什么是交流电源 什么叫交流电和直流电( 四 )


交流电和直流电的相互作用
一般交流电都有一定的峰值 , 相位会不断变化 , 有一定的频率 。电压可以通过变压器或电容器来改变 。直流电有确定稳定的相位和固定的正负电平 , 这是变压器或电容器所不能改变的 。比如干电池、蓄电池都属于直流电 。
交流电一般用于民用或工业用电 , 可根据电器的需要选择合适的电压 。直流电因其便携性而广泛应用于各种便携式设备中 。与高压交流输电方式相比 , 高压DC输电方式具有明显的优势 。从历史上看 , 交流输电取代DC输电只是出于技术原因 。这里比较了交流和DC的主要优缺点 , 以说明它们各自的应用价值 。
交流电的优势主要表现在发电和配电方面:基于电磁感应原理的交流发电机可以经济方便地转换机械能(水流能、风能等 。)和其他形式的能量 。)和化学能(石油、天然气等 。)转化为电能;与同等功率的DC电源和DC换流站相比 , 交流电源和交流变电站要便宜得多 。交流电可以很容易地被变压器升压和降压 , 给电能的分配带来了很大的方便 。这就是交流电相对于直流电的独特优势 。
直流电的优势主要在输电方面:
①输送相同功率时 , DC输电所用导线仅为交流输电的2/3 ~ 1/2 。直流输电采用两线制 , 大地或海水作为回流线 。与三线三相交流输电相比 , 在相同的截面积和电流密度下 , 即使不考虑趋肤效应 , 也能输送相同的电功率 , 输电线路和绝缘材料可节省1/3 。
如趋肤效应和各种损耗(绝缘材料的介质损耗、磁感应的涡流损耗、架空空空线路的电晕损耗等 。).)考虑到 , 用于传输相同功率交流电的导体的横截面积大于或等于用于DC传输的导体的横截面积的1.33倍 。因此 , DC输电使用的电线几乎是交流输电的一半 。同时 , DC输电塔的结构比同容量的三相交流输电简单 , 线路走廊占地面积小 。
(2)在电缆传输线路中 , DC传输中没有容性电流 , 而交流传输线路中有容性电流 , 造成损耗 。在一些特殊场合 , 必须使用电缆传输 。比如高压输电线路经过大城市时 , 采用地下电缆;当输电线路通过海峡时 , 应使用海底电缆 。由于电缆芯线与大地之间形成同轴电容 , 因此空上的电容电流在交流高压输电线路中是非常可观的 。一根200kV电缆每公里电容约为0.2μF , 需要提供每公里约3×103kw的充电功率 。在每公里输电线路上 , 每年消耗2.6×107 kw·h 。
(3)在DC输电中 , 两侧交流系统不必同步运行 , 但交流输电必须同步运行 。在交流远距离输电中 , 电流的相位会在交流输电系统两端产生显著的相位差;并网系统中交流电源的频率虽然是50HZ , 但经常波动 。这两个因素造成交流系统的同步运行 , 需要复杂庞大的补偿系统和综合技术来调节 。否则 , 可能会在设备中形成强环流 , 从而损坏设备或造成异步运行的停电事故 。在不发达国家 , 当交流输电距离一般小于300km , DC输电线路互联时 , 两端的交流电网可以在各自的频率和相位下运行 。
④DC输电故障造成的损失小于交流输电故障造成的损失 。如果两个交流系统由交流线路互联 , 当系统一侧短路时 , 另一侧会向故障侧传输短路电流 。因此 , 系统两侧原有开关切断短路电流的能力受到威胁 , 需要更换开关 。在DC输电中 , 由于有了可控硅装置 , 可以快速方便地调节线路功率 , 短路电流基本不会传到故障交流系统 , 故障交流系统的短路电流也是不同的 。