簡介
中頻交流電是指大小和方向都發生周期性變化的電流,因為周期電流在一個周期內的運行平均值為零,稱為交變電流或簡稱交流電。不同於方向不隨時間發生改變的直流電。通常波形為正弦曲線。交流電可以有效傳輸電力。但實際上還有套用其他的波形,例如三角形波、正方形波。生活中使用的市電就是具有正弦波形的交流電。
交流電力傳輸
交流電被廣泛運用於電力的傳輸,因為在以往的技術條件下交流輸電比直流輸電更有效率。傳輸的電流在導線上的耗散功率可用P=I²R(功率=電流的平方×電阻)求得,顯然要降低能量損耗需要降低傳輸的電流或電線的電阻。由於成本和技術所限,很難降低目前使用的輸電線路(如銅線)的電阻,所以降低傳輸的電流是唯一而且有效的方法。根據P=IU(功率=電流×電壓,實際上有效功率P=IUcosφ),提高電網的電壓即可降低導線中的電流,以達到節約能源的目的。而交流電升降壓容易的特點正好適合實現高壓輸電。使用結構簡單的升壓變壓器即可將交流電升至幾千至幾十萬伏特,從而使電線上的電力損失極少。在城市內一般使用降壓變壓器將電壓降至幾萬至幾千伏以保證安全,在進戶之前再次降低至市電電壓(中國、香港220V)或者適用的電壓供用電器使用。一般使用的交流電為三相交流電,其電纜有三條火線和一條公共地線,三條火線上的正弦波各有120°之相位差。對於一般用戶只使用其中的一或兩條相線(一條時需要零線)。
頻率和周期
頻率是表示交流電隨時間變化快慢的物理量。即交流電每秒鐘變化的次數叫頻率,用符號f表示。它的單位為周/秒,也稱赫茲常用“Hz”表示,簡稱周或赫。例如市電是50周的交流電,其頻率即為f=50周/秒。對較高的頻率還可用千周(kC)和兆周(MC)作為頻率的單位。交流電正弦波
1千周(kC)=10^3周/秒1兆周(MC)=10^3千周(kC)=10^6周/秒例如,我國第一顆人造地球衛星發出的訊號頻率是20.009兆周,亦即它發出的是每秒鐘變化20.009×10^6次的交變訊號。交流電正弦電流的表示式中i=Asin(ωt+φ)中的ω稱為角頻率,它也是反映交流電隨時間變化的快慢的物理量。角頻率和頻率的關係為ω=2πf。交流電隨時間變化的快慢還可以用周期這個物理量來描述。交流電變化一次所需要的時間叫周期,用符號T表示。周期的單位是秒。顯然,周期和頻率互為倒數,即T=1/f由此可見,交流電隨時間變化越快,其頻率f越高,周期T越短;反之,頻率f越低,周期T越長。λ=c/f