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480 大方的造物主

    要注意的是,串聯補償是用於交流輸電的,跟直流輸電沒太大關係,而且全國此時都還沒有拿得出手的直流輸電項目,大規模的超高壓直流輸電工程將為未來的三溪電力送出而建。

    雖然交流、直流所有人都耳熟能詳,但在張逸夫還沒進入電院的時候,他就像許多人一樣問過自己——

    交流電到底是什麼東西?為什麼不用看起來很直接的直流電?

    這件事其實怪不得別人,怪就怪我們絕大多數發電機的發電原理,葉輪不斷旋轉切割磁感線發電,這樣的電發出來註定就是變換的。在發電過程中,隨着磁場旋轉,電壓、電流的角度、大小甚至正負都在以一個固有的頻率正弦變換,波峰波谷如同巨.乳與翹.臀一般交替,這就是交流電,而我國的標準是50hz,就是說一秒要來50次這樣的變換,發變電設備和輸電網絡都是基於這個標準。

    因此,這也就促使現在絕大多數相關電氣設備都是按照交流電標準製造的,直流電完全是另一套系統。

    而且這種局面很難撼動,因為發電機原理就是這樣無法撼動,當然也存在「耍着玩」的直流發電機,原理上仍然是這一套,只是通過加一些環節與手段,使出口出來的是直流電,無論從成本和效率角度來看,對於發電行業來說都沒什麼意義。

    於是在這個環境下,我們身邊的一切幾乎都是交流電,每一個家用電器也按照220v,50hz進行設計,原理決定應用。

    也正是因為交流電的原理,在長距離傳送過程中。隨着線路中電流的不斷變化,又反向產生出了一個變換磁場,電與磁的關係永遠是這麼微妙。相愛相殺。

    完了沒?當然沒完,電磁感應這才剛剛開始。這個磁場同樣會產生感應電流來抑制線路中的電流,這部分電流雖然與輸電主流相比微不足道,但也依然讓電能犧牲了一些,線路越長,犧牲的越多,效率也就越低。

    這就是電感,阻礙交流輸電的最大元兇。

    當然輸電線路銅質電線的固有電阻也會使電能損耗,可銅已經是最科學效率的選擇了。在現有材料學的範疇內,已經沒什麼做文章的空間。

    但在電磁學範疇內,我們還有空間。

    這種電感產生的阻礙,稱之為感抗,與交流電相同,它的角度與大小都在不斷變化,正弦變化,乳.臀變化。

    於是在60年前左右,一位大哥就這個該死特性,想到了輸電過程中又一個噁心的阻礙。電容,電容實際上就是電池的基本原理,兩塊板子。中間產生電場,那又是一個複雜的概念了,雖然高中物理就聊過,但也許物理老師都沒完全搞明白。

    拋去中間複雜的電磁學知識,如果在輸電線路中加入電容,同樣會產生阻礙電能傳遞的東西,這東西叫容抗。


    感抗+容抗+銅線電阻,哥兒仨湊一塊兒,阻礙電能輸送的元兇就齊了。

    引入了電容後。60年前的那個傢伙不禁腦洞大開,假設讓電容造成的容抗。與電感造成的感抗處於一種相反狀態,大家負負得正。是不是就都老實了?這哥倆打的兩敗俱傷,是不是就沒功夫阻礙輸電了?

    腦洞大開的大哥,幾乎不用試驗,就聯想到了一個驚人的事實,作為物理學小天才,他立刻想到電容電壓滯後電流90°,電感電壓超前電流90°。一個建立在基本電學原理上的,簡單的sin、cos微分揭示了這一切。

    這簡直就是造物主神聖的賜予,一個超了90°,一個落了90°,加一起剛好差了180°,完全相反!人們幾乎不用再加什麼複雜的技術手段,這哥倆兒天生就可以抵消!

    可以想像,電感電壓在波峰的時候,電容電壓正好在波谷,一秒鐘50次往返,永遠是那麼協調,造物主幫你控制着一切。

    此外,在線路中增加電容是如此輕而易舉又廉價的一件事情!幾乎不會影響到輸電!串聯進去,補償那個該死的電感!

    因此【串聯補償】這個術語就此產生,串聯補償又名無功補償,因為整個過程都是不做功的,都是一種基於電磁電場原理層面的補償,相當於【電感】說我打了你一拳,【電容】說我還了你一拳,然後大家都心滿意足的走了,雖然誰也沒打誰,但這事兒解決了。反過來說,如果沒有【電容】口頭接受這一拳,【電感】沒人聊,真的會打出來這一拳,電能輸送就會產生損耗。

    學霸也有春天,靠理論物理學也可以拯救世界!

    如果還是太抽象,可以舉個不怎麼恰當,但足夠直觀的例子,誰都知道海洋有潮汐現象,也就是海浪,這個現象是由於月球引力導致的,我們腦袋上的這顆衛星在不斷的旋轉過程中,對每一滴海水都存在着微不足道的萬有引力,當他們匯集在一起,就形成了潮汐,因為月球的旋轉是規律的,所以潮汐也是規律的,定時漲落。

    那麼是否存在一種最傻愣狠的方法,在不炸了月球,不傷害嫦娥姐姐的情況下遏制潮汐呢?

    理論告訴我們,當然有,那就是再造一個月球,與現在的月球在同一軌道上,以同樣的速度和周期,沿着同樣的軌道運動,只有一點不同,他們永遠天各一方,假設旋轉軌道是個圓,他們必須處於永遠相對的點。

    這樣他們對於海洋中每一滴水的作用力,都是都在永遠的相反的方向。

    當這個人造月球質量與標準月球完全一致的時候,理論上就沒有潮汐了。

    這件事恐怕只有造物主能做出來。

    有趣的是,在電磁世界裏,造物主相當大方,他雖然弄出了電感噁心人,但也饋贈了電容給你一個機會,如果你能發現其中最有趣的地方,那將是一筆財富。

    但同時,造物主有多無私,他就有多殘酷。(未完待續)



  
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