电的发展历程.ppt

电 爱迪生1847年2月11日生于美国俄亥俄州 Ohio 的米兰小市镇 爱迪生7岁时 父亲经营屋瓦生意亏本 将全家搬到密歇根州 不久爱迪生就患了猩红热 病了很长时间 人们认为这种疾病是造成他耳聋的原因 爱迪生8岁上学 但仅仅读了三个月的书 就被老师斥为 低能儿 而撵出校门 从此以后 他的母亲是他的 家庭教师 由于母亲的良好的教育方法 使得他对读书发生了浓厚的兴趣 他不仅博览群书 而且一目十行 过目成诵 9岁时 他能迅速读懂难度较大的书 如帕克的 自然与实验哲学 10岁时酷爱化学 11岁那年 他实验了他的第一份电报 为了赚钱购买化学药品和设备 他开始了工作 12岁的时候 他获得列车上卖报的工作 辗转于休伦港和底特律之间 他一边卖报 一边兼做水果 蔬菜生意 只要有空他就到图书馆看书 他买了一架旧印刷机 开始出版自己的周刊 先驱报 他用所挣得的钱在行李车上建立了一个化学实验室 不幸有一次化学药品着火 他连同他的设备全被扔出车外 另外有一次 当爱迪生正力图登上一列货运列车时 一个列车员抓住他的两只耳朵助他上车 这一行动导致了爱迪生成为终身聋子 15岁时 爱迪生以大无畏的英雄气魄救出了一个在火车轨道上即将遇难的男孩 孩子的父亲对此感恩戴德 但由于无钱可以酬报 愿意教他电报技术 从此 爱迪生便和这个神秘的电的新世界发生了关系 踏上了科学的征途 16岁至20岁时 爱迪生担任电信报务员 过着类似流浪的生活 21岁时 爱迪生获得了第一项发明专利权 这是一台自动记录投票数的装置 爱迪生认为这台装置会加快国会的工作 它会受到欢迎的 然而 一位国会议员告诉他说 他们无意加快议程 有的时候慢慢地投票是出于政治上的需要 从此以后 爱迪生决定 再也不搞人们不需要的任何发明 22岁时 他来到纽约 NewYork 寻找工作 当他在一家经纪人办公室等候召见时 一台电报机坏了 爱迪生是那里唯一的一个能修好电报机的人 于是他谋得了一个比他预期的更好的工作 10月他与波普一起成立一个 波普 爱迪生公司 专门经营电气工程的科学仪器 在这里 他发明了 爱迪生普用印刷机 他把这台印刷机献给华尔街一家大公司的经理 本想索价5000美元 但又缺乏勇气说出口来 于是他让经理给个价钱 而经理给了4万美元 32岁时 1879年 爱迪生创办了 爱迪生电力照明公司 33岁时 1880年 白炽灯上市销售 34岁时 1890年 爱迪生已经将其各种业务组建成为爱迪生通用电气公司 35岁时 1891年 爱迪生的细灯丝 高真空白炽灯泡获得专利 36岁时 1892年 汤姆 休斯顿公司与爱迪生电力照明公司合并成立了通用电气公司 开始了通用电气在电气领域长达一个世纪的统治地位 直流电 DirectCurrent 简称DC 又称 恒流电 恒定电流是直流电的一种 是大小和方向都不变的直流电 1747年 美国的富兰克林根据实验提出电荷守恒定律 并且定义了正电和负电的术语 输送相同功率时 直流输电采用两线制 交流电采用三线制 直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半 同时 直流输电杆塔结构也比同容量的三相交流输电简单 线路走廊占地面积也少 直流电的优点主要在输电方面 在电缆输电线路中 直流输电没有电容电流产生 而交流输电线路存在电容电流 引起巨大损耗 一条200kV的电缆 在每公里输电线路上 每年就要损耗260万度电 而在直流输电中 由于电压波动很小 基本上没有电容电流加在电缆上 几乎没损耗 在一些特殊场合 必须用电缆输电 例如高压输电线经过大城市时 采用地下电缆 输电线经过海峡时 要用海底电缆 由于电缆芯线与大地之间构成同轴电容器 在交流高压输线路中 空载电容电流极为可观 直流输电时 其两侧交流系统不需同步运行 而交流输电必须同步运行 交流远距离输电时 电流的相位在交流输电系统的两端会产生显著的相位差 并网的各系统交流电的频率虽然规定统一为50HZ 但实际上常产生波动 这两种因素引起交流系统不能同步运行 需要用复杂庞大的补偿系统和综合性很强的技术加以调整 否则就可能在设备中形成强大的循环电流损坏设备 或造成不同步运行的停电事故 在技术不发达的国家里 交流输电距离一般不超过300km而直流输电线路互连时 它两端的交流电网可以用各自的频率和相位运行 不需进行同步调整 直流输电发生故障的损失比交流输电小 两个交流系统若用交流线路互连 则当一侧系统发生短路时 另一侧要向故障一侧输送短路电流 因此使两侧系统原有开关切断短路电流的能力受到威胁 需要更换开关 而直流输电系统基本上不向发生短路的交流系统输送短路电流 因此不必更换两侧原有开关及载流设备 在直流输电线路中 各级是独立调节和工作的 彼此没有影响 所以 当一极发生故障时 只需停运故障极 另一极仍可输送不少于一半功率的电能 但在交流输电线路中 任一相发生永久性故障 必须全线停电 1 要使千家万户的人们都能使用电灯等电器 只能用交流电 原因是 电流在传输过程中 由于导线有电阻 所以有损耗 在长距离传输后 电压就很低了 电灯等电器就不能正常使用了 这样只能想办法提高电压 提高电压最简单的办法就是用变压器 而交流电可以通过变压器升高或降低电压 直流电是不能通过变压器来改变电压的 所以通常家用电器都使用交流电 交流电的优点 2 交流电在产生 输送和使用方面具有明显的优点和重大的经济意义 早期 例如在远距离输电时 采用较高的电压可以减少线路上的损失 3 交流电动机比直流电动机具有构造简单 价格便宜 运行可靠等优点 4 正弦交流电变化平滑且不易产生高次谐波 这有利于保护电器设备的绝缘和减少电器设备运行中的能量损耗 发电机发出的电根据机组容量的不同 一般在6 24KV 超大容量的机组电压会更高 但是不会高出太多 因为发电机的绝缘强度有限 而发电机发出的电力一般通过变压器升压后送到电网 这个电压要根据电厂在电网中的位置 电厂的容量及附近电网的电压状况而定 一般中小型电厂的输出电压为110 330KV 大容量发电厂输出电压为500 750KV 将来个别的西部大容量电厂 也会出现1000KV电压出线 发电站发出的电电压多高 发电机出口电压一般为6 3kv 10 5kv 18kv等 经过主变压器升压 送上电网的电压通常为35kv 110kv 220kv 500kv 等 三峡电站单台机组是世界最大的 发电机额定电压20kV 为保证发电机的稳定运行 发电机至少需要三个绕组 理论上发电的相数可以更高 但三相最经济 因此世界各国普遍使用三相发电 供电 三相制的主要优点是 在电力输送上节省导线 能产生旋转磁场 且为结构简单使用方便的异步电动机的发展和应用创造了条件 三相制不排除对单相负载的供电 因此三相交流电获得了最广泛的应用 为什么用三相交流电进行传输 工业上用的三相交流电 有的直接来自三相交流发电机 但大多数还是来自三相变压器 对于负载来说 它们都是三相交流电源 在低电压供电时 多采用三相四线制 我国低压供电标准为50HZ 380 220V 而日本及西欧某些国家采用60HZ 110V的供电标准 在使用进口电器设备时要特别注意 电压等级不符 会造成电器设备的损坏 尼古拉 特斯拉是前南斯拉夫的发明家 与爱迪生同时代 他发明了交流电 磁感强度单位就是以他命名的 直流电与交流电的斗争就从他与爱迪生之间的矛盾开始 爱迪生 特斯拉 1856年7月10日 尼古拉 特斯拉出生在克罗地亚斯米湾村一个塞族家庭 父母都是塞尔维亚人 他是五个孩子中的老四 古拉 特斯拉他父亲是一所教堂里的牧师 自小就在基督教的家庭里长大 1880年毕业于布拉格大学后 于1884年移民美国成为美国公民 并获取耶鲁大学及哥伦比亚大学名誉博士学位 他一生的发明多不胜数 1882年 26岁 他继爱迪生发明直流电 DC 后不久 即发明了交流电 AC 并制造出世界上第一台交流电发电机 并始创多相传电技术 1895 39岁 年 他替美国尼加拉瓜发电站制造发电机组 致使该发电站至今仍是世界著名水电站之一 1897 41岁 年 他使马可尼的无线传讯理论成为现实 1898年 42岁 他又发明无线电摇控技术并取得专利1899年 43岁 他发现了X光 X Ray 摄影技术 其他发明包括 收音机 雷达 传真机 真空管 霓虹光管 等甚至以他名字而命名的磁力线密度单位更表明他在磁力学上的贡献 1856年7月10日 尼古拉 特斯拉出生在克罗地亚斯米湾村一个塞族家庭 6岁时年时他的家庭移居到戈斯皮奇 19岁时到奥地利的格拉茨科技大学修读电机工程 22岁时他离校去了斯洛文尼亚的马里博尔 被聘为助理工程师持续了一年 24岁时 特斯拉发明了世界上第一台交流电发电机 在父亲的劝说下回到布拉格大学继续未完成的学业 然而当他父亲死后 只读完了一个学期 他就离开了大学 26岁时 在布达佩斯 匈牙利首都 一公园散步时 特斯拉发现了可逆磁场 他去了法国巴黎 在爱迪生公司做一名工程师 设计改进电器 同年特斯拉发明了感应马达 28岁时 特斯拉第一次踏上美国国土 来到了纽约 除了前雇主查尔斯 巴奇勒所写的推荐函外 他几乎是一无所有 这封信是写给托马斯 爱迪生的 信中提到 我知道有两个伟大的人 你是其中之一 另一个就是这个年轻人了 爱迪生雇用了特斯拉 安排他在爱迪生机械公司工作 特斯拉开始为爱迪生进行简单的电器设计 他进步很快 不久以后解决了公司一些非常难的问题了 特斯拉完全负责了爱迪生公司直流电机的重新设计 29岁时 爱迪生许诺如果特斯拉完成马达和发电机的改进工作 将奖励他的5万美元 特斯拉花费将近一年的时间 几乎将整个发电机重新设计了 使爱迪生公司从中获得巨大的利润和新的专利所有权 当特斯拉向爱迪生索取5万美元时 爱迪生回答他 特斯拉 你不懂我们美国人的幽默 就此违背了自己的诺言 这笔奖金的金额相当于公司创始资本 而以特斯拉当时每周18美元的薪水 他需要工作53年才能赚到 当特斯拉要求加薪至每周25美元遭到拒绝后 他辞职了 同年 开始生产多相交流电动机和发电机 发明多相电流和多相传电技术 就是现在全世界广泛应用的50 60Hz传送电力的方法 30岁时 特斯拉创建了自己的公司 特斯拉电灯与电气制造公司 TeslaElectricLight Manufacturing 投资商不同意特斯拉关于交流电发电机的计划 并且最终罢免了他的职务 30和31岁时 特斯拉在纽约做一个普通的劳动者 既是为了糊口 也是为他的下一个工程计划积累资金 32岁 他组装了最早的无电刷交流电感应马达 同年 特斯拉成功地建成了一个交流电电力传送系统 爱迪生宣称特斯拉是科学界一大 异端 他所发明的交流电 AC 直接影响人类的性命安全 并屡次展示狗和猫如何通过交流电后瞬间死亡 电椅 死刑亦因此被启发出来 据说爱迪生为了打击交流电 买通美国某些州政府官员 把当地死刑由绞刑改为直流电电刑 可直流电电不死人 把犯人都电成半死 33岁时 他在美国科罗拉多建设实验室 专心研究 特斯拉线圈 的原理和反应 41岁时 他从悲伤中走出 举世知名的尼亚加拉水电站采用了特斯拉发明的交流电供 输电技术 用高压电来实现了远距离供电 为35公里外的纽约州水牛城供电 至今 这项建成整整120年的电力建设仍然运作如常 从未间断地产出天然能源 可谓是人类近百年科学史上的一大奇迹 39岁时 当他的发明生涯正处于巅峰之际 一场离奇的火灾将整座实验室烧毁了 他半生所研究的心血 所有珍贵的研究设备和科学实验的资料 皆付之一炬 特斯拉的经济遭到严重损失 在这残酷的打击下 他茫然若失 35岁时他证实了无线能量传输 45岁时 他从失去父亲的痛苦中卷土重来 得到世界富豪摩根的投资 便在美国长岛始建首座大型 特斯拉线圈 以供给大西洋两岸 无线通讯 和 无线输电 之用 44岁时 特斯拉开始建造华登克里夫塔用于了无线能量传输实验 42岁时 特斯拉注册了无线控制技术 在纽约中央公园的湖里进行了遥控自动化小艇的实验 取得极大成功 1943年 尼古拉 特斯拉与世长辞 享年87岁 终生未娶 52岁时 特斯拉进行远距离无线能量传输试验 准确将强大的交流电集中于通古斯这个杳无人烟之地 俄罗斯帝国西伯利亚 发生的大爆炸相当于广岛原子弹1000倍能量的释放 特斯拉曾说过类似的话 我可以劈开世界 但我不会这么去做 诺贝尔物理学奖 特斯拉一个人就被评选出九次 与爱迪生一起二次 而他把这十一次的诺贝尔奖全部让贤 拒绝1912年和爱迪生共享那次的理由是从好友马克吐温那里学来的 娶一个老婆如何能两人共享 特别是与一位骗徒窃盗惯犯共享岂不危险 虽然爱迪生后来通过各种渠道 年年以通用电气去争取诺贝尔奖 却从来都全面性地遭到否决 终身没有得诺贝尔奖 荣誉 特斯拉是一位完全开悟的智者 他了然爱迪生的赚钱原理 却从不效仿 他在晚年受不了财团的日日威胁 毅然将 交流电专利 撕毁 让其永远成为免费资源 如果交流电的发明专利不送给全人类免费使用 则每一马力交流电就将给他带来2 53美元的 专利费 一年之内 他的现金就会超过世界首富 尽管他的晚年穷困潦倒 尼古拉 特斯拉坚持拒绝美国政府的挽留打算回南斯拉夫安度晚年 不久之后 美国政府动用国力 拨了天文数字的款项给予南斯拉夫及其他国家在经济方面的支持 如此尼古拉 特斯拉才在美国住了下来 至今南斯拉夫和塞尔维亚的