從環(huán)保能源談交流直流電源

侯潤(rùn)亞

【摘 要】在我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｓ玫碾娫从袃煞N，一種是直流電源，又叫恒穩(wěn)直流電源，電流和電壓不隨時(shí)間發(fā)生改變，是一個(gè)恒定值。另一種是交流電源，也叫正弦交流電源，它的電流和電壓隨時(shí)間按照正弦規(guī)律變化。因?yàn)榻涣麟娪泻枚鄡?yōu)點(diǎn)，可以很方便的從其他能量轉(zhuǎn)換成交流電，很方便的進(jìn)行電壓變換，很方便的將電能轉(zhuǎn)換成其他能量，如機(jī)械能、熱能、光能等。交流電由于三相之間的相位差使得交流電傳輸比起直流電更為經(jīng)濟(jì)，所以交流電在我們?nèi)粘Ｉ钪斜粡V泛使用。

【關(guān)鍵詞】環(huán)保能源 交流電源 直流電源

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)交流電的認(rèn)識(shí)逐步改變?，F(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)使用交流電作為照明的能源，由于交流電存在頻率，使得燈光有頻閃。頻閃在50赫茲的交流電作用下，電流、電壓一秒內(nèi)會(huì)有100次的過(guò)零，使得照明燈有100次的不發(fā)光。因?yàn)槿搜墼谝幻雰?nèi)只能分辨的變化小于24次，所以，一秒內(nèi)變化100次的燈光單純依靠人眼根本無(wú)法發(fā)覺(jué)。我們可以通過(guò)理論推理得知，電源輸出功率P等于電流I和電壓U的乘積，如圖所示，交流電電流I和電壓U的波形圖，得出功率P的波形圖可以看出，功率是一個(gè)脈動(dòng)的。

電流I和電壓U的在一個(gè)周期內(nèi)，功率P有兩次過(guò)零，這可以說(shuō)明燈光在零點(diǎn)不發(fā)光，并且是一個(gè)脈動(dòng)的。我們還可以用其他方法觀測(cè)出來(lái)頻閃的存在。比如夏天，我們打開(kāi)風(fēng)扇較高檔位時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，不在燈光下風(fēng)扇是朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)（是反轉(zhuǎn)），而在燈光下，一陣正轉(zhuǎn)、一陣反轉(zhuǎn)，這是由于頻閃。當(dāng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速每秒高于100 B/N (N表示轉(zhuǎn)速，B表示風(fēng)扇的葉片)幾轉(zhuǎn)到十幾轉(zhuǎn)時(shí)觀測(cè)到是反轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)陀?00N/B幾轉(zhuǎn)到十幾轉(zhuǎn)時(shí)觀測(cè)到是正轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速高于100 B/N幾轉(zhuǎn)到十幾轉(zhuǎn)時(shí)，燈光由不發(fā)光到發(fā)光，在發(fā)光時(shí)人眼正好看到葉片在上一次的前面，所以看到是和風(fēng)扇實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向相同。當(dāng)?shù)陀?00 B/N幾轉(zhuǎn)到十幾轉(zhuǎn)時(shí)，正好人眼看到葉片在上一次的后面，所以看到是和風(fēng)扇實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向相反。從這個(gè)簡(jiǎn)單的觀測(cè)可以證明頻閃的存在。由于頻閃使得燈光不能和日光相比，據(jù)有關(guān)人員研究發(fā)現(xiàn)，有頻閃的燈光促使眼睛近視，所以前幾年出現(xiàn)了以提高頻率來(lái)消除頻閃護(hù)眼燈。這說(shuō)明用交流電作為照明是不環(huán)保的。

在我們?nèi)粘Ｉ钪?，有時(shí)候會(huì)用到電褥子。使用電褥子睡覺(jué)，早晨起床后會(huì)發(fā)現(xiàn)身體特別困，而睡過(guò)熱炕的人不會(huì)有此感覺(jué)。這是為什么呢？讓我們分析一下電褥子。電褥子布線(xiàn)稱(chēng)S形，根據(jù)電流的磁效應(yīng)，不論直線(xiàn)形、環(huán)形、螺線(xiàn)管通電以后都會(huì)產(chǎn)生磁效應(yīng)，人們都知道通電以后產(chǎn)生磁效應(yīng)的元件為電感，所以我們可以認(rèn)為電褥子是一個(gè)電感和電阻。電阻產(chǎn)生的熱能被我們利用，而電感產(chǎn)生的磁能卻對(duì)人體有害無(wú)益。電褥子如何危害人體呢？由互感現(xiàn)象我們知道，人睡在電褥子上，電褥子和人體靠得很近，當(dāng)電褥子中電流通過(guò)時(shí)，它所產(chǎn)生的自感磁通必然有一部分穿過(guò)人體形成互感磁通，互感磁通在人體這個(gè)導(dǎo)體中形成互感磁鏈。如果電褥子中電流隨時(shí)間變化，則人體的互感磁鏈也隨時(shí)間變化，因此在人體會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，在感生電動(dòng)勢(shì)作用下，人體中有電流流動(dòng)，并在人體做功產(chǎn)生熱量影響睡眠。這和專(zhuān)家建議我們睡覺(jué)最好南北方向的道理相同。因?yàn)槟媳狈较蛩X(jué)時(shí)，人體血液流動(dòng)正好和地磁是一個(gè)方向，不會(huì)感生電動(dòng)勢(shì)。如果我們睡覺(jué)是東西方向，人體血液流動(dòng)正好垂直穿過(guò)地磁磁力線(xiàn)，會(huì)感生微弱的電動(dòng)勢(shì)形成電流做功產(chǎn)生熱量影響睡眠。

通過(guò)上面的分析，我們發(fā)現(xiàn)使用的交流電由于電流電壓交變隨時(shí)影響到我們的身體健康。同樣我們分析直流電對(duì)燈光的影響，燈具上加上直流電，電壓電流不為零，燈具發(fā)光始終恒定，消除了頻閃，和日光沒(méi)有大的區(qū)別，比起現(xiàn)在市場(chǎng)上生產(chǎn)以提高頻率來(lái)達(dá)到所謂無(wú)頻閃更可以保護(hù)視力，更具有綠色環(huán)保?，F(xiàn)在市場(chǎng)上同樣出現(xiàn)節(jié)能燈，是通過(guò)整流濾波電路給燈管供電，燈光不會(huì)有頻閃，也可以達(dá)到保護(hù)視力。同樣，我們分析用直流電通入電褥子的情況，因?yàn)槭褂弥绷麟姡娏魍ㄟ^(guò)電阻一定會(huì)發(fā)熱，而通過(guò)S形的電感不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生交變的磁鏈，即使產(chǎn)生磁通也與地磁相吻合。由于血液流動(dòng)引起的所感生的電動(dòng)勢(shì)很微弱，不象交流電即包含電流變化感生較大的電動(dòng)勢(shì)，又包含了血液流動(dòng)所感生的微弱電動(dòng)勢(shì)，所以直流電比起交流電更環(huán)保。對(duì)于我們生活用電來(lái)講，要使用直流電，只要對(duì)電路加上整流濾波即可實(shí)現(xiàn)，而大部分電器都可以用直流電源。

(作者單位：延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電化工分院）