交流電是世界上運用最普遍的一種電流方式,交流電是指電流方向隨時間作周期性變化的電流。
直流電我們也很熟習,直流電的電流在活動過程中電流方向不會發作變化,并且我們知道,電流是從正極流向負極,假定我們用這個方式來理解交流電的話,就相當于交流電的正負極在不停的變化,假定交流電的頻率是50HZ的話,按照這個邏輯,那么正負極就會在一秒鐘內變化100次,但這樣理解又會存在一個問題,就是既然兩根線不停地轉變電壓,那么兩根線的性質應該是一樣的呀,卻為什么又分零線和前線,并且我們觸摸前線會觸電,觸摸零線卻不會觸電呢?那么我們就來捋一捋家用交流電中零線和前線的關系。
我們先從交流發電機講起,發電機主要是由磁體和線圈組成,初中我們就學過,當線圈切割磁感線時就能夠產生感應電動勢,也就是有了電壓,當我們接通電路時,就有了電流。
不過連續轉動線圈有一個問題,就是線圈是要外接電路的,因此轉動線圈這個操作不太便當,我們知道,運動是相對的,所以我們可以讓線圈靜止,讓磁體來運動,磁體在外力的作用下不停轉動從而發電,下面這個圖就是最簡單的模型。關于這種單套線圈產生的交流電來說,的確沒有前線和零線之分,這兩根線性質完好一樣,假定我們用手觸摸到任何一條線都會觸電。
但這種方式發電沒有完好應用好磁鐵動力,由于只需當磁體轉到豎直方向部分區域時,才會構成一定的電流,在其它角度,沒有很好應用到磁鐵的動力,那么這個時分就需求改造一下發電機,就是多繞幾組線圈,也就是我們往常所運用的三相發電機,應用三組線圈發電,每一組線圈相差120°。模型就類似于下面這個圖。
經過這種接法,就可以完成三個線圈同時發電,并且由于這些線圈的相位差為120°,因此各組線圈產生的電壓的相位差也是120°。你會發現假定運用三組線圈就要接出6根電線,關于遠距離輸電來說,將會大大增加線纜的運用量,本錢高昂,那么有什么方式可以改動這種狀況呢?那就是換一種線圈的接法,我們依舊堅持線圈的位置不動,將線圈的一端作為公共接點,并中止接地,我們把這根公共的線稱為中性線,而發電處的大地與我們所處的大地是相連的,因此直接輸出三根線就可以了,用戶這一端的零線理論上就是接入大地的一根線(這是零線不觸電的主要緣由)。
也就是說,一個發電機可以輸出三套供電系統,每一個系統供應不同的用戶,并且這三組電路的用電功率經過電網的分配基本堅持在平衡狀態。所以,按照這個標準,我們可以計算一下我們三組電路的總電流是幾。
假定三組線路中功率一樣,我們可以將三組電路等效于接入了三個一樣的電阻,所以各線路中電流的關系與電壓的關系一樣(根據歐姆定律),按照這個方式計算(需求運用三角函數計算)我們會得到接地線的電流為零,所以理論上電流是在三根前線(發電機接出的四根線中,一條為中性線接地,三條為前線)上循環。而零線也就是接地線上基本無電流。所以,這就是前線與零線的差別,理論上零線就是一根接地線,并且在三個供電線路功率基本分歧的情況下,零線的公共端是沒有電流的。
所以家用交流電理論上是三相交流電,電流基本是在三根前線之間流通,而并不是我們簡單想象的單相交流電,假定是那種的話,的確是沒有零線和前線的區別。
最后總結一下,首先零線是接地線,所以零點的電勢理論上為零(由于大地的電勢為零)所以當我們觸摸零線時,零線與大地是沒有電勢差的,所以不會觸電,另方面,由于三個供電系統之間電流是相互調和的,所以零線的總端口也就基本不會存在電流,這就是零線與前線的根本區別。