A20B-2002-0520

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廈門(mén)航拓電氣有限公司  
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因?yàn)檩旊娋€上的功率損耗正比于電流的平方（焦耳定律Q=I^2Rt），所以在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)就要利用大型電力變壓器升高電壓以減小電流，使導(dǎo)線減小發(fā)熱，方能有效地減少電能在輸電線路上的損失。由發(fā)電廠發(fā)出的電功率是一定的，它決定于發(fā)電機(jī)組的發(fā)電能力。

我們可以從下面看到遠(yuǎn)程輸電的分析思路：

輸電→導(dǎo)線（電阻）→發(fā)熱→損失電能→減小損失

輸電要用導(dǎo)線，導(dǎo)線當(dāng)然有電阻，如果導(dǎo)線很短，電阻很小可忽略，而遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，導(dǎo)線很長(zhǎng)，電阻大不能忽略。

如何減小導(dǎo)線發(fā)熱呢？

由焦耳定律Q=I^2Rt，減小發(fā)熱Q有以下三種方法：一是減小輸電時(shí)間t，二是減小輸電線電阻R，三是減小輸電電流I。可以看出，第三種辦法是很有效的：電流減小一半，損失的電能就降為原來(lái)的四分之一。要減小電能的損失，必須減小輸電電流，另一方面，輸電就是要輸送電能，輸送的功率必須足夠大，才有實(shí)際意義。根據(jù)公式P=UI，要使輸電電流I減小，而輸送功率P不變（足夠大），就必須提高輸電電壓U。

顯然，高壓輸送經(jīng)濟(jì)。當(dāng)用高電壓把電能輸送到用電區(qū)后，需要逐次把電壓降至380伏特和220伏給用戶(hù)。這要靠降壓變壓器的功能。遠(yuǎn)程輸電是變壓器的一大功能。

將交流電變成直流電的過(guò)程叫做“交流電整流”。整流可分為半波整流、全波整流、橋式整流等幾種形式。通常的整流裝置都是利用電子管和晶體二極管的單向?qū)щ姷男阅軄?lái)整流的。例如，用鍺、硅等半導(dǎo)體材料做成的整流器，已在許多方面得到廣泛應(yīng)用。為了適應(yīng)較高電壓的整流，可將許多單個(gè)整流器串聯(lián)在一起封在一塊絕緣材料中，稱(chēng)之為“硅堆”。整流器可將交流負(fù)半周的波形除去，使交流變成脈動(dòng)直流。因此通過(guò)整流后的輸出波形，只含有正弦波的正半周波形。一個(gè)理想的整流器可視為一個(gè)開(kāi)關(guān)，正半周的交流輸入時(shí)，就有電壓輸出，如同開(kāi)關(guān)接通一樣；反之，如果負(fù)半周交流輸入，則無(wú)電壓輸出，也就相當(dāng)于開(kāi)關(guān)切斷一樣。所以當(dāng)正半周的交流輸入，此開(kāi)關(guān)的有效電阻為零；而在負(fù)半周的交流輸入時(shí)，有效電阻為無(wú)窮大。實(shí)際上的整流器，不可能這樣理想，但相差不遠(yuǎn)。電子管整流器未導(dǎo)電時(shí)，其電阻*，此時(shí)的電阻稱(chēng)為逆向電阻；整流器導(dǎo)電時(shí)，其電阻很小，此時(shí)的電阻為順向（正向）電阻。無(wú)論任何情況，所有的整流器都只允許一個(gè)方向?qū)щ?。此種特性稱(chēng)為單向傳導(dǎo)或單向特性，二極管（包括晶體管）就具有此種單向特性。任何含有射極或陰極及集極或陽(yáng)極的電子另件，都稱(chēng)為二極體（包括電子二極管和晶體二極管）。因?yàn)槎O體中的電子只能向一個(gè)方向流。故所有二極體都有整流特性。
一種對(duì)交流整流的電路。在這種整流電路中，在半個(gè)周期內(nèi)，電流流過(guò)一個(gè)整流器件（比如晶體二極管），而在另一外一個(gè)半周內(nèi)，電流流經(jīng)第二個(gè)整流器件，并且兩個(gè)整流器件的連接能使流經(jīng)它們的電流以同一方向流過(guò)負(fù)載。如圖3－63所示即為一個(gè)全波整波的電路。圖3－64為其整流前后的波形。與半波整流所不同的，是在全波整流中利用了交流的兩個(gè)半波，這就提高了整流器的效率，并使已整電流易于平滑。因此在整流器中廣泛地應(yīng)用著全波整流。在應(yīng)用全波整流器時(shí)其電源變壓器必須有中心抽頭。圖3－63中的O點(diǎn)為中心抽頭，于是a對(duì)O，與b對(duì)O的電壓，具有180°相差，當(dāng)變壓器的輸出電壓處于正半周時(shí)（a正b負(fù)，O點(diǎn)的電勢(shì)介于a、b之間，此時(shí)D1管因加的是正電壓而導(dǎo)通，D2因加的是反向電壓而截止，此時(shí)電流方向是由a線過(guò)D1.R到O，如圖中實(shí)線箭頭方向所示。當(dāng)變壓器輸出的交變電壓處于負(fù)半周時(shí)，則a端為負(fù)，b端為正，二極管D1截止而D2導(dǎo)通。這時(shí)電流方向是由b經(jīng)D2.R到O，如圖中虛線箭頭所示?？梢?jiàn)，無(wú)論正半周或負(fù)半周，通過(guò)負(fù)載電阻R的電流方向總是相同的。圖3－64是全波整流的波形。全波整流使交流電的兩半周期都得到了利用。其各項(xiàng)整流因數(shù)則與半波整流時(shí)不同。設(shè)變壓器次極每邊電壓為Um則有

橋式整流為一全波整流，可變交流電壓為較高直流電壓，它不需要變壓器有中心抽頭。四個(gè)晶體二極管如圖3－65所示的接法便構(gòu)成一個(gè)橋式整流電路。四個(gè)整流器（晶體管）將輸入交流電和負(fù)載連接在一起。當(dāng)交流輸入電壓為正時(shí)，電流由輸入的一邊，經(jīng)一個(gè)整流器、負(fù)載，再經(jīng)另一個(gè)整流器，流至輸入的另一邊。當(dāng)交流輸入電壓的負(fù)半周時(shí)，電流流經(jīng)另一對(duì)整流器和負(fù)載。在這輸入電壓正和負(fù)的半周時(shí)，經(jīng)過(guò)負(fù)載的電流方向相同。所以可在負(fù)載上產(chǎn)生脈沖直流電壓。在實(shí)際的橋式整流電路中，四個(gè)整流器連接成一個(gè)整體，由外面聯(lián)成橋式電路（即只要外面留出四個(gè)接線點(diǎn)，其中兩頭接電源，兩頭接負(fù)載）。橋式整流克服了半波整流和全波整流的利用率不高的缺點(diǎn)。在無(wú)線電技術(shù)和電氣工程中廣泛采用橋式整流電路。

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