直流基本簡介

?簡介

直流電又稱恒流電，恒定電流是直流電的一種，是大小和方向都不變的直流電，它是由愛迪生發(fā)現(xiàn)的。

脈動直流電與平滑直流電

普通的直流電是指大?。妷焊叩停┖头较颍ㄕ?fù)極）都不隨時(shí)間（相對范圍內(nèi)）而變化，比如干電池。脈動直流電是指方向（正負(fù)極）不變，但大小隨時(shí)間變化，比如：我們把50Hz的交流電經(jīng)過二極管整流后得到的就是典型脈動直流電，半波整流得到的是50Hz的脈動直流電，如果是全波或橋式整流得到的就是100Hz的脈動直流電，它們只有經(jīng)過濾波（用電感或電容）以后才變成平滑直流電，當(dāng)然其中仍存在脈動成分（稱紋波系數(shù)），大小視濾波電路得濾波效果。

優(yōu)點(diǎn)

1、輸送相同功率時(shí)，直流輸電所用線材僅為交流輸電的2/3～l/2 .

直流輸電采用兩線制，以大地或海水作回線，與采用三線制三相交流輸電相比，在輸電線載面積相同和電流密度相同的條件下，即使不考慮趨膚效應(yīng)，也可以輸送相同的電功率，而輸電線和絕緣材料可節(jié)約1/3．

如果考慮到趨膚效應(yīng)和各種損耗（絕緣材料的介質(zhì)損耗、磁感應(yīng)的渦流損耗、架空線的電暈損耗等），輸送同樣功率交流電所用導(dǎo)線截面積大于或等于直流輸電所用導(dǎo)線的截面積的1.33倍．因此，直流輸電所用的線材幾乎只有交流輸電的一半．同時(shí)，直流輸電桿塔結(jié)構(gòu)也比同容量的三相交流輸電簡單，線路走廊占地面積也少．

2、在電纜輸電線路中，直流輸電沒有電容電流產(chǎn)生，而交流輸電線路存在電容電流，引起損耗．

在一些特殊場合，必須用電纜輸電．例如高壓輸電線經(jīng)過大城市時(shí)，采用地下電纜；輸電線經(jīng)過海峽時(shí)，要用海底電纜．由于電纜芯線與大地之間構(gòu)成同軸電容器，在交流高壓輸電線路中，空載電容電流極為可觀．一條200kV的電纜，每千米的電容約為0.2μF，每千米需供給充電功率約3×103kw，在每千米輸電線路上，每年就要耗電2.6×107kw?h．而在直流輸電中，由于電壓波動很小，基本上沒有電容電流加在電纜上．

3、直流輸電時(shí)，其兩側(cè)交流系統(tǒng)不需同步運(yùn)行，而交流輸電必須同步運(yùn)行．交流遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，電流的相位在交流輸電系統(tǒng)的兩端會產(chǎn)生顯著的相位差；并網(wǎng)的各系統(tǒng)交流電的頻率雖然規(guī)定統(tǒng)一為50HZ，但實(shí)際上常產(chǎn)生波動．這兩種因素引起交流系統(tǒng)不能同步運(yùn)行，需要用復(fù)雜龐大的補(bǔ)償系統(tǒng)和綜合性很強(qiáng)的技術(shù)加以調(diào)整，否則就可能在設(shè)備中形成強(qiáng)大的循環(huán)電流損壞設(shè)備，或造成不同步運(yùn)行的停電事故．在技術(shù)不發(fā)達(dá)的國家里，交流輸電距離一般不超過300km而直流輸電線路互連時(shí)，它兩端的交流電網(wǎng)可以用各自的頻率和相位運(yùn)行，不需進(jìn)行同步調(diào)整．

4、直流輸電發(fā)生故障的損失比交流輸電小．兩個(gè)交流系統(tǒng)若用交流線路互連，則當(dāng)一側(cè)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，另一側(cè)要向故障一側(cè)輸送短路電流．因此使兩側(cè)系統(tǒng)原有開關(guān)切斷短路電流的能力受到威脅，需要更換開關(guān)．而直流輸電中，由于采用可控硅裝置，電路功率能迅速、方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)，直流輸電線路上基本上不向發(fā)生短路的交流系統(tǒng)輸送短路電流，故障側(cè)交流系統(tǒng)的短路電流與沒有互連時(shí)一樣．因此不必更換兩側(cè)原有開關(guān)及載流設(shè)備．

在直流輸電線路中，各級是獨(dú)立調(diào)節(jié)和工作的，彼此沒有影響．所以，當(dāng)一極發(fā)生故障時(shí)，只需停運(yùn)故障極，另一極仍可輸送不少于一半功率的電能．但在交流輸電線路中，任一相發(fā)生永久性故障，必須全線停電．

原理

直流電所通過的電路稱直流電路，是由直流電源和電阻構(gòu)成的閉合導(dǎo)電回路。在該直流直流電電路中，形成恒定的電場。在電源外，正電荷經(jīng)電阻從高電勢處流向低電勢處，在電源內(nèi)，靠電源的非靜電力的作用，克服靜電力，再從低電勢處到達(dá)高電勢處，如此循環(huán)，構(gòu)成閉合的電流線。所以，在直流電路中，電源的作用是提供不隨時(shí)間變化的恒定電動勢，為在電阻上消耗的焦耳熱補(bǔ)充能量。

電路

在比較簡單的直流電路中，電源電動勢、電阻、電流以及任意兩點(diǎn)電壓之間的關(guān)系可根據(jù)歐姆定律及電動勢的定義得出。復(fù)雜的直流網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)G.R.基爾霍夫方程組求解。它包括節(jié)點(diǎn)電流方程和回路電壓方程兩部分，前者指出，對于任一節(jié)點(diǎn)（3個(gè)或3個(gè)以上支路的交點(diǎn)），流入和流出節(jié)點(diǎn)的各電流的代數(shù)和為零，這是恒定條件的要求，后者指出，

儀表

測量直流電路中電流、電壓、電阻、電源電動勢等物理量的儀表稱為直流儀表。常用的有靈敏電流表（G表），電流

電源

直流電源有化學(xué)電池，燃料電池，溫差電池，太陽能電池，直流發(fā)電機(jī)等。利用直流電,還可以進(jìn)行水的電解實(shí)驗(yàn)。將負(fù)極插入水中，可以使水電解為氫氣，正極則使水電解為氧氣。

傳輸

在電力傳輸上，19世紀(jì)80年代以后，由于不便于將直流電低電壓升至高電壓進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，直流輸電曾讓位于交流輸電。20世紀(jì)60年代以來，由于采用高電壓、大功率變流器將直流電變?yōu)榻涣麟?，直流輸電系統(tǒng)又重新受到重視并獲得新的發(fā)展。

應(yīng)用

直流電主要應(yīng)用于各種電子儀器，電解，電鍍，直流電力拖動等方面。

歷史

在早期，工程師們主要致力于研究直流電，發(fā)電站的供電范圍也很有限，而且主要用于照明，還未用作工業(yè)動力。例如，1882年愛迪生電氣照明公司（創(chuàng)建于1878年）在紐約建立了第一座發(fā)電站，安裝了三臺110伏“巨漢”號直流發(fā)電機(jī)，這是愛迪生于1880年研制的，這種發(fā)電機(jī)可以為1500個(gè)16瓦的白熾燈供電。

但是隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要，電力技術(shù)在通信、運(yùn)輸、動力等方面逐漸得到廣泛應(yīng)用，社會對電力的需求也急劇增大。由于用戶的電壓不能太高，因此要輸送一定的功率，就要加大電流（P=IU）。而電流愈大，輸電線路發(fā)熱就愈厲害，損失的功率就愈多；而且電流大，損失在輸電導(dǎo)線上的電壓也大，使用戶得到的電壓降低，離發(fā)電站愈遠(yuǎn)的用戶，得到的電壓也就愈低。直流輸電的弊端，限制了電力的應(yīng)用，促使人們探討用交流輸電的問題。愛迪生雖然是一個(gè)偉大的發(fā)明家，但是他沒有受過正規(guī)教育，缺乏理論知識，難以解決交流電涉及到的數(shù)學(xué)運(yùn)算，阻礙了他對交流電的理解，所以在交、直流輸電的爭論中，成了保守勢力的代表。愛迪生認(rèn)為交流電危險(xiǎn)，不如直流電安全。他還打比方說，沿街道敷設(shè)交流電纜，簡直等于埋下地雷。并且邀請人們和新聞記者，觀看用高壓交流電擊死野狗、野貓的實(shí)驗(yàn)。那時(shí)紐約州法院通過了一項(xiàng)法令，用電刑來執(zhí)行死刑。行刑用的電椅就是通以高壓交流電，這正好幫了愛迪生的大忙。在他的反對下，交流電遇到了很大的阻礙。

但是為了減少輸電線路中電能的損失，只能提高電壓。在發(fā)電站將電壓升高，到用戶地區(qū)再把電壓降下來，這樣就能在低損耗的情況下，達(dá)到遠(yuǎn)距離送電的目的。而要改變電壓，只有采用交流輸電才行。1885年，由費(fèi)朗蒂設(shè)計(jì)的倫敦泰晤士河畔的大型交流電站開始輸電。他用鋼皮銅心電纜將1萬伏的交流電送往相距10公里外的市區(qū)變電站，在這里降為2500伏，再分送到各街區(qū)的二級變壓器，降為100伏供用戶照明。以后，俄國的多利沃——多布羅沃斯基又于 1889年最先制出了功率為100瓦的三相交流發(fā)電機(jī)，并被德國、美國推廣應(yīng)用。事實(shí)成功地證實(shí)了高壓交流輸電的優(yōu)越性。并在全世界范圍內(nèi)迅速推廣。

與交流電區(qū)別

交流電，（市電）是指大小和方向隨時(shí)間作周期性變化的一種電流。[1]

交流電是用交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的,在發(fā)電過程中,多對磁極是按一定的角度均勻分布在一個(gè)圓周上,使得發(fā)電過程中,各個(gè)線圈就切割磁力線,由于具有多對磁極，每對磁極產(chǎn)生的磁力線被切割產(chǎn)生的電壓、電流都是按弦規(guī)律變化的，所以能夠不斷的產(chǎn)生穩(wěn)定的電流。國內(nèi)交流電的頻率一般是50赫茲,即每秒變化50次.有些國家交流電的頻率是60赫茲，即每秒變化60次.當(dāng)然也有其它頻率.如電子線路中有方波的、三角形的等，但這些波形的交流電不是導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生的，而是電容充放電、開關(guān)晶體管工作時(shí)產(chǎn)生的。

直流電的方向則不隨時(shí)間而變化。通常又分為脈動直流電和穩(wěn)恒電流。脈動直流電中有交流成分，如彩電中的電源電路中大約300伏左右的電壓就是脈動直流電成分可通過電容去除。穩(wěn)恒電流則是比較理想的，大小和方向都有不變。

設(shè)備

直流屏

直流屏[2]通用名為智能免維護(hù)直流電源屏，簡稱直流屏，通用型號為GZDW。簡單地說，直流屏就是提供穩(wěn)定直流電源的設(shè)備。（在輸入有380V電源時(shí)直接轉(zhuǎn)化為220V，在輸入（市電和備用電）都無輸入時(shí)，直接轉(zhuǎn)化為蓄電池供電——直流220V：實(shí)際上也可以說是一種工業(yè)專用應(yīng)急電源）。發(fā)電廠和變電站中的電力操作電源現(xiàn)今采用的都是直流電源，它為控制負(fù)荷和動力負(fù)荷以及直流事故照明負(fù)荷等提供電源，是當(dāng)代電力系統(tǒng)控制、保護(hù)的基礎(chǔ)。直流屏由交配電單元、充電模塊單元、降壓硅鏈單元、直流饋電單元、配電監(jiān)控單元、監(jiān)控模塊單元及絕緣監(jiān)測單元組成。主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)中小型發(fā)電廠、水電站、各類變電站，和其他使用直流設(shè)備的用戶（如石化、礦山、鐵路等），適用于開關(guān)分合閘及二次回路中的儀器、儀表、繼電保護(hù)和故障照明等場合。

直流屏技術(shù)指標(biāo)

1) 交流測量精度：220V及380V±15% 范圍內(nèi) ≤ 1.0 %

2) 直流測量精度：控母電壓： 110V~240V范圍內(nèi) ≤ 0 .5% 　合母電壓： 286V~198V范圍內(nèi) ≤ 0.5% 　充電電壓： 286V~198V范圍為 ≤ 0.5% 　電池電壓： 12.5V±10%范圍為 ≤ 0.5% 　控母、充電電流: 10%Ie~100%Ie范圍內(nèi) ≤ 0.5%

3) 充電控制參數(shù)：調(diào)壓口輸出電壓(DC)：0 ~ 8.0V受控 (100mA)

4) 溫度檢測：1路電池室溫度 -40℃~125℃ 　109路電池溫度巡檢 -55℃~125℃

5) 電池在線檢測： 256路 直流屏原理圖

6) 絕緣在線檢測： 8~64路,可定制

7) 支路開關(guān)狀態(tài)檢測： 8~64路

8) 硅鏈控制： 5級

9) 故障記錄： 64條

10) 繼電器觸點(diǎn)：220V / 2A

參考資料

1．交流電和直流電的區(qū)別．電池論壇[引用日期2012-12-27]．

2．直流屏．科技網(wǎng)[引用日期2012-12-7]．