日报标题：用文科生也能懂的方式解释，为什么大家都用交流电？
Patrick Zhang，电气工程师
一项发明，在历史长河中是否具有生命力，取决于它的实用价值。例如拉链，被誉为最伟大的发明，其道理也基于此。
题主其实谈的是电能问题。
我们知道，电能包括发电、输送电、配电和用电四大过程。
1.发电和输送电的升压和降压
在发电和输送电的过程中，有一个关键的设备，就是变压器。
为何要用变压器来改变电压？
我们知道，电能的传输导线是具有电阻的，传输导线所消耗的电能功率 Pline 为：
这里的 I 就是流过导线的电流。
可见，为了减小线路损耗，就要减小电流。事实上，输送电消耗掉的电能，占总发电电能的比例不可小觑。减小输送电的线路损耗，有很大的意义。
而要减小电流，最方便的就是利用变压器了。如果我们忽略掉变压器的各种损耗，例如铁损、铜损等等，则变压器两侧的功率基本相等。把变压器某侧的电压升高，该侧的电流自然就减小了。
不过，变压器只能工作在交流电路中，不能工作在直流状态下。
我们来看变压器的工作原理：
如果我们忽略掉变压器的各种损耗，例如铁损、铜损等等，则有：
在这里，U1 和 I1 是变压器一次侧的电压和电流，U2 和 I2 是变压器二次侧的电压和电流，K 是变比。
我们看到，交流电压的变换何其方便。
但直流电可以升压吗？当然可以，但相对交流升压来说，要麻烦很多，且成本要高很多。除非是长距离输送电，否则不上算。
可见，在发电和输送电中，交流电比直流电要方便很多，成本也低廉很多。
2.配电方面的问题
在输送电的末端，需要分配电能，这就需要使用配电电器。配电电器的主要元件是各类隔离开关和断路器。
对于开关电器来说，灭弧是个大问题。电弧会烧蚀触头，产生巨大的热冲击，严重影响到开关设备的稳定工作。
交流电和直流电相比，每个周波有两次过零，而过零时，电弧也自动熄灭，所以交流电器的灭弧能力强于直流电器。
有一个参数，它描述的是电弧熄灭后电弧气体的恢复过程和恢复强度，用 Ujf 来表达；另外一个参数，它描述的是电弧熄灭后，电压上升过程和强度，用 Uhf 来表达。如果：
也即，介质恢复强度大于电压恢复强度，则电弧将不会不重新燃烧。
我们看下图：
上图是 GIS 复合开关，一般用于高压配电网。GIS 看起来象一只只的锅炉，大筒子里就是开关，开关周围充满了六氟化硫气体，用来加强灭弧，提高 Ujf。
可见灭弧是多么重要的一件事。
在这方面，直流电比交流电要逊色多了。
3.用电电器方面
在这方面，最典型的就是交流鼠笼式异步电动机了。相对直流电机，它价格低廉，工作可靠，性能稳定，也无须更换碳刷。
因此，直流电机完全比不上交流电机的方便、实用和可靠，直流电机的应用面也要小很多。不可否认的是，直流电机的调速性能良好，但自从有了变频器，交流电机的调速问题也解决了，直流电机的优点也被削弱了。
4.电源变换方面
交流电变成直流电，十分方便，采用整流电路就可以了。但直流电要变成交流电，需要配套逆变器，相对麻烦得多。
以上简单地说明了交流电的优点。
不过，直流电的稳定是不可否认的。因此在配电室里，6 到 10kV 配电设备的工作电源都是用直流电来实现的。
至于居家配电，我们已经知晓，当然是以交流电为主了。