直流電怎樣變交流電

【專家解說】：交流電是電壓、電流大小和方向都隨時間變化的一種電。 交流電是用交流發(fā)電機發(fā)出的,在發(fā)電過程中,多對磁極是按一定的角度均勻分布在一個圓周上,使得發(fā)電過程中,各個線圈就切割磁力線,由于具有多對磁極,每對磁極產(chǎn)生的磁力線被切割產(chǎn)生的電壓、電流都是按弦規(guī)律變化的,,所以能夠不斷的產(chǎn)生穩(wěn)定的電流。交流電的頻率一般是50赫茲,即每秒變化50次.當然也有其它頻率.如電子線路中有方波的、三角形的等,但這些波形的交流電不是導體切割磁力線產(chǎn)生的,而是電容充放電、開關(guān)晶體管工作時產(chǎn)生的。 直流電的電壓、電流方向則不隨時間而變化。通常又分為肪動直流電和穩(wěn)恒電流。脈動直流電中有交流成分,如彩電中的電源電路中大約300伏左右的電壓就是脈動直流電成分可通過電容去除。穩(wěn)恒電流則是比較理想的,大小和方向都有不變。 最本質(zhì)的區(qū)別是: 這種方式產(chǎn)生的交流電是按正弦曲線變化的.由于交流發(fā)電機,在發(fā)電過程中,多對磁極是按一定的角度均勻分布在一個圓周上,使得發(fā)電過程中,各個磁極切割磁力線的時候,具有互補性,所以能夠不斷的產(chǎn)生穩(wěn)定的電流;交流電的頻率一般是50赫茲,即每秒變化50次.當然也有其它頻率. 直流電則不是按正弦曲線變化的.沒有頻率的變化. 交流電與直流電最直觀的區(qū)別是方向變不變;直流電的電流方向是不隨時問變化的,但大小可能變化;最特殊的直流電是大小方向都不變的穩(wěn)恒電流。所謂交流,就是電流交替流動,其方向是交替變化的,最常見的是民用電,它是正(余)弦式交流電,電微電子電路中常見的有方波電流。 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)缺點作出比較,從而說明它們各自在應用中的價值. 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(chǔ)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、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. 直流電的優(yōu)點主要在輸電方面: ①輸送相同功率時,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,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(jié)構(gòu)也比同容量的三相交流輸電簡單,線路走廊占地面積也少. ②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. 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. ③直流輸電時,其兩側(cè)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,需要用復雜龐大的補償系統(tǒng)和綜合性很強的技術(shù)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(shù)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. ④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(cè)系統(tǒng)發(fā)生短路時,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)原有開關(guān)切斷短路電流的能力受到威脅,需要更換開關(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)的短路電流與沒有互連時一樣.因此不必更換兩側(cè)原有開關(guān)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。另外提醒一下:在直流輸電系統(tǒng)中,只有輸電環(huán)節(jié)是直流電,發(fā)電系統(tǒng)和用電系統(tǒng)仍然是交流電。