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为何电网频率偏偏是50Hz呢

为何电网频率偏偏是50Hz呢?

中国电工网讯:

在电气系统里,频率是一个很重要的基本要素,并不是随意确定的。为什么我国的电源是采用50hz的,而外国有的国家采用60hz的电源?制定此标准时的依据什么呢?

这一个问题看起来简单,实际上是一个比较复杂的问题,涉及的方面比较多。

大家平时家里用的电是50Hz的,Hz是赫兹的缩写,代表一秒钟电流周期性变换方向的次数,50Hz表示1秒钟电流有50个周期,方向改变100次。

世界上有些国家,例如英美用的是60Hz的交流电,因为采用的是十二进制,河南军海癫痫医院性质什么12星座、12小时、12先令等于1英镑等等。后来的国家都采用十进制了,所以频率是50Hz。当然还有某漆器国,东边用50Hz,西边用60Hz。

总体来说50Hz和60Hz差别不大,以下就用50Hz代表吧。那为什么要选用50Hz的交流电,而不是5Hz或400Hz呢?

1先说频率低了会怎么样?

频率较低就是0,也就是直流。史上较经典的就是爱迪生和特斯拉的直流交流大战,爱迪生为了证明特斯拉的交流电有危险,开县最好的中医癫痫病医院用交流电电死了若干动物,其中还包括一头大象,爱老先生也是蛮拼的~(客观上说,同样的电流大小下,人体耐受直流电的时间是要长于耐受交流电的时间,跟心室震颤什么的有关系,也就是交流电更危险)

不过较后爱迪生还是输给了特斯拉,凭借交流电方便改变电压等级的优势,交流电战胜了直流电。在输送功率相同的情况下,提高电压,送电电流就能减小,消耗在线路上的能量就能降低。而直流电当时无法变压,发电机出口端电压只有几百伏,为了减少损耗,只能减少送电功率和距离,所以爱迪生当时建的电厂有点像现在的分布式电源,到处都是。

直流送电另一个问题是难以开断,直到现在这个问题还困扰着直流输电。我们平时在拔一些电器的插销时,还会打电火花。直流输电的问题同电火花一样,当电流大到一定程度时,这个电火花是无法熄灭的,我们称之为“电弧”。对于交流电而言,电流会改变方向,因而有电流过零的时刻,利用这个小电流时间点,我们可以通过灭弧装置切断线路电流。但直流电流方向不会改变,没有这个过零点,我们想要灭弧就难了。

2低频交流呢?5Hz的交流电有什么问题呢?

1、变压器效率的问题。

变压器是靠原边的磁场变化,感应到副边升压或降压的。磁场变化的频率越慢,感应是越弱的,极端情况就是直流,根本没有感应,所以频率太低了不行。当然,太高了也会有漏磁太多的问题。

2、用电设备功率问题。

举个身边的例子吧,汽车发动机的转速就是他的频率,比如怠速时500转/分钟,加速换挡时是3000转/分钟,换算成频率分别是8.3Hz和50Hz。这就看出来了,转速越高,发动机的劲儿(功率)越大。同样道理,在相同频率下,发动机越大,输出功率越大,这也是为什么柴油机个头都比汽油大的原因,个儿大劲儿大的柴油机才能带动公交卡车等重型汽车。

3高频交流呢?比如定在400Hz怎么样?

首先是线路和设备的损耗增加,先说损耗的事情,输电线路、变电设备、用电设备,都是有电抗的,电抗与频率成正比,频率越高,电抗越大,消耗的无功就越大,能传递的有功功率郑州军海癫痫医院就越少。目前50Hz输电线路的电抗约0.4欧姆,约是电阻的10倍,如果提高到400Hz,那电抗将是3.2欧姆,约是电阻的80倍。对于高压输电线路,降低电抗是提高输电功率的关键。与电抗相对应的还有容抗,容抗和频率成反比,频率越高,容抗越小,线路的泄漏电流越大。(因为电缆的电容效应较大,所以这也是电缆线路送电距离不能过长的原因。)如果频率高了,则线路的泄漏电流也会增加。

另一个问题是发电机的中际医院转速。现在的发电机组基本是单级机,也就是一对磁极。为了发出50Hz的电,转子每分钟转速要达到3000转。咱们的汽车发动机转速达到3000转时,就能明显感觉引擎在振动作响了,转到六七千转时,你会觉得发动机要跳出引擎盖。小小的汽车发动机尚且如此,更何况是一个重达百吨的实心铁疙瘩转子与汽轮机,也因此发电厂的噪音都很大。一个重达百吨的钢转子每分钟转3000转谈何容易,如果频率再高三四倍,估计发电机能飞出厂房了。

小结

频率不能太低的原因:变压器能效率高,电动机可以个头小功率大。

频率不能太高的原因:线路和设备可以损耗小,发电机转速不必过高。

所以根据经验和习惯,我们的电能就被定在在50或60Hz。


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