为什么电有交流和直流(电为啥要分直流和交流)(1)

定义的不同

直流电,是指方向不随时间发生变化的电流。

交流电,是指大小和方向都发生周期性变化的电流。

为什么电有交流和直流(电为啥要分直流和交流)(2)

最简单的说法:一个是直的,一个弯的……

反正都是电,感觉差别不大?

你这么说,爱迪生和特斯拉会哭的。

他们曾经掀起了一场改变了整个世界历史进程的「电力之战」

大家都知道爱迪生是“发明大王”,但他其实还有另外一个身份:通用电气的前身——爱迪生电灯公司的创始人,他在发明出白炽灯之后,于1882年成功设计建立了第一个真正的发电照明网,开始输送直流电。

此时,28岁的尼古拉-特斯拉刚漂洋过海来到美国大城市纽约,手里攥着一封爱迪生欧洲分公司的推荐信。信上写着:

亲爱的爱迪生:我认识两个伟人,一个是你,另外一个就是这位年轻人。

为什么电有交流和直流(电为啥要分直流和交流)(3)

特斯拉VS爱迪生

爱迪生安排特斯拉解决直流电机与电动机的问题。还说,这项目完成后,就奖励5万美金——当时特斯拉的每月工资只有18美金。

青年特斯拉废寝忘食工作,项目顺利完成后,爱迪生却笑着对他说「特斯拉,你不懂我们美国人的幽默。」

被戏弄的特斯拉选择离开公司独立创业,开始反对爱迪生正在推广的直流电,转而支持交流电。

为什么电有交流和直流(电为啥要分直流和交流)(4)

架构在城市上空的高压交流电线

爱迪生的直流电传输方案,每隔1公里都需要设立一个发电站,成本极高。而特斯拉提出的交流电方案优势显而易见:它既能够进行长距离传输,又不那么容易损耗电能,而且成本更低。唯一的缺点是高压安全隐患。

爱迪生紧紧抓住这点不放,发动当地的小学生,以每只 25 美分的价格雇他们抓猫抓狗,再用交流电把它们电死,还收买了美国某些州政府官员,把当地的死刑由绞刑改为交流电电刑,以显示交流电的危害,打击特斯拉在人们心目中的地位。

为什么电有交流和直流(电为啥要分直流和交流)(5)

特斯拉设计的多相交流电感应电动机

到 19世界80年代末,特斯拉发明了异步电动机,交流电远距离高压传输的优点终于完全展现了出来。在 1893 年 5 月的哥伦比亚博览会上,特斯拉展示了交流电照明,在那之后,交流电取代了直流电,成为了供电主流。

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建成之后的尼亚加拉大瀑布发电站

这场“电力之战”一直持续到 1895 年,尼亚加拉瀑布的交流发电站建成,成功将电流传输到了距离其 35 公里外的地方。

特斯拉终于成为了这次“电力之战”的赢家。

但是,这代表交流电就一定比直流电更好吗?

当然不是绝对的。

20世纪60年代,随着线路电压不断提高,输送功率和输送距离不断增大,直流电又得到了工程师们的青睐。因为直流电不需要整流滤波,没有相位差,比较稳定。

工程师们将直流电与交流输电相配合,组成交直流混合的电力系统。

那么,直流电如何升压呢?

简单讲,升压工作交给交流做,交直流再转换一下就好啦!

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溪浙±800千伏特高压直流输电工程金华换流站

而且,从经济性上看,虽然直流换流站比交流输电的变电站造价高,但是直流线路只要正、负两根线,交流线路三相需要三根线,直流线路造价更低,所以距离越长,越适合直流输电。

为什么电有交流和直流(电为啥要分直流和交流)(8)

从这张《国家电网在建在运特高压示意图》中,我们可以看出,直流特高压输变电线路明显要比两条交流特高压输变电线路要长。

得出结论:

交流电和直流电各有特点,打个比方,交流电像高速铁路,直流电像空中飞机,一个中途可以停车,一个点对点飞。用哪个,要具体问题具体分析。

特高压太高大上了,可以举一举我们生活中的例子吗?

220伏/50赫兹交流电是我国的供电标准。因此,我们日常家用的输出电流都是交流电。

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而直流电在生活中的典型应用就是电池。有了电池,很多家用电器才能参与运作。

为什么电有交流和直流(电为啥要分直流和交流)(10)

那么,怎样才能把交流电转换为直流电呢?

这就要用到——电源适配器,俗称——充电插头。它的作用就是把电网传来的交流电转换为直流电传输进电子设备中。

为什么电有交流和直流(电为啥要分直流和交流)(11)

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