億個(gè)閱讀：直流電ＰＫ交流電

直流電又稱恒流電，簡(jiǎn)稱DC，恒定電流是直流電的一種，是大小和方向都不變的直流電，它是愛迪生發(fā)現(xiàn)的。直流電主要應(yīng)用于各種電子儀器，電解，電鍍，直流電力拖動(dòng)等方面。

交流電又稱“交變電流”，簡(jiǎn)稱“交流”（AC）。一般指大小和方向隨時(shí)間作周期性變化的電壓或電流。它的最基本的形式是正弦電流。發(fā)明最早交流發(fā)電機(jī)的是美籍塞爾維亞裔科學(xué)家尼古拉?特斯拉。中國(guó)通常使用的交流電，一般頻率是50Hz。我們常見的電燈、電動(dòng)機(jī)等用的電都是交流電。在實(shí)用中，交流電用符號(hào)"~"表示。

交流電占據(jù)了電力輸送的絕大部分份額，幾乎成為電力輸送的代名詞。但在100多年前，用交流電這種“不斷變化的怪異電流”供能，幾乎是不可想象的，而直流電曾與交流電在電力傳輸領(lǐng)域一決雌雄，引起兩位科技大師的激烈競(jìng)爭(zhēng)。

19世紀(jì)下半葉，“老實(shí)”的直流電是主流，當(dāng)時(shí)主要的電能動(dòng)力設(shè)備——電動(dòng)機(jī)使用的都是直流電。有人試圖讓電動(dòng)機(jī)使用交流電，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流改變方向時(shí)，磁場(chǎng)也改變了強(qiáng)度和方向，因此電動(dòng)機(jī)根本無(wú)法運(yùn)行。但致力于推廣直流電供電網(wǎng)絡(luò)的愛迪生也碰上了難題——長(zhǎng)距離輸電損耗造成成本上升。

到1882年，當(dāng)時(shí)在愛迪生手下工作的年輕科學(xué)家特斯拉，成功造出小型交流電電動(dòng)機(jī)，顛覆了交流電無(wú)法供能的結(jié)論。愛迪生雖極力阻撓，但已無(wú)法阻止在經(jīng)濟(jì)性和適用性方面更占優(yōu)勢(shì)的交流電，建立直流輸電網(wǎng)絡(luò)的雄心隨之破滅。1895年，世界上第一座水力發(fā)電站——美國(guó)尼亞加拉發(fā)電站采用了交流電系統(tǒng)，宣告了交流電對(duì)直流電的勝利。

交流電的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在發(fā)電和配電方面：利用建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)上的交流發(fā)電機(jī)可以很經(jīng)濟(jì)方便地把機(jī)械能（水流能、風(fēng)能......)、化學(xué)能（石油、天然氣......）等其他形式的能轉(zhuǎn)發(fā)化為電能；交流電源和交流變電站與同功率的直流電源和直流換流站相比，造價(jià)極其低廉；交流電可以方便地通過變壓器升壓和降壓，這給配送電能帶來(lái)極大的方便。

雖然在與交流電的競(jìng)爭(zhēng)中輸?shù)煤軕K，但作為曾被天才發(fā)明家愛迪生考慮過的輸電首選，直流電的優(yōu)勢(shì)無(wú)法忽視。早時(shí)無(wú)法鋪設(shè)直流電輸電系統(tǒng)的重要原因是技術(shù)水平的阻礙，現(xiàn)代電子技術(shù)早已突破了當(dāng)年的瓶頸，為直流電的卷土重來(lái)埋下了伏筆。

為保證大功率和低損耗，長(zhǎng)距離輸電一般采用超高壓輸電。1947年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出世界上首個(gè)晶體管，可方便地應(yīng)用于增高和降低電壓，特別是對(duì)平穩(wěn)的直流電猶為便利，大大降低了輸電成本。

交流電的缺陷，在一些特殊場(chǎng)合讓直流電鉆了空子。交流輸電線一般是架空線，但跨過海峽時(shí)要用水下電纜，穿過人口密集的城市時(shí)又要用地下電纜。水和大地都是導(dǎo)體，它們和電纜產(chǎn)生的“旁路電容”作用，將交流電“分流”掉了——就像水渠旁多了條支路，支路把流得快的水流拉過來(lái)，這樣水的流動(dòng)就受了影響。交流電的電流信號(hào)分為高頻成分和低頻成分，其中高頻成分就相當(dāng)于“流得快的水”。并且這個(gè)分流作用隨著電纜增長(zhǎng)而增大，最終可能大到交流電幾乎送不出去的程度。這時(shí)交流輸電已無(wú)實(shí)際意義，直流電成為惟一的選擇，因?yàn)橹绷麟娛址€(wěn)定，沒有“快慢”之差，旁路電容對(duì)它沒有影響。

直流電的最大優(yōu)勢(shì)是簡(jiǎn)單易行。交流電的電壓和電流不斷隨時(shí)間變化，易出現(xiàn)較難駕馭的情況，如交變電場(chǎng)產(chǎn)生的電磁輻射會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成很大影響。總的來(lái)說(shuō)，交流電需要精確控制的因素比直流電多得多，在一定程度上也造成了電網(wǎng)的復(fù)雜性和不易控制性。

相比之下，直流電的優(yōu)勢(shì)主要有以下方面：

1．線路造價(jià)低：對(duì)于架空線路，交流輸電通常采用3根導(dǎo)線，而直流單極只需1根，雙極只需兩根，更為經(jīng)濟(jì)，因此采用直流電纜的大城市越來(lái)越多。

2．損耗?。褐绷骶€路沒有無(wú)功損耗。而且直流架空線路沒有“趨膚效應(yīng)”（交變電流通過導(dǎo)體時(shí)，電流集中在導(dǎo)體表面流過的效應(yīng)），其電暈損耗（由氣體介質(zhì)造成的損耗）和無(wú)線電干擾，均比交流架空線路要小。

3．電網(wǎng)運(yùn)行更穩(wěn)定：直流本身帶有調(diào)制功能，可根據(jù)系統(tǒng)的要求作出反應(yīng)，運(yùn)行更穩(wěn)定。

目前直流輸電仍存在成本過高的問題?，F(xiàn)代的直流輸電，只在輸電這個(gè)環(huán)節(jié)是直流，發(fā)電仍是交流，可以說(shuō)，直流電仍是交流電的“替補(bǔ)”。在輸電線路的起端有換流設(shè)備將交流變換為直流，到線路末端再將直流變回交流。目前這種換流設(shè)備存在制造難、價(jià)格高等問題，有待研究解決。另外，直流輸電還存在如直流斷路器復(fù)雜、龐大等的技術(shù)問題。未來(lái)隨著這些問題的解決，直流輸電的地位有望進(jìn)一步提升。