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機械社區(qū)

標題: 工頻電為何確定為50或60赫茲? [打印本頁]

作者: hc2003    時間: 2015-12-9 21:46
標題: 工頻電為何確定為50或60赫茲?
其實50H和60HZ的區(qū)別不是很大,沒有實質(zhì)性的問題。不過是發(fā)電機的轉(zhuǎn)速略有差別。選擇
3 }* f7 e) u( O5 R3 ]  50HZ或60HZ,在一個國家里,總得一致。
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) a8 n8 `4 R7 K0 a$ ^' g3 V6 f! r. o  應當引起人們關注的倒是,為什么要采用50HZ或60HZ,而不是更高或更低。
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0 z2 b- `; y" Y7 D/ h3 R* X$ {  在電氣系統(tǒng)里,頻率是一個很重要的基本要素,并不是隨意確定的。1 A% k9 ?+ m, \
  
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  這一個問題看起來簡單,實際上是一個比較復雜的問題,涉及的方面比較多,從原理上追朔,應當從麥9 x/ u. _( x! }2 U
  克斯韋發(fā)現(xiàn)了經(jīng)典電磁理論、赫茲為麥克斯韋的理論添上了至關重要的一筆、法拉第的法拉第電磁感應定律及其世界上第一臺電磁感應發(fā)電機、英國工程師瓦特金首先制出了電動機,7 I& O7 K8 o+ V  x) M, f0 z* b
  法國人皮克希制成了發(fā)電機、西門子發(fā)現(xiàn)了發(fā)電機的原理,發(fā)明了發(fā)電機,這是發(fā)電機領域的第一例實際應用等說起。+ _1 x" @  j9 _+ X2 k$ }2 x  K
  
/ K1 B& e9 P( Q  此后人們發(fā)現(xiàn)總結(jié)出來的定理為,周期性地改變方向的電流叫做交流電,電流發(fā)生1
# b7 A$ V! E6 b6 g/ u  個周期性變化的時間叫做周期,每秒電流發(fā)生變化的次數(shù)做頻率,單位是赫茲(為了紀念赫茲的貢獻)。交流電的頻率為* ?! D3 k+ |) l' P
  50(60)赫,電流方向每秒鐘發(fā)生50(60)個周期性的變化,每秒改變的次數(shù)為100(120)次。
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  電動機是根據(jù)通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的基本原理制成的。& K3 [2 v1 |3 A; A9 l: Z0 E
  如果將電動機線圈兩端加兩個銅制滑環(huán)及分別與滑環(huán)接觸的兩個電刷就成為交流發(fā)電機(原理)
6 f0 d: u5 s5 Y6 |, z  。發(fā)電機是實現(xiàn)將機械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,需要原動機拖動。0 a, ?: r7 U* W# m" r! g( n6 u
  
8 I: L% z% v, t  頻率大小的確定與發(fā)電機、電動機及變壓器等的構(gòu)造、材料等有關。  M2 r3 t" _9 I3 x8 i
  
4 ?4 f/ u/ _' f+ h: F( K: [  50赫的兩極發(fā)電機的同步轉(zhuǎn)速是3000轉(zhuǎn)/分,而如果頻率上升一倍達到1006 S9 K3 E& Y- K
  赫,那么同步轉(zhuǎn)速將會是6000轉(zhuǎn)/
, J, E! e2 r, r, l% ?0 x0 ?  分。如此高的速度將會給發(fā)電機的制造帶來很多問題,特別是轉(zhuǎn)子表面的線速度太高,必將大大
$ u8 I. Z1 Q( w: ]  限制容量的增加。另外,從使用角度看,頻率過高,使得電抗增加,電磁損耗大,加劇了無功的數(shù)量。譬+ T: I  R; f1 Q- }% a9 E% w$ P
  如以三相電機為例,其電流大大下降,輸出功率及轉(zhuǎn)矩也大大下降,實在沒有益處。另外,如果采用較低的頻率譬如30赫,變壓效率低,那么將不利于交流電的變壓和傳輸。& s6 w# P8 F  G3 A0 g
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  現(xiàn)代電力系統(tǒng)的頻率即電力系統(tǒng)中的同步發(fā)電機產(chǎn)生的正弦基波電壓的頻率。; i7 o$ D& q1 o* l
  頻率是整個電力系統(tǒng)統(tǒng)一的運行參數(shù),一個電力系統(tǒng)只有一個頻率。我國和世界上大多數(shù)歐洲國家電力系統(tǒng)的額定頻率為50Hz。0 ~$ K$ b1 K5 F# e6 `) S0 `) h
  美洲地區(qū)多數(shù)是60Hz。大多數(shù)國家規(guī)定頻率偏差±0.1~0.3Hz之間。在我國,300萬kW
" D: c1 L& i, Y, K0 f8 k  以上的電力系統(tǒng)頻率偏差規(guī)定不得超過±0.2Hz;而300萬kW以下的小電力系統(tǒng)的頻率偏差規(guī)定不得超過±0.5Hz。: G/ f0 R: h) w) Y" B6 w4 Y
  由于大機
3 m" v1 {- n" j/ G( a. L  組的運行對電力系統(tǒng)頻率偏差要求比較嚴格,因此有些國家對電力系統(tǒng)故障運行方式的頻率偏差也作了規(guī)定,一般規(guī)定在±0.5~±1Hz之間。超過允許的頻率偏差,大機組將跳閘,這不利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
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- g* r! e5 t9 d7 i) f  在電力系統(tǒng)內(nèi),發(fā)電機發(fā)出的功率與用電設備及送電設備消耗的功率不平衡,% @% u# v) t; T# W! t6 M7 Q- ^
  將引起電力系統(tǒng)頻率變化。
, B/ [4 K, Q5 b  F: Y  r  當系統(tǒng)負荷超過或低于發(fā)電廠的出力時,系統(tǒng)頻率就要降低或升高,發(fā)電廠出力的變化同樣也將引起系統(tǒng)頻率變化。  S9 J. a* |' ~
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  另外,我國電網(wǎng)的頻率變化范圍是±1Hz。因為頻率調(diào)節(jié)慣量較大,范圍小容易引起電網(wǎng)振蕩,作過溫3 H$ k; f3 E: _7 y/ G

作者: 739046455    時間: 2015-12-10 09:20
感謝樓主,受教了
作者: 螺旋線    時間: 2015-12-10 22:18
文章寫得很一般。% ^! ^; ~0 W/ r) w: w, P( ~
這個問題不復雜,有技術方面的原因,更重要的是話語權(quán)的原因,要弄清楚,就要沿著歷史的腳步才能理順。7 E7 C6 ]6 i  E# p& f
比如25HZ怎么來的?1895建成的尼亞加拉大瀑布電站,水輪機的轉(zhuǎn)速已經(jīng)確定了,開始定為16.7HZ,西屋說,那不行,爺丟不起那人,16.7的照明感觀太不上檔次,得33.3。但是不行啊,代價太大了。最終妥協(xié),改成12極的發(fā)電機,250轉(zhuǎn),正好25HZ。比16.7要高逼格一點。正因為這個電站的重要意義和西屋的地位,25HZ很長時間為北美標準。- e1 v/ [3 Y& b* L* I. y3 s
后來,老愛在德國弄個通用電力公司,建電站,就推50HZ,為什么?老愛對電燈在行啊,人眼在超過48HZ就不會有閃爍的感官,老愛一拍大腿說:就50!德國的電機,變壓器制造商也推50HZ。然后從德國開始,強強聯(lián)合,在歐洲強推50HZ。: x* x$ L) f3 ^" {
再后來,老愛在米國也開始弄電站,也想推50HZ。但是不行啊,前面說的追求高逼格的西屋說:60HZ好!老愛也抗不住,干工程不就為了掙錢嘛。' m2 K0 M3 G) w6 s
再以400HZ來說,這就沒有什么GE和WH的商業(yè)競爭之說,是個純粹的技術原因。/ K  n0 w) P: g) @
此外,文中說的頻率偏差為什么要求那么嚴格?這其實是個機械問題。
作者: 拉斯特    時間: 2015-12-14 10:45
螺旋線 發(fā)表于 2015-12-10 22:18
3 s% J) T5 @7 P6 b& u文章寫得很一般。1 Z, `: p& k6 {1 K. o9 ]
這個問題不復雜,有技術方面的原因,更重要的是話語權(quán)的原因,要弄清楚,就要沿著歷史的 ...
9 ~1 n5 Y6 q9 E0 k* n
http://www.ytsybjq.com/forum.php?mod ... p;extra=&page=1
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( a( R2 b2 Y2 E請大俠指點一下,
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作者: 蹦蹦跳跳奔三十    時間: 2015-12-17 13:51
學習,知其所以然,謝謝。
作者: 17567410    時間: 2015-12-18 12:14
從對人體傷害方面講:除電壓、電流、作用時間外,頻率的高低傷害作用不同。工頻對人體危害最大。選自電氣安全常識。




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