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交流电

交流电流(Alternating Current,缩写:AC)是指大小和方向都发生周期性变化的电流,在一个周期内的运行平均值为零。不同于直流电,后者的方向是不会随着时间发生改变的,并且直流电没有周期性变化。

通常波形为正弦曲线。交流电可以有效传输电力。但实际上还有应用其他的波形,例如三角形波、正方形波。生活中使用的市电就是具有正弦波形的交流电。


交流电

旋转磁场发电机

交流发电机通常采用旋转磁场设计,电枢静止,这样便不需要使用电刷和滑环取电。

同步发电机的磁场来自永久磁铁或电磁铁。发电厂使用的大型同步发电机可透过控制励磁系统(电磁铁)来改变输出电压及无功功率。

异步发电机没有磁石,利用定子与转子间气隙旋转磁场,与转子绕组中感应电流相互作用来发电。异步发电机需要电容或同步发电机提供无功功率才可以运作,因此通常不能黑启动,即是不借助外部电力来启动。

电力传输

交流电被广泛运用于电力的传输,因为在以往的技术条件下交流输电比直流输电更有效率。传输的电流在导线上的耗散功率可用焦耳定律( P=I²R)求得,显然要降低能量损耗需要降低传输的电流或电线的电阻。由于成本和技术所限,很难降低目前使用的输电线路(如铜线)的电阻,所以降低传输的电流是唯一而且有效的方法。根据P=IU(实际上有功功率

),提高电网的电压即可降低导线中的电流,以达到节约能源的目的。

而交流电升降压容易的特点正好适合实现高压输电。使用结构简单的升压变压器即可将交流电升至几千至几十万伏特,从而使电线上的电力损失极少。在城市内一般使用降压变压器将电压降至几万至几千伏以保证安全,在进户之前再次降低至市电电压或者适用的电压供用电器使用。

随着电力电子学的发展,愈来愈多长距离输电采用高压直流输电(HVDC),直流电功率因素是效率更高。在日本,糸鱼川静冈构造线以东为50Hz、以西为60Hz,在静冈县与长野县设有三处频率转换变电所联网,而本州与北海道及四国间则以海底HVDC连结。

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