講述交流電
交流電alternating current ,簡稱為AC。發明者是尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla,1856—1943)。交流電也稱“交變電流”,簡稱“交流”。一般指大小和方向隨時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。我國交流電供電的標準頻率規定為50赫茲,日本等國家為60赫茲。交流電隨時間變化可以以多種多樣的形式表現出來。不同表現形式的交流電其應用范圍和產生的效果也是不同的。
交流電(英語:Alternating Current,簡寫AC)是指大小和方向都發生周期性變化的電流,因為周期電流在一個周期內的運行平均值為零,稱為交變電流或簡稱交流電。不同于方向不隨時間發生改變的直流電。
通常波形為正弦曲線。交流電可以有效傳輸電力。但實際上還有應用其他的波形,例如三角形波、正方形波。生活中使用的市電就是具有正弦波形的交流電。
發明最早交流發電機的是法國工程師A.M.皮克西(1832年)
以正弦交流電應用最為廣泛,且其他非正弦交流電一般都可以經過數學處理后,化成為正弦交流電的疊加。正弦電流(又稱簡諧電流),是時間的簡諧函數。
當閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動時,線圈里就產生大小和方向作周期性改變的正弦交流電。
現在使用的交流電,一般頻率是50Hz 。
我們常見的電燈、電動機等用的電都是交流電。在實用中,交流電用符號"~"表示。
電流隨時間的變化規律,由此看出:正弦交流電三個要素:最大值(有效值)、周期(頻率或角頻率)和相位(初相位)。交流電所要討論的基本問題是電路中的電流、電壓關系以及功率(或能量)的分配問題。由于交流電具有隨時間變化的特點,因此產生了一系列區別于直流電路的特性。在交流電路中使用的元件不僅有電阻,而且有電容元件和電感元件,使用的元件多了,現象和規律就復雜了。但基本遵循安培定律等基本法則。是高中電學的的考點和難點。
根據傅里葉級數的原理,周期函數都可以展開為以正弦函數、余弦函數組成的無窮級數,任何非簡諧的交流電也可以分解為一系列簡諧正余弦交流電的合成。
頻率
交流電的頻率是指它單位時間內周期性變化的次數,單位是赫茲(Hz),與周期成倒數關系。日常生活中的交流電的頻率一般為50赫茲,而無線電技術中涉及的交流電頻率一般較大,達到千赫茲(KHz)甚至兆赫茲(MHz)的度量。
有效值
正余弦交流電的峰值與振幅相對應,而有效值大小則由相同時間內產生相當焦耳熱的直流電的大小來等效。正余弦交流電峰值與有
效值的關系為:
例如,城市生活用電220伏特表示的是有效值,而其峰值約為311伏特。
電力傳輸
交流電被廣泛運用于電力的傳輸,因為在以往的技術條件下交流輸電比直流輸電更有效率。傳輸的電流在導線上的耗散功率可用P= I²R(功率=電流的平方×電阻)求得,顯然要降低能量損耗需要降低傳輸的電流或電線的電阻。由于成本和技術所限,很難降低目前使用的輸電線路(如銅線)的電阻,所以降低傳輸的電流是唯一而且有效的方法。根據P=IU(功率=電流×電壓,實際上有效功率P= IUcosφ),提高電網的電壓即可降低導線中的電流,以達到節約能源的目的。
而交流電升降壓容易的特點正好適合實現高壓輸電。使用結構簡單的升壓變壓器即可將交流電升至幾千至幾十萬伏特,從而使電線上的電力損失極少。在城市內一般使用降壓變壓器將電壓降至幾萬至幾千伏以保證安全,在進戶之前再次降低至市電電壓(中國、香港220V)或者適用的電壓供用電器使用。 一般使用的交流電為三相交流電,其電纜有三條火線和一條公共地線,三條火線上的正弦波各有120°之相位差。對于一般用戶只使用其中的一或兩條相線(一條時需要零線)。
近年來直流變壓及輸電技術取得了長足的發展,而高壓直流輸電的浪費會比較小;因此未來有望取代交流電以解決交流電的安全性和交直流轉換問題。
火線零線
零線始終和大地是等電位的,因此交流電的火線的一個完整周期就是,如果在0秒時與零線電位相同,火線上對地電壓為0;過0.005秒后,火線上對地電壓達到最大(峰值)為高于大地;再過0.005秒,火線上對地電壓又降為0;再過0.005秒,火線對地電壓降到最低點,零線對火線達到峰值;再過0.005秒,又重新上升到與零線電位相同,火線上對地電壓為0。
可以看出,交流電雖然隨周期改變電流方向,但零線對地電壓始終是相同的,為0。接用電器后零線有電流,電流變化規律與電壓相同。保定市四北電子有限公司專業生產開關電源。
交流電(英語:Alternating Current,簡寫AC)是指大小和方向都發生周期性變化的電流,因為周期電流在一個周期內的運行平均值為零,稱為交變電流或簡稱交流電。不同于方向不隨時間發生改變的直流電。
通常波形為正弦曲線。交流電可以有效傳輸電力。但實際上還有應用其他的波形,例如三角形波、正方形波。生活中使用的市電就是具有正弦波形的交流電。
發明最早交流發電機的是法國工程師A.M.皮克西(1832年)
以正弦交流電應用最為廣泛,且其他非正弦交流電一般都可以經過數學處理后,化成為正弦交流電的疊加。正弦電流(又稱簡諧電流),是時間的簡諧函數。
當閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動時,線圈里就產生大小和方向作周期性改變的正弦交流電。
現在使用的交流電,一般頻率是50Hz 。
我們常見的電燈、電動機等用的電都是交流電。在實用中,交流電用符號"~"表示。
電流隨時間的變化規律,由此看出:正弦交流電三個要素:最大值(有效值)、周期(頻率或角頻率)和相位(初相位)。交流電所要討論的基本問題是電路中的電流、電壓關系以及功率(或能量)的分配問題。由于交流電具有隨時間變化的特點,因此產生了一系列區別于直流電路的特性。在交流電路中使用的元件不僅有電阻,而且有電容元件和電感元件,使用的元件多了,現象和規律就復雜了。但基本遵循安培定律等基本法則。是高中電學的的考點和難點。
根據傅里葉級數的原理,周期函數都可以展開為以正弦函數、余弦函數組成的無窮級數,任何非簡諧的交流電也可以分解為一系列簡諧正余弦交流電的合成。
頻率
交流電的頻率是指它單位時間內周期性變化的次數,單位是赫茲(Hz),與周期成倒數關系。日常生活中的交流電的頻率一般為50赫茲,而無線電技術中涉及的交流電頻率一般較大,達到千赫茲(KHz)甚至兆赫茲(MHz)的度量。
有效值
正余弦交流電的峰值與振幅相對應,而有效值大小則由相同時間內產生相當焦耳熱的直流電的大小來等效。正余弦交流電峰值與有
效值的關系為:
例如,城市生活用電220伏特表示的是有效值,而其峰值約為311伏特。
電力傳輸
交流電被廣泛運用于電力的傳輸,因為在以往的技術條件下交流輸電比直流輸電更有效率。傳輸的電流在導線上的耗散功率可用P= I²R(功率=電流的平方×電阻)求得,顯然要降低能量損耗需要降低傳輸的電流或電線的電阻。由于成本和技術所限,很難降低目前使用的輸電線路(如銅線)的電阻,所以降低傳輸的電流是唯一而且有效的方法。根據P=IU(功率=電流×電壓,實際上有效功率P= IUcosφ),提高電網的電壓即可降低導線中的電流,以達到節約能源的目的。
而交流電升降壓容易的特點正好適合實現高壓輸電。使用結構簡單的升壓變壓器即可將交流電升至幾千至幾十萬伏特,從而使電線上的電力損失極少。在城市內一般使用降壓變壓器將電壓降至幾萬至幾千伏以保證安全,在進戶之前再次降低至市電電壓(中國、香港220V)或者適用的電壓供用電器使用。 一般使用的交流電為三相交流電,其電纜有三條火線和一條公共地線,三條火線上的正弦波各有120°之相位差。對于一般用戶只使用其中的一或兩條相線(一條時需要零線)。
近年來直流變壓及輸電技術取得了長足的發展,而高壓直流輸電的浪費會比較小;因此未來有望取代交流電以解決交流電的安全性和交直流轉換問題。
火線零線
零線始終和大地是等電位的,因此交流電的火線的一個完整周期就是,如果在0秒時與零線電位相同,火線上對地電壓為0;過0.005秒后,火線上對地電壓達到最大(峰值)為高于大地;再過0.005秒,火線上對地電壓又降為0;再過0.005秒,火線對地電壓降到最低點,零線對火線達到峰值;再過0.005秒,又重新上升到與零線電位相同,火線上對地電壓為0。
可以看出,交流電雖然隨周期改變電流方向,但零線對地電壓始終是相同的,為0。接用電器后零線有電流,電流變化規律與電壓相同。保定市四北電子有限公司專業生產開關電源。
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