交流电:电流电压的大小方向者随按一定规律(频率)交递变换,比如50Hz就是它的频率,一分大小方向变换50次。电压有时为220伏,有是为0伏,有时为-220伏。平时所说的220V是指的电压有效值。有随正弦规律变换的交流电,也有非正弦交流电。
直流电:电流电压方向一致,有“+”、“-”极之分。但直流电的电压和电流也有变动的,比如二极管整流后在未滤波稳压之前,这叫脉动直流电,但直流电的方向永远一致。由正到负。如电池,等等。
直流电 :电压方向不变,电压幅度是可以变化的,只要方向不变就是直流电。
交流电: 电压方向不断变化的。我们用的市电都是按正弦波变化的。
直流电和交流电的根本区别就是电压的方向。
而电容和电感对电压方向不同的性质令直流和交流在很多方面都有了区别。
以电能传送为例。输电线路达到一定长度后,其与大地之间的电容已经不能忽略(当然也有电感但还可不计)当导线通如交流后就相当与导线与大地之间有电流通过(就是漏电)所以损耗较大。而改为直流的话,就不用考虑电容了。
当然直流输电时电压的升降没交流方便,这是直流的缺点
交流电的优点主要表现在发电和配电方面:
(1) 利用建立在电磁感应原理基础上的交流发电机可以很经济方便地把机械能(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;838电子
(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) 交流电可以方便地通过变压器升压和降压,这给配送电能带来极大的方便.这是交流电与直流电相比所具有的独特优势.
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
直流输电采用两线制,以大地或海水作回线,与采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,即使不考虑趋肤效应(skin depth effect),也可以输送相同的电功率,而输电线和绝缘材料可节约1/3.
如果考虑到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、架空线的电晕损耗等),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. 838电子
②在电缆输电线路中,直流输电没有电容电流产生,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.例如高压输电线经过大城市时,采用地下电缆;输电线经过海峡时,要用海底电缆.由于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3×103kw,在每千米输电线路上,每年就要耗电2.6×107kw•h.而在直流输电中,由于电压波动很小,基本上没有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,而交流输电必须同步运行: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,但实际上常产生波动.这两种因素引起交流系统不能同步运行,需要用复杂庞大的补偿系统和综合性很强的技术加以调整,否则就可能在设备中形成强大的循环电流损坏设备,或造成不同步运行的停电事故.在技术不发达的国家里,交流输电距离一般不超过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直流输电发生故障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,另一侧要向故障一侧输送短路电流.因此使两侧系统原有开关切断短路电流的能力受到威胁,需要更换开关.而直流输电中,由于采用可控硅装置,电路功率能迅速、方便地进行调节,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,故障侧交流系统的短路电流与没有互连时一样.因此不必更换两侧原有开关及载流设备.
在直流输电线路中,各级是独立调节和工作的,彼此没有影响.所以,当一极发生故障时,只需停运故障极,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,任一相发生永久性故障,必须全线停电。