为什么会有直流电和交流电？频率为什么是50hz？白话科普专业常识

直流电则相反。
电网公司一样平常利用互换电办法送电，但有高压直流电用于远间隔大功率输电、海底电缆输电、非同步的互换系统之间的联结等

高压直流输电办法与高压互换输电办法比较，有明显的优胜性．历史上仅仅由于技能的缘故原由，才使得互换输电代替了直流输电．下面先就互换电和直流电的紧张优缺陷作出比较，从而解释它们各清闲运用中的代价．

高压直流输电

互换电的优点紧张表现在发电和配电方面：利用建立在电磁感应事理根本上的互换发电机可以很经济方便地把机器能（水流能、风能……）、化学能（石油、天然气……）等其他形式的能转化为电能；互换电源和互换变电站与同功率的直流电源和直流换流站比较，造价大为低廉；互换电可以方便地通过变压器升压和降压，这给配送电能带来极大的方便．这是互换电与直流电比较所具有的独特上风．

直流电的优点紧张在输电方面：

①运送相同功率时，直流输电所用线材仅为互换输电的2／3～l／2

直流输电采取两线制，以大地或海水作回线，与采取三线制三相交流输电比较，在输电线载面积相同和电流密度相同的条件下，纵然不考虑趋肤效应，也可以运送相同的电功率，而输电线和绝缘材料可节约1／3．

如果考虑到趋肤效应和各种损耗（绝缘材料的介质损耗、磁感应的涡流损耗、架空线的电晕损耗等），运送同样功率互换电所用导线截面历年夜于或即是直流输电所用导线的截面积的1.33倍．因此，直流输电所用的线材险些只有互换输电的一半．同时，直流输电杆塔构造也比同容量的三相交流输电大略，线路走廊占地面积也少．

②在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流产生，而互换输电线路存在电容电流，引起损耗．

在一些分外场合，必须用电缆输电．例如高压输电线经由大城市时，采取地下电缆；输电线经由海峡时，要用海底电缆．由于电缆芯线与大地之间构成同轴电容器，在互换高压输线路中，空载电容电流极为可不雅观．一条200kV的电缆，每千米的电容约为0.2F，每千米需供给充电功率约3103kw，在每千米输电线路上，每年就要耗电2.6107kwh．而在直流输电中，由于电压颠簸很小，基本上没有电容电流加在电缆上．

③直流输电时，其两侧互换系统不需同步运行，而互换输电必须同步运行．互换远间隔输电时，电流的相位在互换输电系统的两端会产生显著的相位差；并网的各系统互换电的频率虽然规定统一为50HZ，但实际上常产生颠簸．这两种成分引起互换系统不能同步运行，须要用繁芜弘大的补偿系统和综合性很强的技能加以调度，否则就可能在设备中形成强大的循环电流破坏设备，或造身分歧步运行的停电事件．在技能不发达的国家里，互换输电间隔一样平常不超过300km而直流输电线路互连时，它两端的互换电网可以用各自的频率和相位运行，不需进行同步调整．

④直流输电发生故障的丢失比互换输电小．两个互换系统若用互换线路互连，则当一侧系统发生短路时，另一侧要向故障一侧运送短路电流．因此使两侧系统原有开关怀断短路电流的能力受到威胁，须要改换开关．而直流输电中，由于采取可控硅装置，电路功率能迅速、方便地进行调节，直流输电线路上基本上不向发生短路的互换系统运送短路电流，故障侧互换系统的短路电流与没有互连时一样．因此不必改换两侧原有开关及载流设备．

在直流输电线路中，各级是独立调节和事情的，彼此没有影响．以是，当一极发生故障时，只需停运故障极，另一极仍可运送不少于一半功率的电能．但在互换输电线路中，任一相发生永久性故障，必须全线停电．

其余提醒一下:在直流输电系统中，只有输电环节是直流电，发电系统和用电系统仍旧是互换电．

发电机的基本事理是导线在磁场中做切割磁感线的运动从而产生电流。
由于导线在磁场中并不是沿一定的方向迁徙改变切割，故产生的电流方向也就发生周期性变革。
电流发生变革，我们身边的电器利用时也会涌现问题。
譬如灯利用时就会一直的闪烁，之以是看不见这征象，是利用了我们眼睛的视觉暂留征象。
则如果每秒电流方向改变50次,一次用时0.02s ，即灯每秒闪烁50次我们就看不到闪烁征象了。
以是说互换电的周期是0.02S。
那为什么是0.02s不是0.03s 呢?由于0.03s大于人的视觉暂留0.02s

互换电的频率是由发电机的磁极对数m和转速n决定的．它们有下列关系： f=mn/60

我国电网的标准频率是50Hz，这是一个确定的数值．因此发电机的转速与磁极对数成反比．当m=1（两极电机）时，转速n=3000r/min；当m=2（四极电机）时，n=1500r/min．

国外电网也有采取60Hz作标准频率的．频率的高或低，各有利弊．频率提高，可使发电机和变压器的铜材、钢材耗用量减少，重量轻，本钱低．但会使电气设备和输电线路的感抗增大，容抗减少，损耗增大，从而降落了输电效率．频率过低，会使电气设备用料增多，重量大，本钱高，还会使电灯光闪烁明显．考虑到各种成分，经由技能经济比较，证明交变电流频率采取50Hz、60Hz比较适宜．飞机上的互换电源，其频率采取400Hz，这样可以使电气设备重量大大减轻．国外电网也有采取60Hz作标准频率的。
频率的高或低，各有利弊。
频率提高，可使发电机和变压器的铜材、钢材耗用量减少，重量轻，本钱低．但会使电气设备和输电线路的感抗增大，容抗减少，损耗增大，从而降落了输电效率。
频率过低，会使电气设备用料增多，重量大，本钱高，还会使电灯光闪烁明显。
考虑到各种成分，经由技能经济比较，证明交变电流频率采取50Hz、60Hz比较适宜。

电容在互换电路中对交变电流有阻碍浸染，称为阻抗。
电容器在互换电路中阻抗的大小称为容抗，它与电容器的电容、互换的频率均成反比，电容越大．互换频率越高，容抗便越小。

电容器是一种能储存电荷的容器．它是由两片靠得较近的金属片，中间再隔以绝缘物质而组成的．按绝缘材料不同，可制成各种各样的电容器，如：云母．瓷介．纸介，电解电容器等．在布局上，又分为固定电容器和可变电容器．电容器对直流电阻力无穷大，即电容用具有隔直流浸染。

电容器对互换电的阻力受互换电频率影响，即相同容量的电容器对不同频率的互换电呈现不同的容抗.为什么会涌现这些征象呢这是由于电容器是依赖它的充放电功能来事情的，电源开关未合上时．电容器的两片金属板和其它普通金属板同样是不带电的。
当开关合上时，电容器正极板上的自由电子便被电源所吸引，并推送到负极板上面。
由于电容器两极板之间隔有绝缘材料，以是从正极板跑过来的自由电子便在负极板上面堆积起来．正极板便因电子减少而带上正电，负极板便因电子逐渐增加而带上负电。
电容器两个极板之间便有了电位差，当这个电位差与电源电压相等时，电容器的充电就停上了．此时若将电源割断，电容器仍能保持充电电压。
对已充电的电容器，如果我们用导线将两个极板连接起来，由于两极板间存在的电位差，电子便会通过导线，回到正极板上，直至两极板间的电位差为零．电容器又规复到不带电的中性状态,导线中也就没电流了．加在电容器两个极板上的互换电频率高，电容器的充放电次数增多；充放电电流也就增强；也便是说．电容器对付频率高的互换电的阻碍浸染就减小,即容抗小,反之电容器对频率低的互换电产生的容抗大．对付同一频率的互换电电．电容器的容量越大，容抗就越小，容量越小,容抗就越大。

我们常用的工频互换电是50HZ，常在互换电路中并联电容器用来补偿无功功率，提高功率因数。
这里边就涉及容抗的匹配问题了，也不会涌现“有人说电容在互换电中相称于导线”而“电容直接连在火线和零线之间会短路”的问题了。

互换电在变革过程中，它的瞬市价经由一次循环又变革到原来的瞬市价所需的韶光，即互换电变革一个循环所须要的韶光称互换电的周期。
用字母T表示，单位为s。
我国电网互换电的周期为0.02s。

互换电每秒周期性变革的次数叫做频率，用字母f表示，单位为Hz.。
我国电网的频率厂f＝50 Hz，习气上称为“工频”。
周期与频率之间的关系为： T ＝1/f 或者f ＝1/T

用每秒钟所变革的电气角度来表示互换电的变革快慢叫做角频率（W在数值上即是单位韶光内正弦函数幅角的增长值，称为角频率），用字母表示，单位为rad／s。
角频率与周期及频率之间的关系为：

＝2/T＝2f

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