我們現(xiàn)在在新時(shí)代，用電的電器已經(jīng)不只是燈泡了，我們主要的用電器已經(jīng)是手機(jī)了。現(xiàn)在人類仿佛抱著手機(jī)可以過(guò)一輩子。不要電燈、不需要冰箱、不需要洗衣機(jī)；手機(jī)搞定一切……手機(jī)內(nèi)部的電池充放電都是直流電，很多用電器內(nèi)部都是AD/DC，轉(zhuǎn)成直流，再給半導(dǎo)體芯片供電，包括照明現(xiàn)在都是用LED了，用交流電供電也是要轉(zhuǎn)成直流。

最近在做個(gè)項(xiàng)目，涉及AC/DC電源設(shè)計(jì)，由于AC/DC由于功率增加帶來(lái)了諸多麻煩，設(shè)計(jì)復(fù)雜度比DC/DC要多得多，所以反問(wèn)一個(gè)很基礎(chǔ)的問(wèn)題：為什么半導(dǎo)體都是用直流電，但是發(fā)電廠送來(lái)的都是交流電？

而人類最早用電的需求就是來(lái)自照明，就跟在夜晚時(shí)候，一個(gè)燈泡就可以點(diǎn)亮黑暗，而不是跟古代人一樣用昏暗的蠟燭來(lái)照明。所以這就讓我們要感激當(dāng)時(shí)在地球上發(fā)明了燈泡的愛(ài)迪生，他是在19世紀(jì)享譽(yù)盛名的天才發(fā)明家。

而上帝就在他那個(gè)年代，放置了一個(gè)同樣也是擁有幾百項(xiàng)發(fā)明專利的青年才俊特斯拉，而他們兩位就在相同的領(lǐng)域，并且每個(gè)人都具備大量發(fā)明專利的情況下，展開(kāi)了一場(chǎng)世紀(jì)大戰(zhàn)，那就是來(lái)自交流電跟直流電的紛爭(zhēng)。

而這就牽扯到這兩位天才發(fā)明家在地球上的地位，所以在當(dāng)時(shí)兩者為了贏得全世界的贊譽(yù)都是煞費(fèi)苦心，愛(ài)迪生代表了直流電這一邊，而特斯拉就代表了交流電這一側(cè)，曾經(jīng)的交流電直流電之爭(zhēng)在目前來(lái)看，當(dāng)時(shí)還是相當(dāng)精彩。

當(dāng)年那個(gè)電器大量開(kāi)始出現(xiàn)的年代，愛(ài)迪生為了贏取大家的認(rèn)可，不惜用交流電電死了一頭健壯的牛，勸告人們要遠(yuǎn)離交流電，而最終的結(jié)果卻出乎意料，那就是特斯拉代表的交流電贏了愛(ài)迪生的直流電。而這其中，這兩種電究竟有何區(qū)別？

流電跟直流電在本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，其實(shí)就是方向跟大小這兩者的問(wèn)題，也就是說(shuō)直流電就是一直大小不改變方向也不改變的電流，而交流電則就是會(huì)改變方向跟大小的電流，兩者擁有如此巨大的差距，能夠讓特斯拉的交流電勝出，這是地球上科技發(fā)展的必然趨勢(shì)。

為在隨著用電時(shí)代的到來(lái)，大部分地區(qū)都開(kāi)始遠(yuǎn)距離輸送電流，每家每戶的電都是通過(guò)電廠在冗長(zhǎng)的電線中輸送過(guò)去，而在這樣遠(yuǎn)距離的輸送過(guò)程中，要是一直利用直流電來(lái)輸送，不方便進(jìn)行升壓，如果用低壓傳輸就會(huì)出現(xiàn)電力大量浪費(fèi)的情況，不利于經(jīng)濟(jì)節(jié)約是小事，傳輸線會(huì)因?yàn)殡娏鬟^(guò)大無(wú)法承載大功率的應(yīng)用。

隨著電器數(shù)量越來(lái)越多，功率越來(lái)越大，傳輸距離越來(lái)越遠(yuǎn)的時(shí)代發(fā)展，直流電必然就不能夠跟交流電相提并論，用交流電就是便利，只需要在電廠這里輸出端降低電流，并且可以在中途輸送過(guò)程中變換方向，完全就能夠在長(zhǎng)距離的輸送上減少損耗，而即將達(dá)到用戶端的時(shí)候，就可以適當(dāng)變壓，達(dá)到預(yù)期的電路效果。

然直流電在目前來(lái)說(shuō)，雖然在遠(yuǎn)距離輸送電流方面上不如交流電，依然還是能夠在半導(dǎo)體材料中找到它的一席之地，這是交流電不能夠替代的。

上目前在全球提倡綠色低碳的角度上，在環(huán)境友好型的電子設(shè)備中，依然有著直流電發(fā)揮的地方，能夠讓很多設(shè)備兼容這種單向傳遞的直流電輸送。

一項(xiàng)發(fā)明，在歷史長(zhǎng)河中是否具有生命力，取決于它的實(shí)用價(jià)值。例如拉鏈，被譽(yù)為最偉大的發(fā)明，其道理也基于此。題主其實(shí)談的是電能問(wèn)題。我們知道，電能包括發(fā)電、輸送電、配電和用電四大過(guò)程。1.發(fā)電和輸送電的升壓和降壓在發(fā)電和輸送電的過(guò)程中，有一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)備，就是變壓器。為何要用變壓器來(lái)改變電壓？我們知道，電能的傳輸導(dǎo)線是具有電阻的，傳輸導(dǎo)線所消耗的電能功率Pline為：

這里的I就是流過(guò)導(dǎo)線的電流。可見(jiàn)，為了減小線路損耗，就要減小電流。事實(shí)上，輸送電消耗掉的電能，占總發(fā)電電能的比例不可小覷。減小輸送電的線路損耗，有很大的意義。

而要減小電流，最方便的就是利用變壓器了。如果我們忽略掉變壓器的各種損耗，例如鐵損、銅損等等，則變壓器兩側(cè)的功率基本相等。把變壓器某側(cè)的電壓升高，該側(cè)的電流自然就減小了。不過(guò)，變壓器只能工作在交流電路中，不能工作在直流狀態(tài)下。我們來(lái)看變壓器的工作原理：

忽略變壓器的損耗，則有：

在這里，U1和I1是變壓器一次側(cè)的電壓和電流，U2和I2是變壓器二次側(cè)的電壓和電流，K是變比。我們看到，只要把U2提高，則I2自然就小了，于是在輸配電線路的起始端，我們把電壓給升高，在輸配電線路的末端，我們?cè)侔央妷航o降下來(lái)。這樣就減小了線路損耗。交流傳輸線上的高壓電和超高壓電其用途就在于此。我們看到，利用變壓器，交流電壓的高低變換何其方便。

但直流電可以升壓?jiǎn)幔慨?dāng)然可以，但相對(duì)交流升壓來(lái)說(shuō)，要麻煩很多，且成本要高很多。除非是長(zhǎng)距離輸送電，否則不劃算。可見(jiàn)，在發(fā)電和輸送電中，交流電比直流電要方便很多，成本也低廉很多。

不過(guò)，也不是說(shuō)直流就沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。交流線路電阻與直流相比，還多了趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，因此同樣的導(dǎo)線，交流線路電阻大于直流線路電阻。換句話說(shuō)，其實(shí)交流的線路損耗大于直流的線路損耗。也因此，采用直流長(zhǎng)距離輸送電，也是人們追求的目標(biāo)之一。我國(guó)在這方面走在世界前列，我國(guó)的世界首條±800kV的直流輸電線路正在平穩(wěn)高效安全地運(yùn)行中。

2.配電方面的問(wèn)題在輸送電的末端，需要分配電能，這就需要使用配電電器。配電電器的主要元件是各類隔離開(kāi)關(guān)和斷路器。對(duì)于開(kāi)關(guān)電器來(lái)說(shuō)，滅弧是個(gè)大問(wèn)題。電弧會(huì)燒蝕觸頭，產(chǎn)生巨大的熱沖擊，嚴(yán)重影響到開(kāi)關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定工作。

交流電和直流電相比，每個(gè)周波有兩次過(guò)零，而過(guò)零時(shí)，電弧也自動(dòng)熄滅，所以交流電器的滅弧能力強(qiáng)于直流電器。有一個(gè)參數(shù)，它描述的是電弧熄滅后電弧介質(zhì)氣體的恢復(fù)過(guò)程和恢復(fù)強(qiáng)度，用Ujf來(lái)表達(dá)；另外一個(gè)參數(shù)，它描述的是電弧熄滅后，電壓上升過(guò)程和強(qiáng)度，用Uhf來(lái)表達(dá)。所謂介質(zhì)氣體的恢復(fù)，指的是氣體從電弧的等離子狀態(tài)恢復(fù)為正常氣體狀態(tài)，顯然，它與時(shí)間有關(guān)，也與氣體性質(zhì)有關(guān)。如果：

也即，介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度大于電壓恢復(fù)強(qiáng)度，則電弧將不會(huì)不重新燃燒。

上圖中，在時(shí)刻0，交流電弧過(guò)零熄滅。但過(guò)零后，Ujf2小于Uhf，所以交流電弧重燃；Ujf1>Uhf，所以交流電弧不再重燃，并且徹底地熄滅。不過(guò)，直流電弧可沒(méi)這么好，它根本就不會(huì)過(guò)零。我們看下圖：

上圖是GIS復(fù)合開(kāi)關(guān)，一般用于高壓配電網(wǎng)。GIS看起來(lái)象一只只的鍋爐，大筒子里就是開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)周圍充滿了六氟化硫氣體。六氟化硫氣體的特點(diǎn)是分子量大，非常穩(wěn)定，絕緣性能特別好，所以用來(lái)在高壓電器中加強(qiáng)滅弧，提高Ujf。不過(guò)，六氟化硫是溫室氣體。因此人們期望能找到一種氣體替代它。真空就是一種好辦法。可見(jiàn)滅弧是多么重要的一件事。在這方面，直流電比交流電要遜色多了。因此，同樣的開(kāi)關(guān)電器，用在直流就必須降容。為了改善直流開(kāi)關(guān)電器的滅弧能力，人們?cè)陔娀g的材料中鍍上一層特種膜，在高溫?zé)鞠拢茚尫懦鲱愃屏虻臍怏w，以此提高介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度。3.用電電器方面在用電電器方面，最典型的就是交流鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)了。相對(duì)直流電機(jī)，它價(jià)格低廉，工作可靠，性能穩(wěn)定，也無(wú)須更換碳刷。因此，直流電機(jī)完全比不上交流電機(jī)的方便、實(shí)用和可靠，直流電機(jī)的應(yīng)用面也要小很多。不可否認(rèn)的是，直流電機(jī)的調(diào)速性能良好，但自從有了變頻器，交流電機(jī)的調(diào)速問(wèn)題也解決了，直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也被削弱了。

4.電源變換方面交流電變成直流電，十分方便，采用整流電路就可以了。但直流電要變成交流電，需要配套逆變器，相對(duì)麻煩得多。