从环保能源谈交流直流电源

侯润亚

【摘 要】在我们日常生活中最常用的电源有两种，一种是直流电源，又叫恒稳直流电源，电流和电压不随时间发生改变，是一个恒定值。另一种是交流电源，也叫正弦交流电源，它的电流和电压随时间按照正弦规律变化。因为交流电有好多优点，可以很方便的从其他能量转换成交流电，很方便的进行电压变换，很方便的将电能转换成其他能量，如机械能、热能、光能等。交流电由于三相之间的相位差使得交流电传输比起直流电更为经济，所以交流电在我们日常生活中被广泛使用。

【关键词】环保能源 交流电源 直流电源

随着社会的发展，人们对交流电的认识逐步改变。现在人们发现使用交流电作为照明的能源，由于交流电存在频率，使得灯光有频闪。频闪在50赫兹的交流电作用下，电流、电压一秒内会有100次的过零，使得照明灯有100次的不发光。因为人眼在一秒内只能分辨的变化小于24次，所以，一秒内变化100次的灯光单纯依靠人眼根本无法发觉。我们可以通过理论推理得知，电源输出功率P等于电流I和电压U的乘积，如图所示，交流电电流I和电压U的波形图，得出功率P的波形图可以看出，功率是一个脉动的。

电流I和电压U的在一个周期内，功率P有两次过零，这可以说明灯光在零点不发光，并且是一个脉动的。我们还可以用其他方法观测出来频闪的存在。比如夏天，我们打开风扇较高档位时会发现，不在灯光下风扇是朝一个方向转动（是反转），而在灯光下，一阵正转、一阵反转，这是由于频闪。当风扇转速每秒高于100 B/N (N表示转速，B表示风扇的叶片)几转到十几转时观测到是反转，当低于100N/B几转到十几转时观测到是正转。转速高于100 B/N几转到十几转时，灯光由不发光到发光，在发光时人眼正好看到叶片在上一次的前面，所以看到是和风扇实际旋转方向相同。当低于100 B/N几转到十几转时，正好人眼看到叶片在上一次的后面，所以看到是和风扇实际旋转方向相反。从这个简单的观测可以证明频闪的存在。由于频闪使得灯光不能和日光相比，据有关人员研究发现，有频闪的灯光促使眼睛近视，所以前几年出现了以提高频率来消除频闪护眼灯。这说明用交流电作为照明是不环保的。

在我们日常生活中，有时候会用到电褥子。使用电褥子睡觉，早晨起床后会发现身体特别困，而睡过热炕的人不会有此感觉。这是为什么呢？让我们分析一下电褥子。电褥子布线称S形，根据电流的磁效应，不论直线形、环形、螺线管通电以后都会产生磁效应，人们都知道通电以后产生磁效应的元件为电感，所以我们可以认为电褥子是一个电感和电阻。电阻产生的热能被我们利用，而电感产生的磁能却对人体有害无益。电褥子如何危害人体呢？由互感现象我们知道，人睡在电褥子上，电褥子和人体靠得很近，当电褥子中电流通过时，它所产生的自感磁通必然有一部分穿过人体形成互感磁通，互感磁通在人体这个导体中形成互感磁链。如果电褥子中电流随时间变化，则人体的互感磁链也随时间变化，因此在人体会产生感生电动势，在感生电动势作用下，人体中有电流流动，并在人体做功产生热量影响睡眠。这和专家建议我们睡觉最好南北方向的道理相同。因为南北方向睡觉时，人体血液流动正好和地磁是一个方向，不会感生电动势。如果我们睡觉是东西方向，人体血液流动正好垂直穿过地磁磁力线，会感生微弱的电动势形成电流做功产生热量影响睡眠。

通过上面的分析，我们发现使用的交流电由于电流电压交变随时影响到我们的身体健康。同样我们分析直流电对灯光的影响，灯具上加上直流电，电压电流不为零，灯具发光始终恒定，消除了频闪，和日光没有大的区别，比起现在市场上生产以提高频率来达到所谓无频闪更可以保护视力，更具有绿色环保。现在市场上同样出现节能灯，是通过整流滤波电路给灯管供电，灯光不会有频闪，也可以达到保护视力。同样，我们分析用直流电通入电褥子的情况，因为使用直流电，电流通过电阻一定会发热，而通过S形的电感不会对人体产生交变的磁链，即使产生磁通也与地磁相吻合。由于血液流动引起的所感生的电动势很微弱，不象交流电即包含电流变化感生较大的电动势，又包含了血液流动所感生的微弱电动势，所以直流电比起交流电更环保。对于我们生活用电来讲，要使用直流电，只要对电路加上整流滤波即可实现，而大部分电器都可以用直流电源。

(作者单位：延安职业技术学院机电化工分院）