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二是用电设备功率问题。举个身边的例子吧,汽车发动机的转速就是他的频率,比如怠速时500转/分钟,加速换挡时是3000转/分钟,换算成频率分别是8.3Hz和50Hz。这就看出来了,转速越高,发动机的劲儿(功率)越大。同样道理,在相同频率下,发动机越大,输出功率越大,这也是为什么柴油机个头都比汽油大的原因,个儿大劲儿大的柴油机才能带动公交卡车等重型汽车。
同理,电动机(或者说一切转动机械)既要求个头小,有要求输出功率大,只有一个办法——提高转速,这也就是为什么交流电频率不能太低的原因,因为我们需要个头小但功率大的电动机。类似的如,飞机的航空发动机,每分钟转速高达上万转,就是为了“小身体大能量”,飞机的电源也是400Hz的(24000转/分),因为发动机转速太高,发电的频率就高了。变频空调也是同样的道理,通过变换交流电的频率,来控制空调压缩机的输出功率。总之,功率与频率在一定范围内正相关。
(这里顺便说下现在汽车厂商的发动机功率参数。有些厂商为了表明今年的车型比去年的性能提高了,就把发动机的最大功率调高了,比如把240kW调高到260kW,乍一看以为发动机更先进了。其实各位还要再看一个参数——最大功率转速,有时候这个参数也同步调高了。去年的车型是5000转时达到最大功率,今年改成6000转了,实际是用转速的提高带来了输出功率的增加,而不是性能真正提高。发动机每分钟6000转什么概念呢——大概是狠狠的地板油吧~)
再说说频率大了会怎么样?比如定在400Hz怎么样?
会有两个问题,一是线路和设备的损耗增加,二是发电机转速过快。
先说损耗的事情,输电线路、变电设备、用电设备,都是有电抗的,电抗与频率成正比,频率越高,电抗越大,消耗的无功就越大,能传递的有功功率就越少(回复“无功”,参见“为啥功率还分有功功率和无功功率”)。目前50Hz输电线路的电抗约0.4欧姆,约是电阻的10倍,如果提高到400Hz,那电抗将是3.2欧姆,约是电阻的80倍。对于高压输电线路,降低电抗是提高输电功率的关键。与电抗相对应的还有容抗,容抗和频率成反比,频率越高,容抗越小,线路的泄漏电流越大。(因为电缆的电容效应较大,所以这也是电缆线路送电距离不能过长的原因。)如果频率高了,则线路的泄漏电流也会增加。
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