说到交流电就不得不说交流电之父——尼古拉·特斯拉(塞尔维亚裔美籍科学家),年轻时的特斯拉在家喻户晓的发明家爱迪生创办的公司工作,特斯拉提出与爱迪生意见相左的电能使用方式——交流电,爱迪生提倡使用恒定的直流电推广给社会大众,最终特斯拉离开了爱迪生的公司,自己创业开办公司。1891年,特斯拉发明了高频交流发电机(15000hz)并申请专利,之后多相交流发电机用来供应电流,此后的交流发电机频率大多都设计在16hz到100hz之间。不同国家使用交流电的频率和电压不同,通常为50hz或60hz,普通家庭用电压为220v(伏特)或110v。特斯拉最终放弃交流电专利权,使得交流电专利永久开放,这个伟大的决定最终的受益者是全世界的公民,我们应该感恩特斯拉先生。
交流电由发电厂的发电机组产生,火力发电厂把热能转化为发电机组运转的机械能,接着发电机组产生三相交流电,发电机组产生电能的基础就是电磁感应原理,产生的电能是没有办法大规模存储的,所以用输电线路源源不断的送往各个变电枢纽——变电站,变电站通过中转的变压器和配电输出柜最终到用电单位,用电单位经降压变压器到用户。
变电站的输出线路电压一般为10kv或者35kv,高电压的出线进入企业、政府、供电局的变压器,然后再次对电能进行分配。
输电线路采用高电压传输电能,这样可以降低线路的损耗,电压高意味着电流小,电流小意味着线路的损耗变小。我国输电线路的电压等级有:35kv,66kv,110kv,220kv,330kv,500kv,750kv,±800kv,1000kv,电厂产生的电能经升压变压器输送到电力系统,用电单位经降压变压器到用户。
我国采用前苏联供电电压标准,最终到家庭用户的电能经降压变压器变为380v/220v,我们常提到的火线就是三相电中的相线,三相电有三个相线(a相、b相、c相),而零线即为变压器端的中性线,中性线在变压器侧是接地的,相线与中性线之间的电压为220v,相线之间的电压为380v,这里的220v/380v均指电压的有效值。
交流电波形图
电能的使用必须形成闭合的回路,家庭中进户线一般为火线(红色)、零线(蓝色)、地线(黄绿相间),闭合回路为火线——负载(用电设备装置)——零线,如果这个回路中的零线出现故障断开,那么负载肯定不工作,那么你在空气开关的出线端零线侧用电笔测量一下,是不是电笔的小灯泡亮了起来。这是为什么呢?电能经火线、负载没有与断开的零线形成闭合的回路,这时零线变成了“火线”。
闭合回路
电笔的小灯泡为什么会亮呢?火线、负载(电笔)、人体、大地形成了回路,电笔中的氖气灯泡就亮了起来,害怕吗?你在使用电笔的时候有微弱的电流在你的身体中流动。
验
未完待续……