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为何家用的是交流电?

   日期:2025-03-13     来源:www.zxhfi.com    浏览:797    
文章简介:高压直流输电方法与高压交流输电方法相比,有明显的优越性。历史上仅仅因为技术是什么原因(直流电不可以直接升压,使得输电距离遭到很大的限制,但交流电用变压器比较容易产生高压利于远距离输电),才使得交流输电代替了直流输电。
为什么家里用的是交流电?

高压直流输电方法与高压交流输电方法相比,有明显的优越性。历史上仅仅因为技术是什么原因(直流电不可以直接升压,使得输电距离遭到很大的限制,但交流电用变压器比较容易产生高压利于远距离输电),才使得交流输电代替了直流输电。

输电方法是从直流输电开始的,18,在俄国彼得堡首次达成了直流输电,当时输电电压仅100V。伴随直流发电机制造技术的提升,到18,直流输电电压已提升到6000V。但要进一步提升大功率直流发电机的额定电压,存在着绝缘等一系列技术困难。

因为不以直接给直流电升压,使得输电距离遭到很大的限制,难以满足输送容量增长和输电距离增加的需要。

19世纪代末,人类创造了三相交流发电机和变压器。18,世界上第一个三相交流发电站在德国劳风竣工,以30000V高压向法兰克福输电。此后交流输电就常见代替了直流输电。

但伴随电力系统的飞速扩大,输电功率和输电距离的进一步增加,交变电流遇见了一系列不可克服的技术困难。大功率换流器(整流和逆变)的研究成功,为高压直流输电突破了技术上的障碍。因此直流输电重新遭到大家的看重。

现在世界多个国家的部分区域已打造起远距离高压直流输电工程,国内上海、北京等大城市不久也将达成直流输电。

2、物理生活

因为技术是什么原因使交流输电代替了直流输电,也是因为技术是什么原因直流输电又重新得到看重。这告诉大家:看待事物要有进步的见地。世界在进步,对待每一件事,可能不同年代会有不一样的看法。甚至不一样的角度产生的看法也会不同,因而大家对等其他人的想法应抱一种宽容之心。

3、参考资料

资料1、交流电和直流电的优、缺点比较

1、交流电的优点主要表目前发电和配电方面:

(1)借助打造在电磁感应原理基础上的交流发电机可以非常经济便捷地把机械能(水流能、风能…)、化学能(石油、天然气…)等其它形式的能转化为电能;

(2)交流电源和交流变电站与同功率的直流电源和直流换流站相比,造价大为低廉;

(3)交流电可以便捷地通过变压器升压和降压,这给配送电能带来很大的便捷.这是交流电与直流电相比所具备的独特优势.

2、直流电的优点主要在输电方面:

(1)输送相同功率时,直流输电所用线材仅为交流输电的2/3~l/2

直流输电使用两线制,以大地或海水作回线,与使用三线制三相交流输电相比,在输电线载面积相同和电流密度相同的条件下,即便不考虑趋肤效应,也可以输送相同的电功率,而输电线和绝缘材料可节省1/3. 假如考虑到趋肤效应和各种损耗,输送同样功率交流电所用导线截面积大于或等于直流输电所用导线的截面积的1.33倍.因此,直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半.同时,直流输电杆塔结构也比同容量的三相交流输电简单,线路走廊占地面积也少.

(2)在电缆输电线路中,直流输电没电容电流产生,而交流输电线路存在电容电流,引起损耗.

在一些特殊场合,必须用电缆输电.例如高压...

在一些特殊场所,需要用电缆输电.比如高压输电线经过大城市时,使用地下电缆;

输电线经过海峡时,要用海底电缆.因为电缆芯线与大地之间构成同轴电容器,在交流高压输线路中,空载电容电流极为可观.一条200kV的电缆,每千米的电容约为0.2μF,每千米需供给充电功率约3000kw,在每千米输电线路上,每年就要耗电26000000kw?h.而在直流输电中,因为电压波动非常小,基本上没电容电流加在电缆上.

(3)直流输电时,其两侧交流系统不需同步运行,而交流输电需要同步运行:交流远距离输电时,电流的相位在交流输电系统的两端会产生显著的相位差;

并网的各系统交流电的频率虽然规定统一为50Hz,但事实上常产生波动.这两种原因引起交流系统不可以同步运行,需要用复杂庞大的补偿系统和综合性非常强的技术加以调整,不然就可能在设施中形成强大的循环电流损毁设施,或导致不同步运行的停电事故.在技术不发达的国家,交流输电距离一般低于300km而直流输电线路互连时,它两端的交流电网可以用各自的频率和相位运行,不需进行同步调整.

(4)直流输电发生问题的损失比交流输电小:两个交流系统若用交流线路互连,则当一侧系统发生短路时,另一侧要向问题一侧输送短路电流.因此使两侧系统原有开关切断短路电流的能力遭到威胁,需要更换开关.而直流输电中,因为使用可控硅装置,电路功率能飞速、便捷地进行调节,直流输电线路上基本上不向发生短路的交流系统输送短路电流,问题侧交流系统的短路电流与没互连时一样.因此不必更换两侧原有开关及载流设施.

在直流输电线路中,各级是独立调节和工作的,彼此没影响.所以,当一极发生问题时,仅需停运问题极,另一极仍可输送不少于一半功率的电能.但在交流输电线路中,任一相发生永久性问题,需要全线停电.

资料2、历史上关于用“交流电”还是用“直流电”的激烈的争论

在1880与18之间,爱迪生从名人成了名家,在代中期以前,爱迪生处于将电力设想化为现实的领导人物地位没遭到任何挑战。

在爱迪生年满40,即18,有人提出了以交流电取代直流电的设想,而在交流电是不是可行的问题上,爱迪生倾向于使用直流电,固执己见,他所表现出的守旧和顽固,不亚于那些讥笑电灯可以取代煤气灯的大家。

但,直流系统从诞生那天起就存在着它的缺点。爱迪生的第一批发电厂是用直流电输送电力的,因为功率在电线摩擦中飞速损耗掉,以致发电厂输送电力的距离最远低于一英里。假如这种情况继续下去,那样除去大城市外,别的地方或许就得不到电力。

除此之外,使用直流电输送的电力得把电压局限在250伏之内,假如超越这一标准就会烧毁灯丝,或危及用户的安全。于是大家设想:能否将电压提升,以利于远距离输电,然后在输入用户或工厂之前,再将电压降下来。

假如用直流电,这一点就没办法达成。但用交流电,它就能沿一个方向前进,达到高峰时就调转方向,再达到高峰时,又调转方向,每秒钟调换多次方向,就为改变电压提供了条件。自19世纪代初期,大家就在这方面做过多次尝试,但都遇见了障碍。

18由英国工程师C.H.菲尔安基设计的第一座交流单相发电站建造在离伦敦12公里的捷伯特弗尔得。发电机的功率为1000瓦,电压高达2500伏。俄罗斯最大的交流单相发电站是18建成的,功率为800千瓦。

单相交流发电站同直流电站相比,功率得到提升,供电范围是扩大了,但它使输电工程变得复杂化,因而妨碍了此类电站的进一步进步。爱迪生在使用交流电的问题上,持顽固守旧态度,并非他预见到将要遇上什么困难,而是由于他已经打造起了我们的直流系统而不想再改变它,而且他也没发现交流电系统为输电带来的节省原因。

此外,还有人的原因。乔治?威斯汀豪斯系统是依据出生在奥匈帝国克罗地亚的尼古拉?特斯拉的技术原理研制问世的。巴切勒在法国“发现”了特斯拉,说服他到美国为爱迪生工作。特斯拉和爱迪生见面时,爱迪生已是世界上出名的伟人了,而小爱迪生多大岁数的特斯拉还是默默无闻。

他们两人之间存在分歧,爱迪生重视实践,是位凭经验在探索中进行创造的人,特斯拉是那种重视理论的人;特斯拉坚信:交流电终有一天会使供电范围更广,本钱更低。爱迪生对这种设想则不屑一顾,不愿做认真考虑。假如这两人能友好合作坦诚相见的话,那样历史恐怕要改写了。但史实却是,不久他两个就分道扬镳了。

事情起来自于一件小事。

有一次,特斯拉同爱迪生谈论起发电机的几种潜在的改革可能,爱迪生无意中说:“假如你能做成,付你5万USD。”特斯拉用几个月的时间对发电机进行改革试验,他把改革后的附件装入发电机,试车完全成功。当他向爱迪生索取5万USD时,爱迪生却回答说: “特斯拉,你不了解大家美国人爱开玩笑吗?”

特斯拉认为自己受骗了,于是当场辞职。一般...

特斯拉觉得自己被骗了,于是当场离职。通常来讲,爱迪生说话是算数的。这次爱迪生拒绝付钱给特斯拉,并不是爱迪生吝啬,而是由于两人之间极少交流思想所致。这一事件后来影响到爱迪生的事业。因为此事,特斯拉一直对爱迪生耿耿于怀。19,特斯拉被授与诺贝尔物理学奖金。

但,当他得知将与爱迪生一块推荐这一荣誉时,他表示不同意授奖,如此奖金便转发给了瑞典物理学家尼尔斯?古斯塔夫?达伦。

离开爱迪生之后,特斯拉得到了乔治?威斯汀豪斯的支持,终于将交流电引向实质应用。乔治?威斯汀豪斯靠创造了火车用的气闸和铁路信号系统发财之后,在匹兹堡的住宅区买下一座大房屋,又碰巧在这份地产内部发现了天然气。

他设法安全地控制这种气体并借助它取暖和照明,由之创造出来约30个专利项目。威斯汀豪斯随后又投身于研究电的潜力。在这问题上他与爱迪生发生了冲突。

威斯汀豪斯精通电流常识,了解借助电流强度和电压的不同组合可以提供肯定的功率,而且某几个组合办法能使功率在一段距离内的损耗比另一些组合办法少得多。借助新近在欧洲创造的变压器,他调节电线上的电流以降低功率损耗,而在提供生产用电或家庭用电时,维持适合的电压。

这个系统节省了很多电流,因此相应地节省了它生产电流所需要的很多基本设施。但为了使变压器起用途,需要由直流电变为交流电的转换器。于是爱迪生系统和威斯汀豪斯系统之间爆发了一场“电流战”。

18,特斯拉成功地建成了一个交流电电力传送系统。他设计的发电机比直流发电机简单、灵便,而他的变压器又解决了长途送电中的固有问题。借助变压器,可将输入线路的电压提升,在送入家庭用户或工厂之前,再把电压降下来。

爱迪生未能准时意识到面临的危机。当他发现了这一点时,双方已经开始交锋了。爱迪买卖识到,交流电可以减少本钱,这是无疑的,从经济角度来攻击交流电,必然要以失败告终。于是,他就在交流电的其他方面做文章。

他认识到,在19世纪的最后一段时间里,公众对电力怀有畏惧之感:电力虽然可为人类带来利益,但它也是杀人犯。所以,宣传高压的危险,是搅乱公众头脑效果最好的方法。

于是,他发行了一本题为《当心》的小册子,书中详细地列举了交流电的所谓种种危险,并把交流电的用法让人很难置信地描述为“枉费心计”。

爱迪生还在《北美周刊》发表了一篇题为《电灯之危险》的文章,攻击交流电的用法。他说:“与我维持联系的一家用电器灯公司前些时候购下了一整套交流电系统的专利。对此,我表示抗议,内容都记在了企业的备忘录上。迄今,我已成功地说服他们不向公众推广这种系统,今天即便是我赞同推广,他们也不会如此做。”

除去在舆论上压倒他们以外,为了证明他的论点,他用交流电杀去世了一些无主的猫狗,并在纽约市装置电椅时鼓励使用交流电。威斯汀豪斯针锋相对,撰文捍卫交流电的长处。除去在杂志、刊物上进行论战以外,双方都进行了很多的政治游说。

爱迪生利益集团支持一项动议,将电压限制在800伏特之内,以此束缚交流电的有效用,并且又没有妨碍他们我们的利益。为此,18夏,威斯汀豪斯筹备起诉。他在7月11日写道:“大家是不是要起诉爱迪生、约翰逊和其他几个人——指控他们在纽约法律上搞阴谋,这是个值得严肃考虑的问题。

对于他们这种毫无顾忌的行为,需要追究法律责任,事情才能在某种程度上了结。”

爱迪生听说威斯汀豪斯筹备起诉他,气愤之极。这个时候他们两人的朋友维拉德劝爱迪生去拜访威斯汀豪斯,爱迪生回答道:“我对他的经济实力十分了解,他近期的经营办法这样猖狂,我觉得他不是发了横财,就是被我所不了解的什么东西冲昏了头脑。岂不知他是乘着风筝飘摇,早晚会一头就到泥潭中去。”

交流电最后获得了胜利。但在斗争过程中交流电利益集团也遭到了他们的沉重打击。爱迪生和他的几个助手英索尔、约翰逊、哈罗德、P.布朗通过营销推广电刑椅来破坏交流电的声誉。185月布朗购下了3台威斯汀豪斯交流发电机,未告诉卖方他将把这几台发电机转卖给监狱方面。

一年之后,奥本州立监狱、星星监狱和克林顿监狱决定用电椅实行死刑。188月6日,威廉?凯姆勒以杀人罪在奥本坐上交流电椅死去。从此,交流电在很多人的心目中引起了恐惧,便成了死神的同义语。

他的这种实验倒是十分有力的。但交流电一方所遭受的挫折只不过暂时的,在其后的几年里,交流电的进步和应用飞速扩大,它渐渐地占领了用户市场。

虽然到19,爱迪生本人还在愤愤不平地说:“为何大伙都争先恐后地用交流电”,可是在此之前,爱迪生企业的中心发电站和长途送电系统用的也是交流电,而直流电系统只保留在局部输电网的供电装置上。

实践证明,交流电具备很多优点。交流电动机...

实践证明,交流电拥有不少优点。交流电动机结构比较简单,重量较轻,而且供电稳定,还可以调离或调低,可以实行远距离送电。十几年后法国的斯泰因梅茨在坚实的数学基础上创立了交流电理论,使交流电成为主要输电方法。远距离输电办法的产生和运用,为工业电气解决决了电力的提供问题。

从此,从城市到农村,从平原到山区,都可以得到电的提供,电气化的年代开始。

 
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