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为什么我国的用电频率是50Hz?

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  • 发布时间:2015/12/10 16:29:04
  • 作者:hb_yinhe

  众所周知,我国的用电频率是50Hz,比如居民单相用电是220V/50Hz,民用三相电是380V/50Hz,工业用电一般是10KV/50Hz,变送配电系统一般是220KV/50Hz的高压电。那么问题来了,为什么我国的用电频率是50Hz,而不是60Hz?或者是高频的400Hz亦或是低频5Hz呢?

用电频率为什么不是60Hz?

  我们知道,很多欧美国家的用电频率是60Hz,首先需要申明的是,50Hz和60Hz并不是孰优孰劣,之所以中国使用的是50Hz的用电,主要是因为历史原因。中国最初的供电电网都是苏联支持创建的,而苏联本国的用电就是50Hz,所以我国就延用了前苏联的标准。

用电频率为什么不是低频5Hz?

  主要考虑是变压器的效率问题和用电设备的功率问题。

  变压器是主要的输送电设备,目前电能主要依靠变压器进行变电输送。而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,感应越弱,极端情况就是直流,根本没有感应,所以频率太低了会严重影响变压器的效率。

  在用电设备上,选择50Hz有历史的原因也有设备本身的原因。在19世纪末29世纪初的制造条件下,可以生产在50Hz系统能够运转良好的电机,却难造出在1331/3Hz系统运行的感应电机,因此,对于兼有多种负荷的系统,折中不失为现实方案。在用电设备的性能上,比如相同大小的发动机转速越高,发动机的功率也就越大。但是相同频率下,发动机越大,输出功率越大。而平时我们需要的是个头小但功率大的发动机。这也要求用电频率不能太低的原因。反观我们的飞机电源频率是400Hz,这是因为减轻重量是飞行器制造的首选目标。

用电频率为什么不是高频?

  主要考虑的是线路和设备的损耗随着频率增大损耗增加,另外过高的频率发电机转速也会过快导致失控。

  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,能传递的有功功率就越少,所以过高的频率会导致用电损耗大大增加。

  过高频率对发电机的控制是一个很大问题。例如一对磁极的发电机,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。

  用电频率采用50Hz有历史发展的客观原因,也有本身的主观原因,用电设备、变电输送等直接与电接触的装置决定什么频率是最适合需要的用电频率。