20年經(jīng)驗(yàn)專注電源解決方案制造商
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世界上有些國(guó)家，比如英國(guó)和美國(guó)，用60Hz交流電，因?yàn)樗麄冇玫氖鞘M(jìn)制，也就是12個(gè)星座，12個(gè)小時(shí)，12先令等于1英鎊，等等。后來(lái)國(guó)家采用十進(jìn)制，所以頻率是50Hz。當(dāng)然還有一個(gè)國(guó)家，東邊50Hz，西邊60Hz。。。
那么，我們?yōu)槭裁匆x用50Hz的交流電，而不是60Hz或400Hz呢？ 假設(shè)頻率低了會(huì)怎么樣？ 頻率為0，即直流電。那一年，愛(ài)迪生為了證明特斯拉的交流電存在危險(xiǎn)，用交流電殺死了一只小動(dòng)物，如果大象也算小動(dòng)物的話…客觀地說(shuō)，在相同電流大小的情況下，人體承受直流電的時(shí)間比承受交流電的時(shí)間長(zhǎng)，與心室震顫或更危險(xiǎn)有關(guān)。可愛(ài)迪生還是輸給了特斯拉，交流電憑借方便改變電壓等級(jí)而戰(zhàn)勝了直流電。當(dāng)傳輸功率相同時(shí)，當(dāng)電壓升高時(shí)，送電電流會(huì)減少，同時(shí)線路所消耗的能量也會(huì)減少。 此外，直流送電的另一個(gè)問(wèn)題是很難開(kāi)斷，直到現(xiàn)在這個(gè)問(wèn)題仍然很困擾。在直流輸電中，就像通常在拔電器插頭時(shí)會(huì)出現(xiàn)電火花一樣，當(dāng)電流大到一定程度，這種電火花就不能熄滅，我們稱之為“電弧”。對(duì)交流電來(lái)說(shuō)，電流會(huì)改變方向，因此在電流過(guò)零的時(shí)候，利用小電流時(shí)間點(diǎn)，我們可以用滅弧裝置將線路電流切斷。但是直流電流的方向是不變的，沒(méi)有這個(gè)過(guò)零點(diǎn)，我們很難滅弧。 頻率太低的交流電有什么問(wèn)題？ 一、變壓器效率的問(wèn)題 二、用電設(shè)備功率問(wèn)題 舉例來(lái)說(shuō)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就是它的頻率，比如轉(zhuǎn)速時(shí)為500轉(zhuǎn)/分鐘，加速時(shí)為3000轉(zhuǎn)/分鐘，這兩個(gè)頻率分別為8.3 Hz和50 Hz。這個(gè)結(jié)果表明，轉(zhuǎn)速越高，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力就越大。同理，在同樣的頻率下，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率越大，輸出就越大，這就是為什么柴油機(jī)的個(gè)頭比汽油大，個(gè)頭大的柴油機(jī)就能驅(qū)動(dòng)大客車等重型車輛。 同樣地，電動(dòng)機(jī)既要求體積小，又要求輸出功率大，只有一種方法，即提高轉(zhuǎn)速，所以交流電的頻率不能太低，因?yàn)槲覀冃枰w積小、功率大的電動(dòng)機(jī)。調(diào)頻空調(diào)也是如此，它通過(guò)變換交流電的頻率，來(lái)控制空調(diào)壓縮機(jī)的輸出功率?？偟膩?lái)說(shuō)，功率和頻率在一定范圍內(nèi)是正相關(guān)的。 假設(shè)定在400Hz怎么樣？ 其中之一是線路和設(shè)備損耗增加，另一個(gè)是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高。首先講一下?lián)p耗，輸電線路、變電設(shè)備、用電設(shè)備，都有電抗，電抗與頻率成正比，頻率越高，電抗越大，所消耗的無(wú)功就越多，所能傳遞的有功就越少。現(xiàn)在輸電線路中50 Hz的電抗值在0.4歐姆左右，大約是電阻的10倍，如果增加到400 Hz，則電抗值為3.2歐姆，大約是電阻的80倍。對(duì)高電壓線路而言，降低電抗是提高傳輸功率的關(guān)鍵。 與電抗相對(duì)應(yīng)的還有容抗，容抗和頻率成反比，頻率越高，容抗越小，線路的泄漏電流越大。如果頻率高了，則線路的泄漏電流也會(huì)增加。 另一個(gè)問(wèn)題是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)在的發(fā)電機(jī)組基本是單級(jí)機(jī)，也就是一對(duì)磁極。為了發(fā)出50Hz的電，轉(zhuǎn)子每分鐘轉(zhuǎn)速要達(dá)到3000轉(zhuǎn)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到3000轉(zhuǎn)時(shí)，就能明顯感覺(jué)引擎在振動(dòng)作響了，轉(zhuǎn)到六七千轉(zhuǎn)時(shí)，你就會(huì)覺(jué)得發(fā)動(dòng)機(jī)快跳出引擎蓋了。 現(xiàn)在的汽車引擎更是如此，除了汽輪機(jī)和轉(zhuǎn)子之外，還有一個(gè)重達(dá)百噸的固體鐵疙瘩，這就是造成電廠噪音的原因。一臺(tái)100噸的鋼制轉(zhuǎn)子，每分鐘轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)，如果頻率再高三到四倍，估計(jì)發(fā)電機(jī)就會(huì)飛出工廠。這種重轉(zhuǎn)子具有很大的慣性，也就是所謂的慣性系統(tǒng)，它能夠保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。這也是風(fēng)電、太陽(yáng)能等間歇電源對(duì)傳統(tǒng)電源構(gòu)成挑戰(zhàn)的原因。由于風(fēng)景畫(huà)變化無(wú)常，數(shù)十噸重的旋翼由于極強(qiáng)的慣性，使出力減小或增大的速度極慢(這種爬坡速度的概念)，無(wú)法跟上風(fēng)能和光伏的變化，因此有時(shí)不得不棄風(fēng)棄光。 總之頻率不能過(guò)低的原因：變壓器能提效率，電機(jī)可個(gè)頭小，功率大。頻率不宜過(guò)高的原因：線路及設(shè)備損耗小，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不必過(guò)高。所以我國(guó)降頻率定為50Hz.
變壓器依靠原邊的磁場(chǎng)變化而感應(yīng)到副邊的升降壓力。磁變的頻率越慢，感應(yīng)就越弱，極端情況下是直流，根本沒(méi)有感應(yīng)，所以感應(yīng)頻率太低不能用。
