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为什么我国电网交流电是50Hz?

阅读量: 4236次 2021-10-08

目前世界上大多数国家使用50Hz作为电网工作频率,但也有美国、部分亚洲国家和地区使用60Hz工频。

在选择电网的工作频率时需要考虑许多因素,包括照明设备、电动机、变压器、发电机和输电线路在内的设备的工作特性都与电网频率有关。这些因素相互影响,使得工频的选择具有相当的重要性:需要在尽量满足互相矛盾的性能要求的基础上进行妥协。

先给大家看一张图:全球电压和频率的情况.

下面就来看看交流电的发展以及为什么今天我们使用220V、50Hz的交流电。

一、西方交流电的演变

1.交流电的起因

1831年,英国物理学家法拉第通过大量实验发现了电磁感应定律,为电能的大规模应用奠定了基础。

1893年,在芝加哥举办的世界博览会上,用交流电点亮了18万只电灯。之后,利用变压器变换的交流电力系统以其长距离、低损耗的优势在世界上被广泛采用。

2.交流电波形的选取

1893年4月,美国电气工程师A.E.Kennelly发表了一篇论文,他说如果交流电采用正弦波,就可以引入“阻抗”概念,和直流电路一样利用欧姆定律计算交流电路。这篇文章发表后,正弦波立即在电气工程领域得到应用。

3.交流电频率的选取

在电力发展早期,有大约20种赫兹数:

频率究竟是高好还是低好呢?

如果频率高,电灯的闪烁就少,变压器和发电机的铁心体积都会减少;如果频率低,交流电路特有的电抗效应就会减弱,对于二极感应电机而言,如果频率为60赫兹,电机转速就接近3600转/分,这在当时的技术条件下是过高了。

1887年英国的发电厂概貌

1900年,巴黎举办世界博览会,大会向欧洲各国订购了20套发电设备,其中16套是50赫兹,3套是42赫兹,1套是25赫兹。此后,欧洲逐渐向50赫兹靠拢。

在美国,威斯汀豪斯和特斯拉进行了不同频率的交流电实验,结果表明,频率低输电线上的电能损耗也低,他们打算采用20赫兹的交流电,但20赫兹时照明设备产生了闪烁,至少50赫兹人才感觉不到闪烁。因此,他们把电源频率定为60赫兹。

在日本,1896年东京电灯公司从德国订购了6台50赫兹的发电机,1897年大阪电灯公司从美国订购了5台60赫兹发电机,因此,日本东部是50赫兹,西部是60赫兹。

二、旧中国标准频率制订情况

在第二次工业革命过程中,许多不同的频率和电压曾被使用过,由于建设电网的设备投资巨大,电网规格的标准化进展缓慢。尽管如此,21世纪以来,使用50 Hz工频的电网趋向于使用220–240伏电压;使用60 Hz工频的电网趋向于100–127 V供电。

1.亚浦耳公司的建议

旧中国的发电设备来自外国,电压和频率繁杂,给制造、使用、管理、发展带来了极大不便。

1928年7月16日,亚浦耳公司向上海社会局公用局呈文,呈请上海特别市政府转请中央主管机关,建议规定200伏和50赫兹为中国电压频率标准。

亚浦耳公司在呈文中说:

此种流弊,使国内电器业制造出品时一物须备数种式样,方可适合各城镇之用,因之手续繁而成本重。至于用户,损失更多,有在甲地所用之电器,迨迁至乙地,变不适用而束之高阁,即勉强应用,或致该电器生命发生危险,而受无形损失,欲除此弊,亟须规定划一标准。

现下国内各城镇发电厂所采用之发电机,欧洲制者十之七八,美洲制者仅十之二三,舍寡就众,更正较易。

2.50Hz标准频率的制订经过

1929年2月,国民政府建设委员会电气处分六个步骤开始制订我国电压频率标准。

① 调查国内外电气标准。

② 起草方案。

③ 函请各有关学术团体审查。

④ 汇总各方意见,修正草案。

⑤ 函送修正案,向有关团体、专家征求意见。

⑥ 制订“电气事业电压周率标准规则”,呈送行政院,于1930年9月12日以建设委员会会令形式公布,“自民国20年1月1日起施行”。

3.东北沦陷区的频率

1932年3月,日本控制的伪“满洲国”成立。1933年“満洲年鑑”记载,东北有发电企业143家,其中频率为50赫兹的有49家,直流的有38家,60赫兹的有23家,25赫兹的有2家。

1935年“満洲年鑑”记载,关东军要求满洲电气委员会统一频率,规定50周波为标准频率:

三、新中国标准频率制订情况

全国解放后至今,电业主管机关在制订全国供用电的规定或标准时,也都顺延将供用电频率规定为50赫兹。

新中国最早规定50赫兹为标准频率的文件是1953年6月由燃料工业部颁布的《电力系统调度管理暂行条例》,其中第97条这样规定:

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