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大家平时家里用的电是50Hz的,Hz是赫兹的缩写,代表一秒钟电流周期性变换方向的次数,50Hz表示1秒钟电流有50个周期,方向改变100次。
世界上有些国家,例如英美用的是60Hz的交流电,因为采用的是十二进制,什么12星座、12小时、12先令等于1英镑等等。后来的国家都采用十进制了,所以频率是50Hz。当然还有某奇葩的漆器国,东边用50Hz,西边用60Hz。。。
总体来说50Hz和60Hz差别不大,以下就用50Hz代表吧。那为什么要选用50Hz的交流电,而不是5Hz或400Hz呢?
先说频率低了会怎么样吧。
频率最低就是0,也就是直流。史上最经典的就是爱迪生和特斯拉的直流交流大战,爱迪生为了证明特斯拉的交流电有危险,用交流电电死了若干动物,其中还包括一头大象,爱老先生也是蛮拼的~(客观上说,同样的电流大小下,人体耐受直流电的时间是要长于耐受交流电的时间,跟心室震颤什么的有关系,也就是交流电更危险)
不过最后爱迪生还是输给了特斯拉,凭借交流电方便改变电压等级的优势,交流电战胜了直流电。在输送功率相同的情况下,提高电压,送电电流就能减小,消耗在线路上的能量就能降低。而直流电当时无法变压,发电机出口端电压只有几百伏,为了减少损耗,只能减少送电功率和距离,所以爱迪生当时建的电厂有点像现在的分布式电源,到处都是。
直流送电另一个问题是难以开断,直到现在这个问题还困扰着直流输电。我们平时在拔一些电器的插销时,还会打电火花。直流输电的问题同电火花一样,当电流大到一定程度时,这个电火花是无法熄灭的,我们称之为“电弧”。对于交流电而言,电流会改变方向,因而有电流过零的时刻,利用这个小电流时间点,我们可以通过灭弧装置切断线路电流。但直流电流方向不会改变,没有这个过零点,我们想要灭弧就难了。
直流讲明白了,那低频交流,比如5Hz的交流电有什么问题呢?
一是变压器效率的问题。变压器是靠原边的磁场变化,感应到副边升压或降压的。磁场变化的频率越慢,感应是越弱的,极端情况就是直流,根本没有感应,所以频率太低了不行。当然,太高了也会有漏磁太多的问题,后面会讲到。(学过电机学的朋友可以回忆,变压器等效电路中间有个励磁支路,励磁电抗Xm是与频率乘正比的,只有频率足够大,励磁电抗才能足够大,以至于忽略励磁电流的分流作用,忽略励磁损耗)
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(小编注:之前《为什么用电频率是50Hz?》一文只解释了为什么频率不能太高或太低,并没有说明为什么一定要50Hz或60Hz,有读者还问过小编此事。其实小编不是不想解释,而是才疏学浅,无法解释。此篇《从历史到明天》为聊东一叟的读者来信,有的放矢地精准回答了为什么是50Hz或60Hz的问题,读后深受裨益,刊登此稿,以飨读者。能够对司空见惯的现实存在提出质疑,是学者一种可贵的特质。透过“能源政乾方”的一系列文章,展现了能源院有一批青年才俊,他们充满了追根溯源的探索精神,值得赞赏。交流电网的频率,是电能质量的重要标志之一,直接关系许多电
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