)的二