为什么家里用的是交流电.docx

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为什么家里用的是交流电

为什么家里用的是交流电？

　　一、缘由讨论

高压直流输电方式与高压交流输电方式相比，有清楚的优越性。

历史上仅仅由于技术的缘由〔直流电不能直接升压，使得输电距离遭到极大的限制，但交流电用变压器很容易发生高压利于远距离输电〕，才使得交流输电替代了直流输电。

输电方式是从直流输电末尾的，1874年，在俄国彼得堡第一次完成了直流输电，事先输电电压仅100V。

随着直流发电机制造技术的提高，到1885年，直流输电电压已提高到6000V。

但要进一步提矮小功率直流发电机的额外电压，存在着绝缘等一系列技术困难。

由于不以直接给直流电升压，使得输电距离遭到极大的限制，不能满足保送容量增长和输电距离添加的要求。

19世纪80年代末，人类发明了三相交流发电机和变压器。

1891年，世界上第一个三相交流发电站在德国劳风完工，以30000V高压向法兰克福输电。

尔后交流输电就普遍替代了直流输电。

但是随着电力系统的迅速扩展，输电功率和输电距离的进一步添加，交变电流遇到了一系列不可克制的技术困难。

大功率换流器〔整流和逆变〕的研讨成功，为高压直流输电打破了技术上的阻碍。

因此直流输电重新遭到人们的注重。

目前世界多个国度的局部地域已树立起远距离高压直流输电工程，我国上海、北京等大城市不久也将完成直流输电。

二、物理人生

由于技术的缘由使交流输电替代了直流输电，也是由于技术的缘由直流输电又重新失掉注重。

这通知我们：

看待事物要有开展的目光。

世界在提高，看待每一件事，或许不同年代会有不同的观念。

甚至不同的角度发生的观念也会不同，因此我们对等他人的想法应抱一种宽容之心。

三、参考资料

资料一、交流电和直流电的优、缺陷比拟

1、交流电的优点主要表如今发电和配电方面：

〔1〕应用树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、自然气…〕等其它方式的能转化为电能；

〔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，造价大为昂贵；

〔3〕交流电可以方便地经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共同优势．

2、直流电的优点主要在输电方面：

〔1〕保送相反功率时，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，在输电线载面积相反和电流密度相反的条件下，即使不思索趋肤效应，也可以保送相反的电功率，而输电线和绝缘资料可浪费1/3．假设思索到趋肤效应和各种损耗（绝缘资料的介质损耗、磁感应的涡流损耗、架空线的电晕损耗等），保送异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简直只要交流输电的一半．同时，直流输电杆塔结构也比同容量的三相交流输电复杂，线路走廊占空中积也少．

〔2〕在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流发生，而交流输电线路存在电容电流，惹起损耗．

在一些特殊场所，必需用电缆输电．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，每千米需供应充电功率约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，由于电压动摇很小，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转，而交流输电必需同步运转：

交流远距离输电时，电流的相位在交流输电系统的两端会发生清楚的相位差；并网的各系统交流电的频率虽然规则一致为50Hz，但实践上常发生动摇．这两种要素惹起交流系统不能同步运转，需求用复杂庞大的补偿系统和综合性很强的技术加以调整，否那么就能够在设备中构成弱小的循环电流损坏设备，或形成不同步运转的停电事故．在技术不兴旺的国度里，交流输电距离普通不超越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转，不需停止同步伐整．

〔4〕直流输电发作缺点的损失比交流输电小：

两个交流系统假定用交流线路互连，那么当一侧系统发作短路时，另一侧要向缺点一侧保送短路电流．因此使两侧系统原有开关切断短路电流的才干遭到要挟，需求改换开关．而直流输电中，由于采用可控硅装置，电路功率能迅速、方便地停止调理，直流输电线路上基本上不向发作短路的交流系统保送短路电流，缺点侧交流系统的短路电流与没有互连时一样．因此不用改换两侧原有开关及载流设备．

在直流输电线路中，各级是独立调理和任务的，彼此没有影响．所以，当一极发作缺点时，只需停运缺点极，另一极仍可保送不少于一半功率的电能．但在交流输电线路中，任一相发作永世性缺点，必需全线停电．

资料二、历史上关于运用〝交流电〞还是运用〝直流电〞的剧烈的争论

在1880与1890年之间，爱迪生从名人成了名家，在80年代中期以前，爱迪生处于将电力想象化为理想的指导人物位置没有遭就任何应战。

在爱迪生年满40，即1887年，有人提出了以交流电取代直流电的想象，而在交流电能否可行的效果上，爱迪生倾向于采用直流电，顽固己见，他所表现出的保守和顽固，不亚于那些讪笑电灯可以取代煤气灯的人们。

但是，直流系统从降生那天起就存在着它的缺陷。

爱迪生的第一批发电厂是用直流电保送电力的，由于功率在电线摩擦中迅速损耗掉，致使发电厂保送电力的距离最远不超越一英里。

假设这种状况继续下去，那么除了大城市外，别的中央也许就得不到电力。

此外，采用直流电保送的电力得把电压局限在250伏之内，假设超越这一规范就会烧毁灯丝，或危及用户的平安。

于是人们想象：

能不能将电压提高，以利于远距离输电，然后在输入用户或工厂之前，再将电压降上去。

假设用直流电，这一点就无法完成。

但是用交流电，它就可以沿一个方向行进，到达高峰时就调转方向，再到达高峰时，又调转方向，每秒钟互换屡次方向，就为改动电压提供了条件。

自19世纪80年代初期，人们就在这方面做过屡次尝试，但都遇到了阻碍。

1885年由英国工程师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1894年建成的，功率为800千瓦。

单相交流发电站同直流电站相比，功率失掉提高，供电范围是扩展了，但它使输电工程变得复杂化，因此阻碍了此类电站的进一步开展。

爱迪生在采用交流电的效果上，持顽固保守态度，并不是他预见到将要遇上什么困难，而是由于他曾经树立起了自己的直流系统而不情愿再改动它，而且他也没有发现交流电系统为输电带来的浪费要素。

除此之外，还有人的要素。

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，压服他到美国为爱迪生任务。

特斯拉和爱迪生见面时，爱迪生已是世界上知名的巨人了，而小爱迪生几岁的特斯拉还是默默无闻。

他们两人之间存在分歧，爱迪生注重实际，是位凭阅历在探索中停止发明的人，特斯拉是那种注重实际的人；特斯拉坚信：

交流电终有一天会使供电范围更广，本钱更低。

爱迪生对这种想象那么嗤之以鼻，不愿做仔细思索。

假设这两人能友好协作坦诚相见的话，那么历史恐怕要改写了。

但史实却是，不久他俩就各奔前程了。

事情来源于一件大事。

有一次，特斯拉同爱迪生议论起发电机的几种潜在的革新能够，爱迪生有意中说：

〝假设你能做成，付你5万美元。

〞特斯拉用几个月的时间对发电机停止革新实验，他把革新后的附件装入发电机，试车完全成功。

当他向爱迪生讨取5万美元时，爱迪生却回答说：

〝特斯拉，你不知道我们美国人爱开玩笑吗？

〞

特斯拉以为自己受骗了，于是当场辞职。

普通来说，爱迪生说话是算数的。

这次爱迪生拒绝付钱给特斯拉，并非爱迪生吝啬，而是由于两人之间很少交流思想所致。

这一事情后来影响到爱迪生的事业。

由于此事，特斯拉不时对爱迪生耿耿于怀。

1912年，特斯拉被授予诺贝尔物理学奖金。

但是，当他得知将与爱迪生一同分享这一荣誉时，他表示不接受授奖，这样奖金便转发给了瑞典物理学家尼尔斯?

古斯塔夫?

达伦。

分开爱迪生之后，特斯拉失掉了乔治?

威斯汀豪斯的支持，终于将交流电引向实践运用。

乔治?

威斯汀豪斯（GeorgeWestinghouse．Jr．）靠发明了火车运用的气闸（1869年）和铁路信号系统（1882年）发财之后，在匹兹堡的住宅区买下一座大房子，又碰巧在这份地产外部发现了自然气。

他设法平安地控制这种气体并应用它取暖和照明，由之发明出来约30个专利项目。

威斯汀豪斯随后又投身于研讨电的潜力。

在这效果上他与爱迪生发作了抵触。

威斯汀豪斯知晓电流知识，懂得应用电流强度和电压的不同组合可以提供一定的功率，而且某几个组合方法能使功率在一定距离内的损耗比另一些组合方法少得多。

应用早先在欧洲发明的变压器，他调理电线上的电流以增加功率损耗，而在供应消费用电或家庭用电时，坚持适当的电压。

这个系统浪费了少量电流，因此相应地浪费了它消费电流所需求的少量基本设备。

但是为了使变压器起作用，需求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迸发了一场〝电流战〞。

1888年，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复杂、灵活，而他的变压器又处置了长途送电中的固有效果。

应用变压器，可将输入线路的电压提高，在送入家庭用户或工厂之前，再把电压降上去。

爱迪生未能及时看法到面临的危机。

当他发现了这一点时，双方曾经末尾交锋了。

爱迪生看法到，交流电可以降低本钱，这是无疑的，从经济角度来攻击交流电，势必要以失败告终。

于是，他就在交流电的其他方面做文章。

他看法到，在19世纪的最后一段时间里，群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，宣传高压的风险，是搅乱群众头脑最有效的方法。

于是，他发行了一此题为«留神»的小册子，书中详细地罗列了交流电的所谓种种风险，并把交流电的运用令人难以置信地描画为〝枉费心机〞。

爱迪生还在«北美周刊»宣布了一篇题为«电灯之风险»的文章，攻击交流电的运用。

他说：

〝与我坚持联络的一家电灯公司前些时分购下了一整套交流电系统的专利。

对此，我表示抗议，内容都记在了公司的备忘录上。

迄今，我已成功地压服他们不向群众推行这种系统，明天即使是我赞同推行，他们也不会这样做。

〞

除了在言论上压倒对方以外，为了证明他的论点，他用交流电杀死了一些无主的猫狗，并在纽约市装置电椅时鼓舞采用交流电。

威斯汀豪斯针锋相对，撰文捍卫交流电的优点。

除了在杂志、刊物上停止论争以外，双方都停止了少量的政治游说。

爱迪生利益集团支持一项动议，将电压限制在800伏特之内，以此约束交流电的有效运用，并且又不阻碍他们自己的利益。

为此，1888年夏，威斯汀豪斯预备起诉。

他在7月11日写道：

〝我们能否要起诉爱迪生、约翰逊和其他几团体——指控他们在纽约法律上搞阴谋，这是个值得严肃思索的效果。

关于他们这种肆无忌惮的行为，必需清查法律责任，事情才干在某种水平上了却。

〞

爱迪生听说威斯汀豪斯预备起诉他，气愤之极。

这时他们两人的冤家维拉德劝爱迪生去访问威斯汀豪斯，爱迪生回答道：

〝我对他的经济实力十分清楚，他最近的运营方法如此猖狂，我以为他不是发了横财，就是被我所不知道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。

〞

交流电最终取得了成功。

但在妥协进程中交流电利益集团也遭到了对方的繁重打击。

爱迪生和他的几个帮手英索尔、约翰逊、哈罗德、P．布朗经过推销电刑椅来破坏交流电的声誉。

1889年5月布朗购下了3台威斯汀豪斯交流发电机，未通知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议运用电椅执行死刑。

1890年8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，交流电在许多人的心目中惹起了恐惧，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曲折只是暂时的，在其后的几年里，交流电的开展和运用迅速扩展，它逐渐地占领了用户市场。

虽然到1903年，爱迪生自己还在平心静气地说：

〝为什么大家都力争下游地运用交流电〞，可是在此之前，爱迪生公司的中心发电站和长途送电系统运用的也是交流电，而直流电系统只保管在局部输电网的供电装置上。

实际证明，交流电具有很多优点。

交流电动机结构比拟复杂，重量较轻，而且供电动摇，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实际，使交流电成为主要输电方式。

远距离输电方法的发生和运用，为工业电气化处置了电力的供应效果。

从此，从城市到乡村，从平原到山区，都可以失掉电的供应，电气化的时代末尾。