“交流电”的版本间的差异查看源代码讨论查看历史
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| − | '''交流电'''简称为AC。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。但实际上还有应用其他的波形，例如三角形波、正方形波。生活中使用的市电就是具有正弦波形的交流电。<ref>[http://www.elecfans.com/dianzichangshi/20171225607244.html 交流电之父——特斯拉对交流电的贡献],电子发烧友网，2017年12月25日</ref> | + | '''交流电'''简称为AC。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。但实际上还有应用其他的波形，例如三角形波、正方形波。生活中使用的市电就是具有正弦波形的交流电。<ref>[http://www.elecfans.com/dianzichangshi/20171225607244.html 交流电之父——特斯拉对交流电的贡献],电子发烧友网，2017年12月25日</ref> |
| − | 当发现了电磁感应后，产生交流电流的方法则被发现。早期的成品由尼古拉·特斯拉、迈克尔·法拉第与波利特·皮克西等人开发出来。其中，波利特·皮克西在1832年基于迈克尔·法拉第的原理制造了第一台交流电机。 | + | 当发现了[[ 电磁感应]] 后，产生交流电流的方法则被发现。早期的成品由[[ 尼古拉·特斯拉]] 、[[ 迈克尔·法拉第]] 与[[ 波利特·皮克西]] 等人开发出来。其中，波利特·皮克西在1832年基于迈克尔·法拉第的原理制造了第一台交流[[ 电机]] 。 |
=='''基本信息'''== | =='''基本信息'''== | ||
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外文名：Alternating Current | 外文名：Alternating Current | ||
| − | 产生原理 ：电磁感应原理 | + | 产生原理 ：[[ 电磁感应原理]] |
工频 ： 50Hz | 工频 ： 50Hz | ||
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[[File:ZXXKCOM201708311102370199406.png|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=1e9b0487c47b21365124ba72e7222335&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][https://www.so.com/s?src=lm&ls=s112c46189d&q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&lmsid=d92315f007723f4e&lm_extend=ctype%3A3%7Clmbid%3A0 图片来源于360搜索网]]] | [[File:ZXXKCOM201708311102370199406.png|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=1e9b0487c47b21365124ba72e7222335&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][https://www.so.com/s?src=lm&ls=s112c46189d&q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&lmsid=d92315f007723f4e&lm_extend=ctype%3A3%7Clmbid%3A0 图片来源于360搜索网]]] | ||
| − | 当发现了电磁感应后，产生交流电流的方法就被知晓。早期的成品由英国人麦可·法拉第（Michael Faraday）与法国人波利特·皮克西（Hippolyte Pixii）等人开发出来。 | + | 当发现了[[ 电磁感应]] 后，产生交流[[ 电流]] 的方法就被知晓。早期的成品由[[ 英国]] 人[[ 麦可·法拉第]] （Michael Faraday）与[[ 法国]] 人[[ 波利特·皮克西]] （Hippolyte Pixii）等人开发出来。 |
| − | 1882年，英国电工詹姆斯·戈登建造了大型双相交流发电机。开尔文勋爵与塞巴斯蒂安·费兰蒂（Sebastian Ziani de Ferranti）开发早期交流发电机，频率介于100赫兹至300赫兹之间。 | + | 1882年，[[ 英国]] 电工[[ 詹姆斯·戈登]] 建造了大型双相交流[[ 发电机]] 。开尔文勋爵与塞巴斯蒂安·费兰蒂（Sebastian Ziani de Ferranti）开发早期交流发电机，[[ 频率]] 介于100[[ 赫兹]] 至300赫兹之间。 |
| − | 1891年，尼古拉·特斯拉取得了交流发电机的专利。<ref>[http://www.elecfans.com/dianzichangshi/20171225607244.html 交流电之父——特斯拉对交流电的贡献],电子发烧友网，2017年12月25日</ref> | + | 1891年，[[ 尼古拉·特斯拉]] 取得了交流[[ 发电机]] 的专利。<ref>[http://www.elecfans.com/dianzichangshi/20171225607244.html 交流电之父——特斯拉对交流电的贡献],电子发烧友网，2017年12月25日</ref> |
| − | 1891年后，多相交流发电机被用来供应电流，此后的交流发电机的交流电流频率通常设计在16赫兹至100赫兹间，搭配弧光灯、白炽灯或电动机使用。 | + | 1891年后，多相交流发电机被用来供应[[ 电流]] ，此后的交流发电机的交流电流频率通常设计在16赫兹至100赫兹间，搭配[[ 弧光灯]] 、[[ 白炽灯]] 或[[ 电动机]] 使用。 |
| − | 根据电磁感应定律，当导体周围的磁场发生变化，感应电流在导体中产生。通常情况下，旋转磁体称为转子，导体绕在铁芯上的线圈内的固定组，称为定子，当其跨越磁场时，便产生电流。产生交流电的基本机械称为交流发电机。 | + | 根据[[ 电磁感应定律]] ，当导体周围的[[ 磁场]] 发生变化，感应电流在导体中产生。通常情况下，旋转磁体称为转子，导体绕在[[ 铁芯]] 上的线圈内的固定组，称为定子，当其跨越磁场时，便产生电流。产生交流电的基本机械称为交流发电机。 |
=='''产生原理'''== | =='''产生原理'''== | ||
[[File:20110208203104-2094002365.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=82c3e1ed3fcf348a08ad1ea82d0efdf4&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][https://www.so.com/s?src=lm&ls=s112c46189d&q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&lmsid=ae6ee2d77c130b51&lm_extend=ctype%3A3%7Clmbid%3A0 图片来源于360搜索网]]] | [[File:20110208203104-2094002365.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=82c3e1ed3fcf348a08ad1ea82d0efdf4&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][https://www.so.com/s?src=lm&ls=s112c46189d&q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&lmsid=ae6ee2d77c130b51&lm_extend=ctype%3A3%7Clmbid%3A0 图片来源于360搜索网]]] | ||
| − | 交流电是根据电磁感应原理产生的，当闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈里就产生大小和方向作周期性改变的正弦交流电。 | + | 交流电是根据[[ 电磁感应原理]] 产生的，当闭合线圈在匀强[[ 磁场]] 中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈里就产生大小和方向作周期性改变的正弦交流电。 |
交流电（alternating[ˈɔltərˌneɪt] current[ˈkɚrənt, ˈkʌr-]），简称为AC。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（alternating[ˈɔltərˌneɪt] current[ˈkɚrənt, ˈkʌr-]），简称为AC。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。 | ||
| − | 将一个可以绕固定转动轴转动的单匝线 | + | 将一个可以绕固定转动轴转动的单匝[[ 线 圈]]abcd 放置在匀强磁场中，为了避免在线圈转动过程中，两根引出的导线扭绞在一起，把线圈两根引线分别接到与线圈一起转动的两个铜环上，铜环通过[[ 电刷]] 与外电路连接。当线圈abcd在外力作用下，在匀强磁场中以角速度匀速转动时，线圈的ab边和cd边作切割[[ 磁感线]] 运动，线圈中产生感应[[ 电动势]] 。如果外电路是闭合的，闭合回路中将产生感应[[ 电流]] 。ad和bc边的运动不切割磁感线，则不产生感应电流。 |
| − | 发电机产生的电动势按正弦规律变化，可以向外电路输送正弦交流电。应当指出，实际的发电机构造比较复杂，线圈匝数很多，而且嵌在硅钢片制成的铁心上，叫做电枢；磁极是由电磁铁构成的。一般多采用旋转磁极式，即电枢不动，磁极转动。<ref>[http://www.360doc.com/content/18/0706/20/31717958_768380652.shtml 正弦交流电的产生],个人图书馆网，2018-07-06</ref> | + | 发电机产生的电动势按正弦规律变化，可以向外电路输送[[ 正弦交流电]] 。应当指出，实际的[[ 发电机]] 构造比较复杂，线圈匝数很多，而且嵌在[[ 硅钢片]] 制成的铁心上，叫做电枢；磁极是由电磁铁构成的。一般多采用旋转磁极式，即电枢不动，磁极转动。<ref>[http://www.360doc.com/content/18/0706/20/31717958_768380652.shtml 正弦交流电的产生],个人图书馆网，2018-07-06</ref> |
=='''正弦交流电的表示方法'''== | =='''正弦交流电的表示方法'''== | ||
[[File:1 171026084557 1.png|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=8e3919baa3e0da2cb940db850038440a&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][http://www.rituchina.com/news/rituxinwen/2017/1026/2457.html 图片来源于日图科技网]]] | [[File:1 171026084557 1.png|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=8e3919baa3e0da2cb940db850038440a&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][http://www.rituchina.com/news/rituxinwen/2017/1026/2457.html 图片来源于日图科技网]]] | ||
| − | 大小与方向均随时间按正弦规律做周期性变化的电流、电压、电动势叫做正弦交流电流、电压、电动势，在某一时刻t的瞬时值可用三角函数式(解析式)来表示 | + | 大小与方向均随时间按正弦规律做周期性变化的[[ 电流]] 、[[ 电压]] 、[[ 电动势]] 叫做正弦交流电流、电压、电动势，在某一时刻t的瞬时值可用三角函数式(解析式)来表示 |
i(t)=Imsin(ωt+ji0) | i(t)=Imsin(ωt+ji0) | ||
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e(t)=Emsin(ωt+je0) | e(t)=Emsin(ωt+je0) | ||
| − | 式中，Im、Um、Em分别叫做交流电流、电压、电动势的振幅(也叫做峰值或最大值)，电流的单位为安培(A)，电压和电动势的单位为伏特(V);ω叫做交流电的角频率，单位为弧度/秒(rad/s)，它表征正弦交流电流每秒内变化的电角度;ji0、ju0、je0分别叫做电流、电压、电动势的初相位或初相，单位为弧度rad或度(0) | + | 式中，Im、Um、Em分别叫做交流电流、电压、电动势的振幅(也叫做峰值或最大值)，电流的单位为[[ 安培]](A)，电压和电动势的单位为[[ 伏特]](V);ω叫做交流电的角频率，单位为弧度/秒(rad/s)，它表征正弦交流电流每秒内变化的[[ 电角度]];ji0、ju0、je0分别叫做电流、电压、电动势的初[[ 相位]] 或初相，单位为弧度rad或度(0) |
| − | 正弦交流电的三要素： 最大值、 | + | 正弦交流电的三要素： 最大值、 [[ 角频率]] 、 初相位(初相) |
=='''主要参数'''== | =='''主要参数'''== | ||
| 第69行： | 第69行： | ||
最大值一般用大写英文字母加右下标 Em、Um、Im来表示。 | 最大值一般用大写英文字母加右下标 Em、Um、Im来表示。 | ||
| − | 3、有效值： 在交流电变化的一个周期内，交流电流在电 | + | 3、有效值： 在交流电变化的一个周期内，交流电流在[[ 电 阻]]R 上产生的热量相当于多大数值的直流电流在该电阻上所产生的[[ 热量]] ，此直流电流的数值就是该交流电流的有效值。<ref>[http://gaozhongwuli.com/zongjie/x32/481787.html 交流电的产生],高中物理网</ref> |
通常，交流电表都是按有效值来刻度的。一般不作特别说明时，交流电的大小均是指有效值。例如市电220伏特，就是指其有效值为220伏特。 | 通常，交流电表都是按有效值来刻度的。一般不作特别说明时，交流电的大小均是指有效值。例如市电220伏特，就是指其有效值为220伏特。 | ||
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5、周期（Cycle）：正弦交流电循环变化一周所需要的时间叫做周期；单位是秒（s） <ref>[http://www.rituchina.com/news/rituxinwen/2017/1026/2457.html 电源基础知识-交流电、三相电流],日图科技网，2019-10-26</ref> | 5、周期（Cycle）：正弦交流电循环变化一周所需要的时间叫做周期；单位是秒（s） <ref>[http://www.rituchina.com/news/rituxinwen/2017/1026/2457.html 电源基础知识-交流电、三相电流],日图科技网，2019-10-26</ref> | ||
| − | 6、频率（Frequency）：正弦交流电在一秒钟内循环变化的周数叫做频率；单位是赫兹（Hz）目前，我国生活工作用电的频率为50Hz。 | + | 6、[[ 频率]] （Frequency）：正弦交流电在一秒钟内循环变化的周数叫做频率；单位是[[ 赫兹]] （Hz）目前，我国生活工作用电的频率为50Hz。 |
=='''应用'''== | =='''应用'''== | ||
[[File:C2d26f5c20debce58c27d960d4478d26.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=01088b0172d58c737cd9dbd14c83d6be&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][https://www.xianjichina.com/news/details_60154.html 图片来源于贤集网]]] | [[File:C2d26f5c20debce58c27d960d4478d26.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=01088b0172d58c737cd9dbd14c83d6be&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][https://www.xianjichina.com/news/details_60154.html 图片来源于贤集网]]] | ||
| − | 交流电开始得到广泛应用还是在19世纪80年代以后，那时相继发明了变压器、三相制、旋转磁场和异步电动机；交流电路理论也随着这些应用的需要而逐步建立，例如用相量表示正弦量的方法就是1893 | + | 交流电开始得到广泛应用还是在19世纪80年代以后，那时相继发明了[[ 变压器]] 、三相制、旋转[[ 磁场]] 和异步[[ 电动机]] ；交流电路理论也随着这些应用的需要而逐步建立，例如用相量表示正弦量的方法就是1893 年[[C.P.施泰因梅茨]] 提出的。1907年三极[[ 真空]] 管的发明，为产生更高频率的交流电及其在无线电方面的应用提供了条件。 |
目前，在动力方面,绝大部分电力网都是交流的,因为交流电可以方便地变换电压；交流电机在结构上也比直流电机简单；在需要直流的地方还可以很方便地采用电子整流装置。中国1980年在东北建立的超高压输变电线路就是用的50万伏交流电。 | 目前，在动力方面,绝大部分电力网都是交流的,因为交流电可以方便地变换电压；交流电机在结构上也比直流电机简单；在需要直流的地方还可以很方便地采用电子整流装置。中国1980年在东北建立的超高压输变电线路就是用的50万伏交流电。 | ||
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在信息传输方面也时常用到交流电，例如载波通信的载波电流就是交流电。 <ref>[http://wenda.tianya.cn/question/7e04a2219d78881e 交流电产生和应用],天涯社区网，2009-12-09</ref> | 在信息传输方面也时常用到交流电，例如载波通信的载波电流就是交流电。 <ref>[http://wenda.tianya.cn/question/7e04a2219d78881e 交流电产生和应用],天涯社区网，2009-12-09</ref> | ||
| − | 交流电被广泛运用于电力的传输，因为在以往的技术条件下交流输电比直流输电更有效率。传输的电流在导线上的耗散功率可用焦耳定律（P =I ²R）求得，显然要降低能量损耗需要降低传输的电流或电线的电阻。由于成本和技术所限，很难降低目前使用的输电线路（如铜线）的电阻，所以降低传输的电流是唯一而且有效的方法。根据P=IU（实际上有功功率 ），提高电网的电压即可降低导线中的电流，以达到节约能源的目的。 | + | 交流电被广泛运用于电力的传输，因为在以往的技术条件下交流输电比直流输电更有效率。传输的电流在导线上的耗散功率可用[[ 焦耳定律]] （P =I ²R）求得，显然要降低能量损耗需要降低传输的电流或电线的电阻。由于成本和技术所限，很难降低目前使用的输电线路（如铜线）的[[ 电阻]] ，所以降低传输的电流是唯一而且有效的方法。根据P=IU（实际上有功[[ 功率]] ），提高电网的电压即可降低导线中的电流，以达到节约能源的目的。 |
| − | 而交流电升降压容易的特点正好适合实现高压输电。使用结构简单的升压变压器即可将交流电升至几千至几十万伏特，从而使电线上的电力损失极少。在城市内一般使用降压变压器将电压降至几万至几千伏以保证安全，在进户之前再次降低至市电电压或者适用的电压供用电器使用。 | + | 而交流电升降压容易的特点正好适合实现高压输电。使用结构简单的升压变压器即可将交流电升至几千至几十万伏特，从而使电线上的电力损失极少。在城市内一般使用降压[[ 变压器]] 将电压降至几万至几千伏以保证安全，在进户之前再次降低至市电电压或者适用的电压供用电器使用。 |
=='''按相位分类'''== | =='''按相位分类'''== | ||
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目前各国使用的交流电相位主要为单相及三相。 | 目前各国使用的交流电相位主要为单相及三相。 | ||
| − | 1、三相交流电: 电动势、电压及电流的最大值相等、频率相同，彼此之间有120°相位差的三个正弦交流电。<ref>[http://www.rituchina.com/news/rituxinwen/2017/1026/2457.html电源基础知识-交流电、三相电流],日图科技网，2019-10-26</ref> | + | 1、三相交流电: 电动势、电压及电流的最大值相等、频率相同，彼此之间有120°相位差的三个正弦交流电。<ref>[http://www.rituchina.com/news/rituxinwen/2017/1026/2457.html 电源基础知识-交流电、三相电流],日图科技网，2019-10-26</ref> |
| − | 三相交流电，输电时只有三条火线，供电给客户时有三条火线和中线。只使用其中一条相线及中线，便是单相电。火线如果相电压是220V，线电压则是380V。 | + | 三相交流电，输电时只有三条[[ 火线]] ，供电给客户时有三条火线和[[ 中线]] 。只使用其中一条相线及中线，便是单相电。火线如果相电压是220V，线[[ 电压]] 则是380V。 |
三相电一般为三相四线。三个相线的符号为L1，L2，L3，也可以分别表示为A，B，C，分别代表相线1，相线2，相线3，L为Live Wire的缩写，零线的符号为N，为Neutral Wire的缩写。地线为E，为Earth的缩写。 | 三相电一般为三相四线。三个相线的符号为L1，L2，L3，也可以分别表示为A，B，C，分别代表相线1，相线2，相线3，L为Live Wire的缩写，零线的符号为N，为Neutral Wire的缩写。地线为E，为Earth的缩写。 | ||
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[[File:T014496bc40d513f87e.png|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5%E7%9A%84%E8%BE%93%E9%80%81&src=srp&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5%E7%9A%84%E8%BE%93%E9%80%81&ancestor=list&cmsid=9c6cfdabd8a39d2f9e4aaf44a51c8148&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=0&fsn=60&adstar=0&clw=255#id=9f9c7e78079a6ff42b2798863c24d0ce&prevsn=0&currsn=60&ps=117&pc=58 原图链接][https://www.in-en.com/article/html/energy-2262934.shtml 图片来源于国际能源网]]] | [[File:T014496bc40d513f87e.png|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5%E7%9A%84%E8%BE%93%E9%80%81&src=srp&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5%E7%9A%84%E8%BE%93%E9%80%81&ancestor=list&cmsid=9c6cfdabd8a39d2f9e4aaf44a51c8148&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=0&fsn=60&adstar=0&clw=255#id=9f9c7e78079a6ff42b2798863c24d0ce&prevsn=0&currsn=60&ps=117&pc=58 原图链接][https://www.in-en.com/article/html/energy-2262934.shtml 图片来源于国际能源网]]] | ||
| − | 最早的商用交流电频率是60Hz，电压是110V，由美国西屋电气公司实现，商用交流电网也是在美国首次投入运营，而美国是采用英制单位的，为计算方便故采用了60Hz/110V的规格。 | + | 最早的商用交流电[[ 频率]] 是60Hz，电压是110V，由美国西屋电气公司实现，商用交流电网也是在美国首次投入运营，而美国是采用英制单位的，为计算方便故采用了60Hz/110V的规格。 |
| − | 商用交流电大获成功之后，欧洲迅速引进了交流发电、馈电技术，而欧洲除英国外均使用公制单位，为计算方便将频率改为了50Hz。后因110V电压较低，电网传输损耗较大，为改善这种状况，在交流电网没有大规模建设因而没有“负担”的欧陆国家采用了220V的电压规格，这是由110V倍压而来，技术改造相对最简单，于是在欧陆国家就形成了220V/50Hz的交流电网标准。 | + | 商用交流电大获成功之后，欧洲迅速引进了交流发电、馈电技术，而[[ 欧洲]] 除[[ 英国]] 外均使用公制单位，为计算方便将频率改为了50Hz。后因110V电压较低，电网传输损耗较大，为改善这种状况，在交流电网没有大规模建设因而没有“负担”的欧陆国家采用了220V的电压规格，这是由110V倍压而来，技术改造相对最简单，于是在欧陆国家就形成了220V/50Hz的交流电网标准。 |
| − | 中国最早的交流电网并没有统一的标准，只是局部的小型电网，设备由各发达工业国提供，规格五花八门，在蒋介石基本统一中国后，选定了公制为中国的度量衡标准，故电网的建设开始全面转向公制基础。1949年以后，中国的工业化全面转向苏联模式，电网建设也遵照苏联标准，而苏联采用的也是欧陆标准，于是 220V/50Hz最终定格为中国的电网标准。<ref>[http://www.ntsc.ac.cn/kxcb/kpcg/shijian/201209/t20120919_3647627.html 交流电的频率],中国科学院国家授时中心网，2012-09-19</ref> | + | 中国最早的交流电网并没有统一的标准，只是局部的小型电网，设备由各发达工业国提供，规格五花八门，在蒋介石基本统一中国后，选定了[[ 公制]] 为中国的度量衡标准，故电网的建设开始全面转向公制基础。1949年以后，中国的工业化全面转向苏联模式，电网建设也遵照苏联标准，而[[ 苏联]] 采用的也是欧陆标准，于是 220V/50Hz最终定格为中国的电网标准。<ref>[http://www.ntsc.ac.cn/kxcb/kpcg/shijian/201209/t20120919_3647627.html 交流电的频率],中国科学院国家授时中心网，2012-09-19</ref> |
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*[http://www.civilcn.com/zhishi/jggc/1522219135355469.html 直流电与交流电基础知识] | *[http://www.civilcn.com/zhishi/jggc/1522219135355469.html 直流电与交流电基础知识] | ||
2019年11月23日 (六) 18:33的版本
| 交流电 | |
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交流电简称为AC。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。但实际上还有应用其他的波形，例如三角形波、正方形波。生活中使用的市电就是具有正弦波形的交流电。[1]
当发现了电磁感应后，产生交流电流的方法则被发现。早期的成品由尼古拉·特斯拉、迈克尔·法拉第与波利特·皮克西等人开发出来。其中，波利特·皮克西在1832年基于迈克尔·法拉第的原理制造了第一台交流电机。
基本信息
中文名：交流电
外文名：Alternating Current
产生原理 ：电磁感应原理
工频 ： 50Hz
大小表示： 有效值
发展历史
当发现了电磁感应后，产生交流电流的方法就被知晓。早期的成品由英国人麦可·法拉第（Michael Faraday）与法国人波利特·皮克西（Hippolyte Pixii）等人开发出来。
1882年，英国电工詹姆斯·戈登建造了大型双相交流发电机。开尔文勋爵与塞巴斯蒂安·费兰蒂（Sebastian Ziani de Ferranti）开发早期交流发电机，频率介于100赫兹至300赫兹之间。
1891年后，多相交流发电机被用来供应电流，此后的交流发电机的交流电流频率通常设计在16赫兹至100赫兹间，搭配弧光灯、白炽灯或电动机使用。
根据电磁感应定律，当导体周围的磁场发生变化，感应电流在导体中产生。通常情况下，旋转磁体称为转子，导体绕在铁芯上的线圈内的固定组，称为定子，当其跨越磁场时，便产生电流。产生交流电的基本机械称为交流发电机。
产生原理
交流电是根据电磁感应原理产生的，当闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈里就产生大小和方向作周期性改变的正弦交流电。
交流电（alternating[ˈɔltərˌneɪt] current[ˈkɚrənt, ˈkʌr-]），简称为AC。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。
将一个可以绕固定转动轴转动的单匝线圈abcd放置在匀强磁场中，为了避免在线圈转动过程中，两根引出的导线扭绞在一起，把线圈两根引线分别接到与线圈一起转动的两个铜环上，铜环通过电刷与外电路连接。当线圈abcd在外力作用下，在匀强磁场中以角速度匀速转动时，线圈的ab边和cd边作切割磁感线运动，线圈中产生感应电动势。如果外电路是闭合的，闭合回路中将产生感应电流。ad和bc边的运动不切割磁感线，则不产生感应电流。
发电机产生的电动势按正弦规律变化，可以向外电路输送正弦交流电。应当指出，实际的发电机构造比较复杂，线圈匝数很多，而且嵌在硅钢片制成的铁心上，叫做电枢；磁极是由电磁铁构成的。一般多采用旋转磁极式，即电枢不动，磁极转动。[3]
正弦交流电的表示方法
大小与方向均随时间按正弦规律做周期性变化的电流、电压、电动势叫做正弦交流电流、电压、电动势，在某一时刻t的瞬时值可用三角函数式(解析式)来表示
i(t)=Imsin(ωt+ji0)
u(t)=Umsin(ωt+ju0)
e(t)=Emsin(ωt+je0)
式中，Im、Um、Em分别叫做交流电流、电压、电动势的振幅(也叫做峰值或最大值)，电流的单位为安培(A)，电压和电动势的单位为伏特(V);ω叫做交流电的角频率，单位为弧度/秒(rad/s)，它表征正弦交流电流每秒内变化的电角度;ji0、ju0、je0分别叫做电流、电压、电动势的初相位或初相，单位为弧度rad或度(0)
正弦交流电的三要素： 最大值、 角频率、 初相位(初相)
主要参数
1、瞬时值：交流电在某一个瞬间的数值称为瞬时值。
瞬时值一般用小写英文字母e、u、i表示，可以用e= Vm*sinwt来求得。Vm是由线圈的形状或磁铁的强弱来决定的。
2、最大值：瞬时值最大的时候叫做最大值。
最大值一般用大写英文字母加右下标 Em、Um、Im来表示。
3、有效值： 在交流电变化的一个周期内，交流电流在电阻R上产生的热量相当于多大数值的直流电流在该电阻上所产生的热量，此直流电流的数值就是该交流电流的有效值。[4]
通常，交流电表都是按有效值来刻度的。一般不作特别说明时，交流电的大小均是指有效值。例如市电220伏特，就是指其有效值为220伏特。
4、平均值：用交流电的半个周期来计算。一般用大写英文字母E、 U、 I表示。
5、周期（Cycle）：正弦交流电循环变化一周所需要的时间叫做周期；单位是秒（s） [5]
6、频率（Frequency）：正弦交流电在一秒钟内循环变化的周数叫做频率；单位是赫兹（Hz）目前，我国生活工作用电的频率为50Hz。
应用
交流电开始得到广泛应用还是在19世纪80年代以后，那时相继发明了变压器、三相制、旋转磁场和异步电动机；交流电路理论也随着这些应用的需要而逐步建立，例如用相量表示正弦量的方法就是1893年C.P.施泰因梅茨提出的。1907年三极真空管的发明，为产生更高频率的交流电及其在无线电方面的应用提供了条件。
目前，在动力方面,绝大部分电力网都是交流的,因为交流电可以方便地变换电压；交流电机在结构上也比直流电机简单；在需要直流的地方还可以很方便地采用电子整流装置。中国1980年在东北建立的超高压输变电线路就是用的50万伏交流电。
在信息传输方面也时常用到交流电，例如载波通信的载波电流就是交流电。 [6]
交流电被广泛运用于电力的传输，因为在以往的技术条件下交流输电比直流输电更有效率。传输的电流在导线上的耗散功率可用焦耳定律（P =I ²R）求得，显然要降低能量损耗需要降低传输的电流或电线的电阻。由于成本和技术所限，很难降低目前使用的输电线路（如铜线）的电阻，所以降低传输的电流是唯一而且有效的方法。根据P=IU（实际上有功功率 ），提高电网的电压即可降低导线中的电流，以达到节约能源的目的。
而交流电升降压容易的特点正好适合实现高压输电。使用结构简单的升压变压器即可将交流电升至几千至几十万伏特，从而使电线上的电力损失极少。在城市内一般使用降压变压器将电压降至几万至几千伏以保证安全，在进户之前再次降低至市电电压或者适用的电压供用电器使用。
按相位分类
目前各国使用的交流电相位主要为单相及三相。
1、三相交流电: 电动势、电压及电流的最大值相等、频率相同，彼此之间有120°相位差的三个正弦交流电。[7]
三相交流电，输电时只有三条火线，供电给客户时有三条火线和中线。只使用其中一条相线及中线，便是单相电。火线如果相电压是220V，线电压则是380V。
三相电一般为三相四线。三个相线的符号为L1，L2，L3，也可以分别表示为A，B，C，分别代表相线1，相线2，相线3，L为Live Wire的缩写，零线的符号为N，为Neutral Wire的缩写。地线为E，为Earth的缩写。
2、单相交流电 ;交流电（AC）是指大小和方向会随时间周期性变化的电压或电流。大多数的电器设备都是由交流220V、50Hz作为供电电源，这是我国公共用电的统一标准。
单相交流电，其电缆有一条火线和一条中线，用于一般住宅及商业楼宇。[8]
单相电有火线和零线两条线，火线为L，为Live Wire的缩写，零线为N，为Neutral Wire的缩写。地线为E，为Earth的缩写，也可以写作PE，为Protecting Earth的缩写。
工频的来源
最早的商用交流电频率是60Hz，电压是110V，由美国西屋电气公司实现，商用交流电网也是在美国首次投入运营，而美国是采用英制单位的，为计算方便故采用了60Hz/110V的规格。
商用交流电大获成功之后，欧洲迅速引进了交流发电、馈电技术，而欧洲除英国外均使用公制单位，为计算方便将频率改为了50Hz。后因110V电压较低，电网传输损耗较大，为改善这种状况，在交流电网没有大规模建设因而没有“负担”的欧陆国家采用了220V的电压规格，这是由110V倍压而来，技术改造相对最简单，于是在欧陆国家就形成了220V/50Hz的交流电网标准。
中国最早的交流电网并没有统一的标准，只是局部的小型电网，设备由各发达工业国提供，规格五花八门，在蒋介石基本统一中国后，选定了公制为中国的度量衡标准，故电网的建设开始全面转向公制基础。1949年以后，中国的工业化全面转向苏联模式，电网建设也遵照苏联标准，而苏联采用的也是欧陆标准，于是 220V/50Hz最终定格为中国的电网标准。[9]