电流的分类和特点

电流的分类和特点Themanuscriptwasrevisedontheeveningof2021、电流的分类和特点依据电的性质划分，电流可分为直流电与交流电。（一）直流电：是指方向不随时间变化的电流，直流电的正负极是固定不变的。输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2/3〜1/2。直流输电采用两线制，以大地或海水作回线，与采用三线制三相交流输电相比，在输电线载面积相同和电流密度相同的条件下，即使不考虑趋肤效应，也可以输送相同的电功率，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），输送同样功率交流电所用导线截面积大于或等于直流输电所用导线的截面积的倍。因此，直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半。同时，直流输电杆塔结构也比同容量的三相交流输电简单，线路走廊占地面积也少。在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗。在一些特殊场合，必须用电缆输电。例如高压输电线经过大城市时，采用地下电缆；输电线经过海峡时，要用海底电缆。由于电缆芯线与大地之间构成同轴电容器，在交流高压输电线路中，空载电容电流极为可观。一条200kV的电缆，每千米的电容约为nF，每千米需供给充电功率约3X103kw，在每千米输电线路上，每年就要耗电X107kw/h。而在直流输电中，由于电压波动很小，基本上没有电容电流加在电缆上。直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行。交流远距离输电时，电流的相位在交流输电系统的两端会产生显着的相位差；并网的各系统交流电的频率虽然规定统一为50HZ，但实际上常产生波动。这两种因素引起交流系统不能同步运行，需要用复杂庞大的补偿系统和综合性很强的技术加以调整，否则就可能在设备中形成强大的循环电流损坏设备，或造成不同步运行的停电事故。在技术不发达的国家里，交流输电距离一般不超过300km而直流输电线路互连时，它两端的交流电网可以用各自的频率和相位运行，不需进行同步调整。直流输电发生故障的损失比交流输电小。两个交流系统若用交流线路互连，则当一侧系统发生短路时，另一侧要向故障一侧输送短路电流。因此使两侧系统原有开关切断短路电流的能力受到威胁，需要更换开关。而直流输电中，由于采用可控硅装置，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交流系统输送短路电流，故障侧交流系统的短路电流与没有互连时一样。因此不必更换两侧原有开关及载流设备。稳恒的直流电不产生电磁辐射，由于只产生电场不产生交变磁场，即使是超高压直流电，它也只是电场强到使空气电离而发光，此时的光辐射是空气电离发出的，并不是导线，不产生电磁波。所谓的电磁辐射就是能量以电磁波形式从辐射源发射到空间的现象。电流在导体内的流动会产生电场，电流在导体内变化会产生磁场，因此辐射出去的叫电磁波。（二）交流电：交流电也称“交变电流”，简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形式是正弦电流。交流电的正负极交替变化，没有固定，所以交流电有“频率”的概念。单相交流电（1） 单相交流电是用一根直导线在均匀磁场中作等速旋转运动时所产生的电流。（2） 单相供电只需两根线即可。（3） 产生原理：3 <b>如上图（b）所示，是一台最简单的发电机。它有一对磁极N、S，有一组N匝线圈，两个滑环和两个电刷，线圈两端分别接到两个滑环上，滑环固定在转轴上与转轴绝缘。每一个滑环放着一个静止的电刷，利用滑环与电刷的滑动接触，将线圈和负载连接。图（a）所示的线圈固定、磁极旋转的发电机。当原动机带动磁极旋转时，线圈不断地切割磁力线产生感应电动势，由于外接负载形成闭合回路，就有电流流通。电流的大小和线圈在磁场中的位置有关，当线圈和磁极平行时，不切割磁力线，因此不产生电流。如果线圈与磁场垂直时，则线圈切割磁力线最多，电流就最大，再由最大到零。在旋转则切割磁力线方向开始改变，电流方向也开始转变。故此不断地循环旋转，就产生了大小和方向不断变化的交流电。因为只有一组线圈，所以只产生一相交流电，故称为单相交流电。三相交流电（1）三相交流电是由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°角的交流电路组成的电力系统。目前，我国生产、配送的都是三相交流电。（2） 三相供电至少须有三根导线。最多可有五根线，分别为三根火线（A/B/C）和一根零线（N），还有一根接地线（G）。（3） 三相交流电比单相交流电有很多优越性，在用电方面，三相电动机比单相电动机结构简单，价格便宜，性能好；在送电方面，采用三相制，在相同条件下比单相输电节约输电线用铜量。实际上单相电源就是取三相电源的一相，因此，三相交流电得到了广泛的应用。零线与火线：零线始终和大地是等电位的，因此交流电的火线的一个完整周期就是，如果在0秒时与零线电位相同，火线上对地电压为0；过秒后，火线上对地电压达到最大（峰值）为高于大地；再过秒，火线上对地电压又降为0；再过秒，火线对地电压降到最低点，零线对火线达到峰值;再过秒，又重新上升到与零线电位相同，火线上对地电压为0。可以看出，交流电虽然随周期改变电流方向，但零线对地电压始终是相同的，为0。接用电器后零线有电流，电流变化规律与电压相同。供电中的火线对于地面的人体永远存在危险，而零线一般是安全的。供电电压分为线电压和相电压两种。（1）线电压：线电压就是相间电压，即三相电路中A、B、C任意两根火线之间的电压。线电压标准值为380V。（2） 相电压：相电压就是单相对地电压，即任一根火线与零线之间的电压。相电压标准值为220V。（3） 线电压与相电压的关系：在低压配电网中，输电线路一般采用三相四线，其中三条线路分别代表A,B,C三相，不分裂，另一条是中性线N（区别于零线，在进入用户的单相输电线路中，有两条线，一条我们称为火线，另一条我们称为零线，零线正常情况下要通过电流以构成单相线路中电流的回路，而三相系统中，三相自成回路，