目前世界上大多數(shù)國(guó)家使用50Hz作為電網(wǎng)工作頻率,但也有美國(guó)、部分亞洲國(guó)家和地區(qū)使用60Hz工頻。 在選擇電網(wǎng)的工作頻率時(shí)需要考慮許多因素,包括照明設(shè)備、電動(dòng)機(jī)、變壓器、發(fā)電機(jī)和輸電線路在內(nèi)的設(shè)備的工作特性都與電網(wǎng)頻率有關(guān)。這些因素相互影響,使得工頻的選擇具有相當(dāng)?shù)闹匾裕盒枰诒M量滿足互相矛盾的性能要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行妥協(xié)。
下面就來(lái)看看交流電的發(fā)展以及為什么今天我們使用220V、50Hz的交流電。 一、西方交流電的演變1.交流電的起因1831年,英國(guó)物理學(xué)家法拉第通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律,為電能的大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
1893年,在芝加哥舉辦的世界博覽會(huì)上,用交流電點(diǎn)亮了18萬(wàn)只電燈。之后,利用變壓器變換的交流電力系統(tǒng)以其長(zhǎng)距離、低損耗的優(yōu)勢(shì)在世界上被廣泛采用。
2.交流電波形的選取1893年4月,美國(guó)電氣工程師A.E.Kennelly發(fā)表了一篇論文,他說(shuō)如果交流電采用正弦波,就可以引入“阻抗”概念,和直流電路一樣利用歐姆定律計(jì)算交流電路。這篇文章發(fā)表后,正弦波立即在電氣工程領(lǐng)域得到應(yīng)用。
3.交流電頻率的選取在電力發(fā)展早期,有大約20種赫茲數(shù):
頻率究竟是高好還是低好呢?如果頻率高,電燈的閃爍就少,變壓器和發(fā)電機(jī)的鐵心體積都會(huì)減少;如果頻率低,交流電路特有的電抗效應(yīng)就會(huì)減弱,對(duì)于二極感應(yīng)電機(jī)而言,如果頻率為60赫茲,電機(jī)轉(zhuǎn)速就接近3600轉(zhuǎn)/分,這在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下是過高了。
1887年英國(guó)的發(fā)電廠概貌 1900年,巴黎舉辦世界博覽會(huì),大會(huì)向歐洲各國(guó)訂購(gòu)了20套發(fā)電設(shè)備,其中16套是50赫茲,3套是42赫茲,1套是25赫茲。此后,歐洲逐漸向50赫茲靠攏。 在美國(guó),威斯汀豪斯和特斯拉進(jìn)行了不同頻率的交流電實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,頻率低輸電線上的電能損耗也低,他們打算采用20赫茲的交流電,但20赫茲時(shí)照明設(shè)備產(chǎn)生了閃爍,至少50赫茲人才感覺不到閃爍。因此,他們把電源頻率定為60赫茲。
在日本,1896年?yáng)|京電燈公司從德國(guó)訂購(gòu)了6臺(tái)50赫茲的發(fā)電機(jī),1897年大阪電燈公司從美國(guó)訂購(gòu)了5臺(tái)60赫茲發(fā)電機(jī),因此,日本東部是50赫茲,西部是60赫茲。
二、舊中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況在第二次工業(yè)革命過程中,許多不同的頻率和電壓曾被使用過,由于建設(shè)電網(wǎng)的設(shè)備投資巨大,電網(wǎng)規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展緩慢。盡管如此,21世紀(jì)以來(lái),使用50 Hz工頻的電網(wǎng)趨向于使用220–240伏電壓;使用60 Hz工頻的電網(wǎng)趨向于100–127 V供電。 1.亞浦耳公司的建議舊中國(guó)的發(fā)電設(shè)備來(lái)自外國(guó),電壓和頻率繁雜,給制造、使用、管理、發(fā)展帶來(lái)了極大不便。 1928年7月16日,亞浦耳公司向上海社會(huì)局公用局呈文,呈請(qǐng)上海特別市政府轉(zhuǎn)請(qǐng)中央主管機(jī)關(guān),建議規(guī)定200伏和50赫茲為中國(guó)電壓頻率標(biāo)準(zhǔn)。
亞浦耳公司在呈文中說(shuō): 此種流弊,使國(guó)內(nèi)電器業(yè)制造出品時(shí)一物須備數(shù)種式樣,方可適合各城鎮(zhèn)之用,因之手續(xù)繁而成本重。至于用戶,損失更多,有在甲地所用之電器,迨遷至乙地,變不適用而束之高閣,即勉強(qiáng)應(yīng)用,或致該電器生命發(fā)生危險(xiǎn),而受無(wú)形損失,欲除此弊,亟須規(guī)定劃一標(biāo)準(zhǔn)。 現(xiàn)下國(guó)內(nèi)各城鎮(zhèn)發(fā)電廠所采用之發(fā)電機(jī),歐洲制者十之七八,美洲制者僅十之二三,舍寡就眾,更正較易。 2.50Hz標(biāo)準(zhǔn)頻率的制訂經(jīng)過1929年2月,國(guó)民政府建設(shè)委員會(huì)電氣處分六個(gè)步驟開始制訂我國(guó)電壓頻率標(biāo)準(zhǔn)。 ① 調(diào)查國(guó)內(nèi)外電氣標(biāo)準(zhǔn)。 ② 起草方案。 ③ 函請(qǐng)各有關(guān)學(xué)術(shù)團(tuán)體審查。 ④ 匯總各方意見,修正草案。 ⑤ 函送修正案,向有關(guān)團(tuán)體、專家征求意見。 ⑥ 制訂“電氣事業(yè)電壓周率標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則”,呈送行政院,于1930年9月12日以建設(shè)委員會(huì)會(huì)令形式公布,“自民國(guó)20年1月1日起施行”。
3.東北淪陷區(qū)的頻率1932年3月,日本控制的偽“滿洲國(guó)”成立。1933年“満洲年鑑”記載,東北有發(fā)電企業(yè)143家,其中頻率為50赫茲的有49家,直流的有38家,60赫茲的有23家,25赫茲的有2家。 1935年“満洲年鑑”記載,關(guān)東軍要求滿洲電氣委員會(huì)統(tǒng)一頻率,規(guī)定50周波為標(biāo)準(zhǔn)頻率。
原文標(biāo)題:為什么我國(guó)電網(wǎng)交流電是50Hz?
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