480 大方的造物主
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要注意的是,串联补偿是用于交流输电的,跟直流输电没太大关系,而且全国此时都还没有拿得出手的直流输电项目,大规模的超高压直流输电工程将为未来的三溪电力送出而建。
虽然交流、直流所有人都耳熟能详,但在张逸夫还没进入电院的时候,他就像许多人一样问过自己——
交流电到底是什么东西?为什么不用看起来很直接的直流电?
这件事其实怪不得别人,怪就怪我们绝大多数发电机的发电原理,叶轮不断旋转切割磁感线发电,这样的电发出来注定就是变换的。在发电过程中,随着磁场旋转,电压、电流的角度、大小甚至正负都在以一个固有的频率正弦变换,波峰波谷如同巨.乳与翘.臀一般交替,这就是交流电,而我国的标准是50hz,就是说一秒要来50次这样的变换,发变电设备和输电网络都是基于这个标准。
因此,这也就促使现在绝大多数相关电气设备都是按照交流电标准制造的,直流电完全是另一套系统。
而且这种局面很难撼动,因为发电机原理就是这样无法撼动,当然也存在“耍着玩”的直流发电机,原理上仍然是这一套,只是通过加一些环节与手段,使出口出来的是直流电,无论从成本和效率角度来看,对于发电行业来说都没什么意义。
于是在这个环境下,我们身边的一切几乎都是交流电,每一个家用电器也按照220v,50hz进行设计,原理决定应用。
也正是因为交流电的原理,在长距离传送过程中。随着线路中电流的不断变化,又反向产生出了一个变换磁场,电与磁的关系永远是这么微妙。相爱相杀。
完了没?当然没完,电磁感应这才刚刚开始。这个磁场同样会产生感应电流来抑制线路中的电流,这部分电流虽然与输电主流相比微不足道,但也依然让电能牺牲了一些,线路越长,牺牲的越多,效率也就越低。
这就是电感,阻碍交流输电的最大元凶。
当然输电线路铜质电线的固有电阻也会使电能损耗,可铜已经是最科学效率的选择了。在现有材料学的范畴内,已经没什么做文章的空间。
但在电磁学范畴内,我们还有空间。
这种电感产生的阻碍,称之为感抗,与交流电相同,它的角度与大小都在不断变化,正弦变化,乳.臀变化。
于是在60年前左右,一位大哥就这个该死特性,想到了输电过程中又一个恶心的阻碍。电容,电容实际上就是电池的基本原理,两块板子。中间产生电场,那又是一个复杂的概念了,虽然高中物理就聊过,但也许物理老师都没完全搞明白。
抛去中间复杂的电磁学知识,如果在输电线路中加入电容,同样会产生阻碍电能传递的东西,这东西叫容抗。
感抗+容抗+铜线电阻,哥儿仨凑一块儿,阻碍电能输送的元凶就齐了。
引入了电容后。60年前的那个家伙不禁脑洞大开,假设让电容造成的容抗。与电感造成的感抗处于一种相反状态,大家负负得正。是不是就都老实了?这哥俩打的两败俱伤,是不是就没功夫阻碍输电了?
脑洞大开的大哥,几乎不用试验,就联想到了一个惊人的事实,作为物理学小天才,他立刻想到电容电压滞后电流90°,电感电压超前电流90°。一个建立在基本电学原理上的,简单的sin、cos微分揭示了这一切。
这简直就是造物主神圣的赐予,一个超了90°,一个落了90°,加一起刚好差了180°,完全相反!人们几乎不用再加什么复杂的技术手段,这哥俩儿天生就可以抵消!
可以想象,电感电压在波峰的时候,电容电压正好在波谷,一秒钟50次往返,永远是那么协调,造物主帮你控制着一切。
此外,在线路中增加电容是如此轻而易举又廉价的一件事情!几乎不会影响到输电!串联进去,补偿那个该死的电感!
因此【串联补偿】这个术语就此产生,串联补偿又名无功补偿,因为整个过程都是不做功的,都是一种基于电磁电场原理层面的补偿,相当于【电感】说我打了你一拳,【电容】说我还了你一拳,然后大家都心满意足的走了,虽然谁也没打谁,但这事儿解决了。反过来说,如果没有【电容】口头接受这一拳,【电感】没人聊,真的会打出来这一拳,电能输送就会产生损耗。
学霸也有春天,靠理论物理学也可以拯救世界!
如果还是太抽象,可以举个不怎么恰当,但足够直观的例子,谁都知道海洋有潮汐现象,也就是海浪,这个现象是由于月球引力导致的,我们脑袋上的这颗卫星在不断的旋转过程中,对每一滴海水都存在着微不足道的万有引力,当他们汇集在一起,就形成了潮汐,因为月球的旋转是规律的,所以潮汐也是规律的,定时涨落。
那么是否存在一种最傻愣狠的方法,在不炸了月球,不伤害嫦娥姐姐的情况下遏制潮汐呢?
理论告诉我们,当然有,那就是再造一个月球,与现在的月球在同一轨道上,以同样的速度和周期,沿着同样的轨道运动,只有一点不同,他们永远天各一方,假设旋转轨道是个圆,他们必须处于永远相对的点。
这样他们对于海洋中每一滴水的作用力,都是都在永远的相反的方向。
当这个人造月球质量与标准月球完全一致的时候,理论上就没有潮汐了。
这件事恐怕只有造物主能做出来。
有趣的是,在电磁世界里,造物主相当大方,他虽然弄出了电感恶心人,但也馈赠了电容给你一个机会,如果你能发现其中最有趣的地方,那将是一笔财富。
但同时,造物主有多无私,他就有多残酷。(未完待续)
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要注意的是,串联补偿是用于交流输电的,跟直流输电没太大关系,而且全国此时都还没有拿得出手的直流输电项目,大规模的超高压直流输电工程将为未来的三溪电力送出而建。
虽然交流、直流所有人都耳熟能详,但在张逸夫还没进入电院的时候,他就像许多人一样问过自己——
交流电到底是什么东西?为什么不用看起来很直接的直流电?
这件事其实怪不得别人,怪就怪我们绝大多数发电机的发电原理,叶轮不断旋转切割磁感线发电,这样的电发出来注定就是变换的。在发电过程中,随着磁场旋转,电压、电流的角度、大小甚至正负都在以一个固有的频率正弦变换,波峰波谷如同巨.乳与翘.臀一般交替,这就是交流电,而我国的标准是50hz,就是说一秒要来50次这样的变换,发变电设备和输电网络都是基于这个标准。
因此,这也就促使现在绝大多数相关电气设备都是按照交流电标准制造的,直流电完全是另一套系统。
而且这种局面很难撼动,因为发电机原理就是这样无法撼动,当然也存在“耍着玩”的直流发电机,原理上仍然是这一套,只是通过加一些环节与手段,使出口出来的是直流电,无论从成本和效率角度来看,对于发电行业来说都没什么意义。
于是在这个环境下,我们身边的一切几乎都是交流电,每一个家用电器也按照220v,50hz进行设计,原理决定应用。
也正是因为交流电的原理,在长距离传送过程中。随着线路中电流的不断变化,又反向产生出了一个变换磁场,电与磁的关系永远是这么微妙。相爱相杀。
完了没?当然没完,电磁感应这才刚刚开始。这个磁场同样会产生感应电流来抑制线路中的电流,这部分电流虽然与输电主流相比微不足道,但也依然让电能牺牲了一些,线路越长,牺牲的越多,效率也就越低。
这就是电感,阻碍交流输电的最大元凶。
当然输电线路铜质电线的固有电阻也会使电能损耗,可铜已经是最科学效率的选择了。在现有材料学的范畴内,已经没什么做文章的空间。
但在电磁学范畴内,我们还有空间。
这种电感产生的阻碍,称之为感抗,与交流电相同,它的角度与大小都在不断变化,正弦变化,乳.臀变化。
于是在60年前左右,一位大哥就这个该死特性,想到了输电过程中又一个恶心的阻碍。电容,电容实际上就是电池的基本原理,两块板子。中间产生电场,那又是一个复杂的概念了,虽然高中物理就聊过,但也许物理老师都没完全搞明白。
抛去中间复杂的电磁学知识,如果在输电线路中加入电容,同样会产生阻碍电能传递的东西,这东西叫容抗。
感抗+容抗+铜线电阻,哥儿仨凑一块儿,阻碍电能输送的元凶就齐了。
引入了电容后。60年前的那个家伙不禁脑洞大开,假设让电容造成的容抗。与电感造成的感抗处于一种相反状态,大家负负得正。是不是就都老实了?这哥俩打的两败俱伤,是不是就没功夫阻碍输电了?
脑洞大开的大哥,几乎不用试验,就联想到了一个惊人的事实,作为物理学小天才,他立刻想到电容电压滞后电流90°,电感电压超前电流90°。一个建立在基本电学原理上的,简单的sin、cos微分揭示了这一切。
这简直就是造物主神圣的赐予,一个超了90°,一个落了90°,加一起刚好差了180°,完全相反!人们几乎不用再加什么复杂的技术手段,这哥俩儿天生就可以抵消!
可以想象,电感电压在波峰的时候,电容电压正好在波谷,一秒钟50次往返,永远是那么协调,造物主帮你控制着一切。
此外,在线路中增加电容是如此轻而易举又廉价的一件事情!几乎不会影响到输电!串联进去,补偿那个该死的电感!
因此【串联补偿】这个术语就此产生,串联补偿又名无功补偿,因为整个过程都是不做功的,都是一种基于电磁电场原理层面的补偿,相当于【电感】说我打了你一拳,【电容】说我还了你一拳,然后大家都心满意足的走了,虽然谁也没打谁,但这事儿解决了。反过来说,如果没有【电容】口头接受这一拳,【电感】没人聊,真的会打出来这一拳,电能输送就会产生损耗。
学霸也有春天,靠理论物理学也可以拯救世界!
如果还是太抽象,可以举个不怎么恰当,但足够直观的例子,谁都知道海洋有潮汐现象,也就是海浪,这个现象是由于月球引力导致的,我们脑袋上的这颗卫星在不断的旋转过程中,对每一滴海水都存在着微不足道的万有引力,当他们汇集在一起,就形成了潮汐,因为月球的旋转是规律的,所以潮汐也是规律的,定时涨落。
那么是否存在一种最傻愣狠的方法,在不炸了月球,不伤害嫦娥姐姐的情况下遏制潮汐呢?
理论告诉我们,当然有,那就是再造一个月球,与现在的月球在同一轨道上,以同样的速度和周期,沿着同样的轨道运动,只有一点不同,他们永远天各一方,假设旋转轨道是个圆,他们必须处于永远相对的点。
这样他们对于海洋中每一滴水的作用力,都是都在永远的相反的方向。
当这个人造月球质量与标准月球完全一致的时候,理论上就没有潮汐了。
这件事恐怕只有造物主能做出来。
有趣的是,在电磁世界里,造物主相当大方,他虽然弄出了电感恶心人,但也馈赠了电容给你一个机会,如果你能发现其中最有趣的地方,那将是一笔财富。
但同时,造物主有多无私,他就有多残酷。(未完待续)
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