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為什麼電有交流和直流
為什麼電有交流和直流
更新时间:2025-02-03 13:47:14

為什麼電有交流和直流(電為啥要分直流和交流)1

定義的不同

直流電,是指方向不随時間發生變化的電流。

交流電,是指大小和方向都發生周期性變化的電流。

為什麼電有交流和直流(電為啥要分直流和交流)2

最簡單的說法:一個是直的,一個彎的……

反正都是電,感覺差别不大?

你這麼說,愛迪生和特斯拉會哭的。

他們曾經掀起了一場改變了整個世界曆史進程的「電力之戰」

大家都知道愛迪生是“發明大王”,但他其實還有另外一個身份:通用電氣的前身——愛迪生電燈公司的創始人,他在發明出白熾燈之後,于1882年成功設計建立了第一個真正的發電照明網,開始輸送直流電。

此時,28歲的尼古拉-特斯拉剛漂洋過海來到美國大城市紐約,手裡攥着一封愛迪生歐洲分公司的推薦信。信上寫着:

親愛的愛迪生:我認識兩個偉人,一個是你,另外一個就是這位年輕人。

為什麼電有交流和直流(電為啥要分直流和交流)3

特斯拉VS愛迪生

愛迪生安排特斯拉解決直流電機與電動機的問題。還說,這項目完成後,就獎勵5萬美金——當時特斯拉的每月工資隻有18美金。

青年特斯拉廢寝忘食工作,項目順利完成後,愛迪生卻笑着對他說「特斯拉,你不懂我們美國人的幽默。」

被戲弄的特斯拉選擇離開公司獨立創業,開始反對愛迪生正在推廣的直流電,轉而支持交流電。

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架構在城市上空的高壓交流電線

愛迪生的直流電傳輸方案,每隔1公裡都需要設立一個發電站,成本極高。而特斯拉提出的交流電方案優勢顯而易見:它既能夠進行長距離傳輸,又不那麼容易損耗電能,而且成本更低。唯一的缺點是高壓安全隐患。

愛迪生緊緊抓住這點不放,發動當地的小學生,以每隻 25 美分的價格雇他們抓貓抓狗,再用交流電把它們電死,還收買了美國某些州政府官員,把當地的死刑由絞刑改為交流電電刑,以顯示交流電的危害,打擊特斯拉在人們心目中的地位。

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特斯拉設計的多相交流電感應電動機

到 19世界80年代末,特斯拉發明了異步電動機,交流電遠距離高壓傳輸的優點終于完全展現了出來。在 1893 年 5 月的哥倫比亞博覽會上,特斯拉展示了交流電照明,在那之後,交流電取代了直流電,成為了供電主流。

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建成之後的尼亞加拉大瀑布發電站

這場“電力之戰”一直持續到 1895 年,尼亞加拉瀑布的交流發電站建成,成功将電流傳輸到了距離其 35 公裡外的地方。

特斯拉終于成為了這次“電力之戰”的赢家。

但是,這代表交流電就一定比直流電更好嗎?

當然不是絕對的。

20世紀60年代,随着線路電壓不斷提高,輸送功率和輸送距離不斷增大,直流電又得到了工程師們的青睐。因為直流電不需要整流濾波,沒有相位差,比較穩定。

工程師們将直流電與交流輸電相配合,組成交直流混合的電力系統。

那麼,直流電如何升壓呢?

簡單講,升壓工作交給交流做,交直流再轉換一下就好啦!

為什麼電有交流和直流(電為啥要分直流和交流)7

溪浙±800千伏特高壓直流輸電工程金華換流站

而且,從經濟性上看,雖然直流換流站比交流輸電的變電站造價高,但是直流線路隻要正、負兩根線,交流線路三相需要三根線,直流線路造價更低,所以距離越長,越适合直流輸電。

為什麼電有交流和直流(電為啥要分直流和交流)8

從這張《國家電網在建在運特高壓示意圖》中,我們可以看出,直流特高壓輸變電線路明顯要比兩條交流特高壓輸變電線路要長。

得出結論:

交流電和直流電各有特點,打個比方,交流電像高速鐵路,直流電像空中飛機,一個中途可以停車,一個點對點飛。用哪個,要具體問題具體分析。

特高壓太高大上了,可以舉一舉我們生活中的例子嗎?

220伏/50赫茲交流電是我國的供電标準。因此,我們日常家用的輸出電流都是交流電。

為什麼電有交流和直流(電為啥要分直流和交流)9

而直流電在生活中的典型應用就是電池。有了電池,很多家用電器才能參與運作。

為什麼電有交流和直流(電為啥要分直流和交流)10

那麼,怎樣才能把交流電轉換為直流電呢?

這就要用到——電源适配器,俗稱——充電插頭。它的作用就是把電網傳來的交流電轉換為直流電傳輸進電子設備中。

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