直流电与交流电基础知识

直流电与直流电路

直流电（DC）是指电流方向不随时间作周期性变化，由正极流向负极，但电流的大小可能会变化。

直流电可以分为脉动直流和恒定直流，如下图所示，脉动直流中电流大小不稳定；而恒定直流中的电流大小是恒定不变的。

在生活和生产中电池供电的电器都属于直流供电方式，如低压小功率照明灯、直流电动机等。还有许多电器是利用交流-直流变换器，将交流电变成直流再为电器供电。下图是一个典型的直流电路。

一些实用的电子产品（如手机、收音机等）是借助充电器给电池充电后获取电能。不论是电动车的大型充电器，还是手机、收音机等小型充电器，都需要从交流220V的电源中获得能量。还有一些电子产品将直流电源作为附件，制成一个独立的电路单元，称为适配器，如笔记本电脑等。适配器将220V交流电转变为直流电后为用电设备提供所需要的电压。

交流电与交流电路

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。

交流电是由交流发电机产生的，交流发电机有产生单相交流电的机型和产生三相交流电的机型。

交流发电机的转子是由永磁体构成的，当水轮机或汽轮机带动发电机转子旋转时，转子磁极转动一周就会使定子线圈辐射磁场，磁力线切割定子线圈，定子线圈中便会产生感应电动势，转子磁极转动一周就会使定子线圈产生相应的电动势（电压）。由于感应电动势的强弱与感应磁场的强度成正比，感应电动势的极性也与感性磁场的机型想对应。定子线圈所受到的感应磁场是正反方向交替周期性变化的。转子磁极匀速转动时，感应磁场是按正弦规律变化的，发电机输出的电动势波形为正弦波形。

如下图所示，发电机根据电磁感应原理产生电动势，当线圈受到变化磁场的作用时，即线圈切割磁力线便会产生感应磁场，感应磁场的方向与作用磁场方向相反。

1.单相交流电

如下图所示，在单相交流发电机中，只有一个线圈绕制在铁心上构成定子，转子是永磁体，当其内部的定子和线圈为一组时，它所产生的感应电动势（电压）也为一组（相），由两条线进行传输。

2.两相交流电

如下图所示，转子旋转时两组定子线圈产生两组感应电动势，这两组电动势之间有90°的相位差，这种电源成为两相电源，多用在自动化设备中。

3.三相交流电

如下图所示，在定子槽内放置着三个结构相同的定子绕组A、B、C，这些绕组在空间互隔120°。转子旋转时，其磁场在空间按正弦规律变化，当转子由水轮机或汽轮机带动以角速度ω等速顺时针方向旋转时，在三个定子绕组中就会产生频率相同、幅值相等、相位上互差120°的三个正弦电动势，即对称的三相电动势。

下面再给大家介绍一下单相交流电路和三相交流电路。

1.单相交流电路

供电方式主要有单相两线制、单相三线制，一般的家庭用电都是单相交流电路。

单相两线制：仅由一根相线（L）和一根零线（N）构成，这两根线获取220V单相电压。

单相三线制：由一根相线、零线和地线构成。其中，地线与相线之间的电压为220V，零线（中性线N）与相线（L）之间的电压为220V。不同接地点存在一定的电位差，因而零线与地线之间可能有一定的电压。

2.三相交流电路

供电方式主要有三相三线制、三相四线制和三相五线制，一般工厂中的电气设备常采用三相交流电路。

三相三线制：由三根相线构成，每根之间的电压为380V。这种供电方式多用在电能传输系统中。

三相四线制：由变压器引出四根线，其中，三根与相线，一根为零线。这种供电方式常用于380/220V低压动力与照明混合配电。

三相五线制：在前述的三相四线制交流电路中，把零线的两个作用分开，即一根线为工作零线（N），另一根线作为保护零线（PE）。

注意：在三相四线制供电方式中，在三相负载不平衡时和低压电网的零线过长且阻抗过大时，零线将有零序电流通过，过长的低压电网，由于环境恶化、导线老化、受潮等因素，导线的漏电电流通过零线形成闭合回路，致使零线也带一定的电位，这对安全运行十分不利。在零线断线的特殊情况下，断线以后的单相设备和所有保护接零的设备会产生危险的电压，这是不允许的。