交流与直流的历史

 

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几乎每个家庭和企业都配有交流电(AC)。然而，在经过大量试验和错误之后，我们才决定使用交流电 (AC)，而不是直流电(DC)。1880年代末，美国和欧洲的各种发明引发了交流电和直流电之间的全面战争。

 

1886 年，位于布达佩斯的 Ganz Works 电力公司使用交流电为整个罗马供电。另一方面，到1887年，托马斯·爱迪生在美国建造了121座直流电站。当来自匹兹堡的著名实业家乔治·威斯汀豪斯购买了尼古拉·特斯拉的交流电专利时，交流电和直流电之争的转折点出现了。次年电机和变速箱。

 

在 1800 年代末，直流电无法轻易转换为高压。因此，爱迪生提出了一个小型本地发电厂系统，为各个社区提供电力。电力通过发电厂的三根电线进行分配：110 伏、0 伏和-110 伏。电机和灯可以连接在 +110V 或 110V 插座和 0V（中性线）之间。110V 允许设备和负载（家庭、办公室等）之间存在一定的电压降。

 

使用这种方法，发电厂需要位于距离最终用户 1 英里以内。这种限制使得农村地区的电力分配即使不是不可能，也极其困难。

 

凭借特斯拉的专利，西屋电气 致力于完善交流配电系统。变压器提供了一种廉价的方法，可以将交流电压升高到几千伏，然后再降低到可用水平。在更高的电压下，可以以低得多的电流传输相同的功率，这意味着由于电线的电阻而损失的功率更少。因此，大型发电厂可能位于数英里之外，为更多的人和建筑物提供服务。

 

爱迪生破坏交流电有效性的计划

在接下来的几年里，爱迪生发起了一场强烈反对在美国使用交流电的运动，其中包括游说州立法机构和传播有关交流电的错误信息。爱迪生还指示几名技术人员公开用交流电电死动物，试图证明交流电比直流电更危险。为了展示这些危险，爱迪生公司的员工哈罗德·P·布朗和阿瑟·肯纳利为纽约州设计了第一把使用交流电的电椅。

 

交流电的兴起

1891年，国际电工展览会在德国法兰克福举行，展会上首次展示了三相交流电的远距离传输，为灯和电机提供动力。来自后来的通用电气公司的几位代表出席了现场，并对这次展示留下了深刻的印象。通用电气于次年成立并开始投资交流技术。

 

1893 年，西屋公司赢得了建造一座水力发电大坝的合同，以利用尼亚加拉大瀑布的电力并将交流电输送到纽约州布法罗。该项目于 1896 年 11 月 16 日竣工，交流电开始为布法罗的工业供电。这一里程碑标志着DC在美国的衰落。欧洲将采用 220-240 伏、50 赫兹的交流标准，而北美的标准将变为 120 伏、60 赫兹。

 

高压直流 (HVDC)

瑞士工程师 Rene Thury 在 1880 年代使用一系列电动发电机创建了高压直流系统，可用于长距离传输直流电。然而，由于 Thury 系统的高成本和维护成本，高压直流输电在近一个世纪的时间里从未被采用。

 

随着 20 世纪 70 年代半导体电子器件的发明，交流和直流之间的转换变得经济可行。专用设备可用于产生高压直流电（有些达到800 kV）。欧洲部分地区已开始采用高压直流输电线路连接各国。

 

在极长的距离上，高压直流输电线路的损耗比同等交流输电线路的损耗要小。HVDC 还允许连接不同的交流系统（例如50Hz 和60Hz）。尽管有其优点，高压直流输电系统比普通交流系统成本更高，可靠性也较差。由于交流电和直流电可以共存并且各有用途，最终，爱迪生、特斯拉和西屋电气可能同时实现了他们的目标。