交流電即交變電流,大小和方向都隨時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 。
交流電即交變電流,大小和方向都隨時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 ,。
高壓直流輸電與高壓交流輸電相比,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(yīng)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(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(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,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(yuǎn)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(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,或造成不同步運行的停電事故.在技術(shù)不發(fā)達(dá)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(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€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,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(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)的短路電流與沒有互連時一樣.因此不必更換兩側(cè)原有開關(guān)及載流設(shè)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(dāng)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.
電路的四個基本組成部分:電源、用電器,、開關(guān),、導(dǎo)線。電流流過的回路叫做電路,。最簡單的電路由電源負(fù)載和導(dǎo)線,、開關(guān)等元件組成按一定聯(lián)接起來,為電荷流通提供了路徑的總體,;
功率等于電壓和電流的乘積
公式: P=UI
對于純電阻電路,,如電阻絲、燈炮等,,可以用“電流的平方乘以電阻”“電壓的平方除以電阻”的公式計算,,這是由歐姆定律推導(dǎo)出來的。
但對于非純電阻電路,,如電動機(jī)等,,只能用“電壓乘以電流”這一公式,因為對于電動機(jī)等,,歐姆定律并不適用,,也就是說,電壓和電流不成正比,。這是因為電動機(jī)在運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生“反電動勢”,。例如,外電壓為8伏,,電阻為2歐,,反電動勢為6伏,此時的電流是(8-6)/2=1(安),,而不是4安,。因此功率是8×1=8(瓦)。
另外說一句焦耳定律,,就是電阻發(fā)熱的那個公式,,發(fā)熱功率為“電流平方乘以電阻”,這也是永遠(yuǎn)正確的,。
還拿上面的例子來說,,電動機(jī)發(fā)熱的功率是1×1×2=2(瓦),也就是說,,電動機(jī)的總功率為8瓦,,發(fā)熱功率為2瓦,剩下的6瓦用于做機(jī)械功了,。
P=IU,俗稱萬能公式,,即什么時候都可以用;
P=I^2*R,電路中電流相等或計算電熱時用;
P=U^2/R,電路中電壓相等時用,。
直流電(directcurrent)
大小和方向都不隨時間變化的電流。又稱恒定電流,。所通過的電路稱直流電路,,是由直流電源和電阻構(gòu)成的閉合導(dǎo)電回路。在該電路中,,形成恒定的電場,,在電源外,正電荷經(jīng)電阻從高電勢處流向低電勢處,,在電源內(nèi),靠電源的非靜電力的作用,,克服靜電力,,再從低電勢處到達(dá)高電勢處,如此循環(huán),,構(gòu)成閉合的電流線,。所以,在直流電路中,,電源的作用是提供不隨時間變化的恒定電動勢,,為在電阻上消耗的焦耳熱補(bǔ)充能量。
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