第377章 電力運輸及使用
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【電力增壓後,就到了正式的電力傳輸。
傳輸線因為輸送的電力非常龐大,導線微小的阻力也會使其散發出很高的溫度。
如果在傳輸導線上包裹絕緣層的話,不僅會增加傳輸線的重量,還會抑製傳輸線向外散熱。
溫度一高,絕緣層很容易被燒壞, 傳輸線的阻力也會隨之進一步增加,直至出問題。
所以高壓線一般都是裸露在外的,如果意外誤觸,比如風箏線、魚竿、人為掛電偷電,都有極高觸電身亡的可能。
又因為高壓輸電線路不能用絕緣層包裹,所以如何避免高壓線擊穿空氣與鐵質高架形成電弧,導致電力流失和更大的觸電風險,所以需要設法解決輸電線路與高架接觸電的絕緣。
常用材料是陶瓷,也叫絕緣子。
但也不單單是用了陶瓷墊在下麵或掛在上麵)就可以的。
單純墊高絕緣子重量會增加,安裝和施工成本也增加,但是用的絕緣子太少電弧依然會擊穿空氣與高架接觸。
於是科研人員們將絕緣子設計成傘形,也就是環形一圈凸出。
保險起見這樣的絕緣子會多個疊加。
這樣的簡單改變就能使絕緣子表麵的距離變長,增加了電流從導體到接地部分的爬行距離,從而提高絕緣性能,降低電弧,也就是電閃絡風險。
變電站除了變壓器,還有各種斷路器、隔離開關、負荷開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器、繼電保護裝置、自動重合閘裝置等等。
包含的電氣化設備非常複雜,就連單單一個變壓器都需要全封閉的絕緣油、儲油櫃、氣體繼電器、散熱器、泄壓閥、分接開關等等結構組件。
文中就不過多贅述了,代入為天幕會講解全麵就行——資料看多了我甚至感覺自己在查寫論文,很多東西都是我查著查著就學會了再寫出來的,搞得跟又上了一遍學一樣,還是理工科。
後續還是多寫科技給古代造成的改變吧,那好寫太多了……)
經過升壓後的高壓電再通過輸電線路進行遠距離傳輸。
傳輸電流的導線、支撐導線的鐵塔、用於保證導線與鐵塔之間絕緣的絕緣子,這三者組成了大體的輸電線路。
經過漫長輸送的電能傳輸到用電區域附近時,再通過降壓變壓器將電壓降低到適合用戶使用的等級。
一般會先將電壓降低到10kv或35kv等中壓等級,再進一步降低到220v或380v,以適配居民生活用電和工業用電的電器標準。
如此經過極其複雜處理的電力,通過建造成本巨大而漫長的電力基礎設施後,就能跨過千山萬水進入城市和每個家庭之中。
從這裏開始將會講述各種用電器和配套用電設備。
電力無論作用如何巨大,它都是一種危險的能源,正式使用之前必須確保它的安全。
斷電開關就是家用電路最重要的安全保險。
早期的斷電保險是保險絲為主。
分玻璃管保險絲和陶瓷保險絲,正常情況下保險絲與導線一樣可以通電,而一旦電流過載,比如多電器同時使用、用電器功率過大、火線和零線絕緣層破裂直接接觸、用電器自身內部短路、人體觸電等等情況,都會使電流過載或短路,導致不耐高溫的保險絲自行熔斷,從而實現自行斷電確保安全。
這種保險雖然實用,但是每次出現問題斷電之後,都要重新更換保險絲,對不熟悉電工的居民來說更換保險絲麻煩還有一定的安全隱患。
所以現在都是微型斷電保險。
電流過載時這種保險也會自行斷電,修複好電路後,再將保險開關往上撥一下就能繼續進行斷電保護。
其思路也是利用電生磁的原理,保險內置了一個由線圈、彈簧和推杆組成的微型電磁裝置。
當電流過載時線圈產生更大的磁場,克服彈簧的阻力後進而拉動推杆斷開電路。
往上撥一下保險開關後,在一係列簡單的機械構件組合下,保險又會恢複原狀。
接下來便是關於用電器。
從1870年第二次工業革命開始算起,到2025年,人類的電氣化時代已經進行了約一百五十五年。
在這百多年間的發展下,簡單的,複雜的,各種作用雜七雜八的用電器已經發展地極為龐雜。
先從最簡單,也是最早出現的用電器電燈開始說起。
首先我們已經從此前知道導線中電流受到的阻力越大,導線的溫度就會越高。
而溫度高到一定程度時就會發光,就像火一樣。
雖然科學家們很早就明白了可以借助電流發熱的原理來製造電燈,但在材料選擇上卻困擾了科學家們很久。
首先電燈絲不能過粗,過粗的材料要想發光所需的電力就太多了,且真要讓過粗的電燈絲發起光來,組成電燈的其它材料也很難扛得住那樣的高溫。
而用細絲就必須禁得起高溫,還要電阻足夠大,因為電阻大才能高效發熱發光。
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首先科學家們嚐試了鐵絲,鐵絲阻力適中,但熔點隻有一千五百多度,通電不了多久就融化了。
而且就算不被通電融化,也會在空氣中被氧氣氧化,從而斷地更快。
接著又嚐試了用碳絲,就是將竹絲碳化後作為燈絲。
但缺點明顯,如發光效率低、壽命短,且在高溫下容易氧化,導致燈絲斷裂。
再是鉑絲,鉑具有較高的熔點和較好的化學穩定性。
然而鉑的價格昂貴,且電阻相對較低,要達到足夠的發光溫度需要較大的電流,會消耗大量電能,經濟性差,難以廣泛應用。
科學家們堅持不懈,堅信世間一定有一種材料能夠完美用來做燈絲,在不斷嚐試不同材料後,直到科學家們嚐試了鎢絲。
鎢的熔點高達三千四百一十度,能承受較高的溫度,在高溫下不易熔化。
且鎢的電阻比較大,在電流通過時能產生足夠的熱量使燈絲發光。
同時,鎢絲在抽成真空或充入惰性氣體的燈泡內,化學性質相對穩定,不易被氧化,大大延長了燈絲的使用壽命。
這就是電燈的由來。
也是因為電燈的出現,讓人類在長夜中除了用火來照明外,出現了一種全新的,堪稱劃時代的光芒。
不過電燈的製造還有最後幾個問題。
鎢從哪裏來?以及鎢的熔點那麽高怎麽將其拉成絲?
另外脆弱的玻璃燈泡內如何形成真空?或者怎麽充入惰性氣體?】
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