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直流电与交流电在实际应用中有什么区别?

发布时间:2021-09-25 10:53:02
来源:乐鱼体育官网

  大家都知道电焊利用的是电弧,同时我们也知道直流电弧比交流电弧更难熄灭,毕竟直流电弧没有过零问题。

  我们来到汽车制造厂,里面有N多的汽车车身焊接机器人。这些机器人用的电焊电源都是直流的。至于如何从交流电整流成直流电,又该如何补偿由此产生的功率因数下降,以及抑制谐波的方法(汽车制造厂是谐波的重灾区),则不在楼主提问的范围之内。

  但是,电解和电镀必须用直流电,直接用交流电是不可能的。也因此,这里有存在交流电源的整流问题,以及恒流问题,这需要有PID控制及电压波动补偿控制。

  在10kV以上的变电站里,有直流屏,它提供的直流电能为全站控制设备提供电源。之所以要采用直流,是因为在直流下继保装置更加稳定。

  当然也有采用交流供电的配电设备控制系统,但只在配电室中出现,而在变电站中清一色都用直流屏。

  可以这么说,如果没有交流电源,就没有现代工业。交流电是我们现代的城市和农村,乃至于现代国家的国民经济最重要的能源,是我们现代地球人赖以生活的物质基础。

  那么直流电和交流电的最大区别是什么?就是直流电比交流电更加稳定,但交流电比直流电在应用上更加便利;直流电用于特殊行业,而交流电则用于所有行业。

  想想生活在极端偏僻处的牧民们就知道了,他们用风能和太阳能所发的直流电,其中相当部分还是要逆变成交流电才能使用。

  交流电是周期变化的,易于用很简单的电磁耦合就能实现电压的线性变换。所以输电网络多采用交流输电网络。网络是交流的,那么我们居民,工矿的电源显然就是以交流为主了。(毕竟孩子挑不得妈嘛)。

  但是随着电网的发展,交流电网的弊端就出现了。诸如,同等级的高压交流网络的损耗大于高压直流网络,交流网络故障易引起整个网络的崩溃问题啦,不同频率的交流网络无法对接的问题啦。因此交流直流混合的柔性输电网络的概念就随之兴了。大容量开关阀的成熟应用使得超大容量的整流逆变成为可能。因此,你在关注新闻时会发现现在很多直流输电工程的出现。

  对于我们来说,生活中的普通电器稍加改造大多是可以实现交直通用的,有的甚至不用改造,比如纯发热的电器(电饭煲,灯泡)。家用交流电器居多,只是因为制造上历史原因导致成本更加低廉。

  对于工矿企业,医疗,自动化制造上的电机来说,交流电机制造廉价,但是在拖动负荷低于额定功率时就很费电,而且调速不容易,直流电机相反。 因而需要恒定功率和转速的地方多用制造廉价的交流电机;需要灵敏调节转速,负荷变动较大的地方多采用直流电机。在特殊场合还需要两者结合应用,常见的比如我国的CRH和变频空调就是交-直-交应用的经典代表。

  对于集成电路来说,那更是交流直流混合应用的集大成者,电力电子技术使得两种电在其中来回变换(但是具体还是各走各的道,各管各的事儿)。

  最后,电能事实上是几乎无法储存(只有电容器和电感线圈能够直接储存下电能,但是储存的电量比很少),所以大多转化成别的形式的能量储存起来。比如把用不完的交流电用电泵抽到水库里存着,需要用时放下来发电;或者整流成直流电冲到蓄电池里,满足各个地方的需要。

  说了这么多,总结就是,交流电更容易变换电压而不能变频,直流电可实现变频而不易变化电压。交流电机更适合干粗大笨重的苦力活,直流电机更适合干各种精密活儿。

  ,也就是机械式换向装置,比如类似直流电机电刷的装置,将旋转产生的交流电变成直流电。那是19世纪的事了,那个年代还没有半导体电力电子技术,以及基于电力电子技术的逆变和整流技术。。。由于是旋转式发电机,所以发出来原本的电能形式就是交流的。。。而且由于电磁感应等理论以及变压器的应用,交流电在中低压传输和变压上有优势。

  2.因为交流电的变压传输优势,曾经有过的交流和直流输电之争,以交流输电胜出,因而全世界开始搭建各种交流输电网,交流电器设备也陆续问世,这就是第二次工业革命带来的电气化。

  3.但是交流电长距离传输,由于线路的阻抗导纳带来的电感电容效应,比直流传输单一的电阻损耗产生的问题更严重。

  4.随意20世纪60年代之后,半导体电力电子技术的问世,再到80到90年代以后的技术成熟,基于半导体电力电子器件的大功率整流和逆变技术慢慢能够应用起来,我们可以很容易得把交流电变成直流电,直流电变成交流电,而且这个变换过程,损耗也比较低。。

  5.由于新的技术,使得采用直流传输,能充分利用直流电传输过程中没有电感电容效应的优势,然后在终端可以逆变以适配已经存在多年的交流电器。。。当然,交流输电线路和电气设备,由于历史原因,已经存在了上百年,所以,不可能不考虑实际成本造成的不方便,全部推倒重建。。所以现在就出现了交流与直流输电并存的局面。。。。

  6.新能源技术的发展,像太阳能,直接发出直流电也是可以的,所以目前交直流发电都是可以的,不存在发出的电一定是交流电。

  7.这个发展史也告诉我们,不考虑实际历史原因与国情,盲目地想一次改变一个国家的基础组织结构,也是行不通的。

  有评论对我提出,原本就有直流发电机,以及爱迪生与特斯拉之争,我真没搜到爱迪生直流发电机原理,,可是按网上搜到直流发电机原理来分析,其实和直流电动机一样,通过电刷换向。。。。。。

  那本,发电机旋转本质上发出的还是交流电,只是通过电刷换向的机械方法变成了直流,所以和我说的旋转电机原本发出电的形式就是交流并不冲突。。。。。。

  另外,我只是说当时没有半导体电力电子整流出现,但是电枢换向这种机械整流方法,虽然是存在,但是电枢机械磨损是个大问题,而且损耗上……学过电机的应该都知道这不是个有效率的东西。

  正如楼上所说的,交流主要是发电机本身就是生成交流电,而且容易变压、变流,因此在传输电能的时侯,可以使损耗大幅度减少,传输优势大到可以盖过他的缺点。 至于交流的缺点,就是不够稳定,容易漏电(交流电可以通过互感、耦合穿过绝缘体)。

  从能量使用的角度,直流电的优势很多,能量可以稳定传送;节省线缆(只要两条);安全,容易实现绝缘。缺点就是变压、变流困难,在传送过程中容易产生大量损耗。

  实际生活中,绝大多数是直流的使用,虽然传过来是交流,但是电器内部都会有整流滤波的电路,变成直流,不然里面的芯片什么的根本没法使用(芯片需要降压,转动的设备需要改变电流波形再使用,或者电流变频变回交流)。仅有旧式白炽灯、电炉等纯发热的电器能够无视交流直流使用。

  当电路中的电流随着方向和强度的变化作周期性变化时,称其为“交流电”。现代发电厂生产的电能都是交流电,家庭用电和工业动力用电也都是交流电。

  在日常生活中,由“电池”提供的电流,就是直流电。有极性,分正极与负极。需要直流电的一般是一些小电器元件,大都对正负有要求,注意不能接反。

  直流电与交流电的区别在于:如果做一个U-t图,直流电不会越过t轴,而交流电相反。这一性质将导致二者用途的不同。应从电源、输电与负荷三类讨论各自用途。负荷方面直流电与交流电各有其所适应的负荷,在此不详述,下面讨论电源、输电方面。

  ---电源方面:直流电的一大优势在于储蓄能力较强,譬如铅蓄电池,因而很方便作为UPS不间断供电电源。交流电发电能力较强,通过发电机的旋转运动往往能够感应产生交流电。

  交流电的问题在于电能幅值变化,而必然产生磁场,磁场在一定时间内将电能转换为磁场能再转换为电能,这就是无功功率,可以看做一定时间内的电能损耗。因此交流电的输电能力是有限的。但是直流电没有这方面的问题,因而适应于远距离、大功率输电。但是直流电不利于输电的则是因为U-t图没有过零点,不利于开关及时断开电能。

  就我知道的来说,交流电在长距离传输上的损耗较直流电少很多,而直流电机的启动,加速及平稳性较交流电机优越。

  因此在地铁系统中,我们是采用交流中压网络进行传输,到牵引站整流到直流电为地铁供电,而车站内的其他民用设备则降压到交流380V进行供电。

  虽然插头接的是220V/380V的交流电,但是电器内部都是自带开关电源或是线性电源(交流转直流)来保证负载正常运行。

  最常见的就是手机和笔记本的电源适配器 (大部分整流电路都是整合在电器内部,但手机与笔记本由于体积限制,电源被独立出来)

  顾名思义。交流电,就是交变电流。你所看到一般通电后会动的都是需要交流电的。电机了、电磁炉了等等。我目前看见直流电用的最多的地方也就是充电。。。而不是电解水制备氧气。

  这个问题,早在100年前,特斯拉和爱迪生已经争论过 。爱迪生说:我是权威,我就是要用直流电。特斯拉也不服输,最后被爱迪生排挤出了公司。就当时而言,由于电力电子技术还未成熟,高效率大范围的直流变压几乎不可能实现,所以交流电是更适合传输的。

  100年后,随着电力电子技术的迅速发展,大范围的直流变压成为可能,直流输电的优点也被人们重新提起。我只说一个小点吧,大家都知道,LED代替白炽灯是趋势,而LED中很大一部分成本是驱动电路(一般是整流然后DCDC变换)。而利用直流输电后,整流部分可以去掉。可以想象,每个LED的成本省下来了,这是直流输电较为明显的一个优势。相对于交流电并网需要相位幅值配合,控制复杂,容易不稳定。直流输电更适合分布式并网,控制更加简单。

  要回答这个问题,首先要明白直流电和交流电的概念和基本原理。其次是实际运用中的需求,然后根据需求来决定你用哪种供电方式。回到本质上来,电流是由磁场的运动产生的,微观上就是电子的流动。而你这个问题太大,一篇论文都回答不了,希望问的细一点,准确一点。


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