從環保能源談交流直流電源

侯潤亞

【摘 要】在我們日常生活中最常用的電源有兩種，一種是直流電源，又叫恒穩直流電源，電流和電壓不隨時間發生改變，是一個恒定值。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間按照正弦規律變化。因為交流電有好多優點，可以很方便的從其他能量轉換成交流電，很方便的進行電壓變換，很方便的將電能轉換成其他能量，如機械能、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濟，所以交流電在我們日常生活中被廣泛使用。

【關鍵詞】環保能源 交流電源 直流電源

隨著社會的發展，人們對交流電的認識逐步改變。現在人們發現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、電壓一秒內會有100次的過零，使得照明燈有100次的不發光。因為人眼在一秒內只能分辨的變化小于24次，所以，一秒內變化100次的燈光單純依靠人眼根本無法發覺。我們可以通過理論推理得知，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，功率是一個脈動的。

電流I和電壓U的在一個周期內，功率P有兩次過零，這可以說明燈光在零點不發光，并且是一個脈動的。我們還可以用其他方法觀測出來頻閃的存在。比如夏天，我們打開風扇較高檔位時會發現，不在燈光下風扇是朝一個方向轉動（是反轉），而在燈光下，一陣正轉、一陣反轉，這是由于頻閃。當風扇轉速每秒高于100 B/N (N表示轉速，B表示風扇的葉片)幾轉到十幾轉時觀測到是反轉，當低于100N/B幾轉到十幾轉時觀測到是正轉。轉速高于100 B/N幾轉到十幾轉時，燈光由不發光到發光，在發光時人眼正好看到葉片在上一次的前面，所以看到是和風扇實際旋轉方向相同。當低于100 B/N幾轉到十幾轉時，正好人眼看到葉片在上一次的后面，所以看到是和風扇實際旋轉方向相反。從這個簡單的觀測可以證明頻閃的存在。由于頻閃使得燈光不能和日光相比，據有關人員研究發現，有頻閃的燈光促使眼睛近視，所以前幾年出現了以提高頻率來消除頻閃護眼燈。這說明用交流電作為照明是不環保的。

在我們日常生活中，有時候會用到電褥子。使用電褥子睡覺，早晨起床后會發現身體特別困，而睡過熱炕的人不會有此感覺。這是為什么呢？讓我們分析一下電褥子。電褥子布線稱S形，根據電流的磁效應，不論直線形、環形、螺線管通電以后都會產生磁效應，人們都知道通電以后產生磁效應的元件為電感，所以我們可以認為電褥子是一個電感和電阻。電阻產生的熱能被我們利用，而電感產生的磁能卻對人體有害無益。電褥子如何危害人體呢？由互感現象我們知道，人睡在電褥子上，電褥子和人體靠得很近，當電褥子中電流通過時，它所產生的自感磁通必然有一部分穿過人體形成互感磁通，互感磁通在人體這個導體中形成互感磁鏈。如果電褥子中電流隨時間變化，則人體的互感磁鏈也隨時間變化，因此在人體會產生感生電動勢，在感生電動勢作用下，人體中有電流流動，并在人體做功產生熱量影響睡眠。這和專家建議我們睡覺最好南北方向的道理相同。因為南北方向睡覺時，人體血液流動正好和地磁是一個方向，不會感生電動勢。如果我們睡覺是東西方向，人體血液流動正好垂直穿過地磁磁力線，會感生微弱的電動勢形成電流做功產生熱量影響睡眠。

通過上面的分析，我們發現使用的交流電由于電流電壓交變隨時影響到我們的身體健康。同樣我們分析直流電對燈光的影響，燈具上加上直流電，電壓電流不為零，燈具發光始終恒定，消除了頻閃，和日光沒有大的區別，比起現在市場上生產以提高頻率來達到所謂無頻閃更可以保護視力，更具有綠色環保。現在市場上同樣出現節能燈，是通過整流濾波電路給燈管供電，燈光不會有頻閃，也可以達到保護視力。同樣，我們分析用直流電通入電褥子的情況，因為使用直流電，電流通過電阻一定會發熱，而通過S形的電感不會對人體產生交變的磁鏈，即使產生磁通也與地磁相吻合。由于血液流動引起的所感生的電動勢很微弱，不象交流電即包含電流變化感生較大的電動勢，又包含了血液流動所感生的微弱電動勢，所以直流電比起交流電更環保。對于我們生活用電來講，要使用直流電，只要對電路加上整流濾波即可實現，而大部分電器都可以用直流電源。

(作者單位：延安職業技術學院機電化工分院）