關(guān)注、星標(biāo)公眾號(hào)，不錯(cuò)過(guò)精彩內(nèi)容

作者：雷銀照

編輯整理：strongerHuang

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)。

先給大家看一張圖：全球電壓和頻率的情況.

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(guò)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(guò)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(jué)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(guò)程中，許多不同的頻率和電壓曾被使用過(guò)，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(guò)

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：

三、新中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況

全國(guó)解放后至今，電業(yè)主管機(jī)關(guān)在制訂全國(guó)供用電的規(guī)定或標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，也都順延將供用電頻率規(guī)定為50赫茲。

新中國(guó)最早規(guī)定50赫茲為標(biāo)準(zhǔn)頻率的文件是1953年6月由燃料工業(yè)部頒布的《電力系統(tǒng)調(diào)度管理暫行條例》，其中第97條這樣規(guī)定：

1954年頒布的《電力工業(yè)技術(shù)管理暫行法規(guī)》

1959年修訂的《電力工業(yè)技術(shù)管理法規(guī)》

1962年頒布的《動(dòng)力系統(tǒng)調(diào)度管理規(guī)程》

都規(guī)定供用電頻率為50赫茲。

最后，假如我們今天重新選擇頻率，應(yīng)選取多大數(shù)值的頻率更合適呢？

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