人类最初用了近百年的直流电,为何后来却被交流电技术取代?


第一,使用交流电是因为与直流电相比,交流电可以很方便的进行电压转换。现在我国远距离传输电能采用的是超高压直流传输电技术,主要是得益于现代逆变技术。超高压采用直流是为了克服交流电远距离传产生容抗引起非常大的损耗,使用直流不存在容抗及感抗产生的损耗。而损耗来自于导线的纯电阻,为了避免纯电阻引起的损耗可以采取超高压的方式最大限度的减小电流产生的损耗。

第二,只知道在我国交流电是三相四线制供电三火一零,三相工业用电380V,单相家庭用电220V,交流电还有个好处就是不用担心正负极的问题,而直流电有正负极之分,接错了就尴尬了。另一方面,相同电压下直流电的损耗要小于交流电,当初直流电失败是因为当时直流变压技术比较难,想要长距离输电要把电压升高。随着半导体技术的发展,直流电的优势开始显现,现在长距离输电已经是直流电的天下。

第三,用户用交流和直流申都一样,不存在直流比交流好用的问题。因为到用户家里的用电器,都需要变压。如果用直流电,也得变压,只不过是交流和直流的变压用的器件不一样。交流变压用的是变压器,优点是技术简单,容易操作。而用直流变压,就的用电子器件,比如开关电源。此技术是新技术,比较复杂,用的电子元件也多,但优点是体积小,效率也高。除此之外,直流更易于精准控制,交流易于传输变换。电子在导体中移动,交直流也是有别的。直流电均匀的分布于横截面的每一处,交流主要集中在导体表面。

第四,远距离输电交流弊端多,电容损耗是个无法回避的问题。海底电缆,交流输电超过10公里就会因为电容损耗变得没有意义。电感损耗也不容忽视,电线自身的分布电感会让电流在电线上来回无功传输,消耗于线路电阻上变成热损失掉,还恶化了电流波形。超长的导线会形成一根发射天线,把交流电能直接发射到空中,并网困难,不仅要求同频还要严格同相,电压也要基本一致。直流电压一致就能直接并网,不存在电感损耗,分布电容还能稳定直流电压,也不存在发射损耗。但变压成本太高,所以远距离直流终端交流是最佳组合。

第五,设备都有使用寿命,现在来看特高压直流输电是大趋势,现在国内应该是做到了±800kV,柔直的变电设备主要是MMC,在南澳那边有实验基地。确实设备成本是一个重要的问题,可是技术继续成熟之后,特高压直流输电的优势相比交流太过明显。不管是绝缘,线材成本交流都不如直流。直流现在的技术难关是一个是MMC的成本问题,还有就是直流灭弧问题,线路改造什么的。

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