電機是工業生產、各設備(bèi)運轉的主要(yào)電動轉動設備,國內電機品牌和電機使(shǐ)用很多,但是,你們知道電動機等電器設備使(shǐ)用的為什麽是50Hz的交流電,而不是60Hz電流呢?世界上有些國,例(lì)如國外用的是60Hz的交流電,因為采用的是十二進製(zhì),什麽12星座、12小時、12先令等於1英鎊等等。後來的(de)國都(dōu)采用十(shí)進(jìn)製了,所以頻率是50Hz。那麽,我們為什麽要選用50Hz的交流電,而不是5Hz或400Hz呢?
一、如果頻率低了會怎麽樣?
頻率低即是0,即(jí)是直流。同樣的電流大小(xiǎo)下,人體耐受直流電的時間是要長於耐受交流電的時間,跟心室震顫什麽的有關係,所以是交流電更危(wēi)險。
而直流送電(diàn)另(lìng)一(yī)個問題是難以開斷,直到現在(zài)這個問題依舊是個困擾。直流輸電的(de)問題同平時(shí)拔電器插銷時會出現電火花一樣,當電流大到部分程度時,這個電火花是無法熄滅的,我(wǒ)們稱之為“電弧”。
對於交(jiāo)流電而言,電流會(huì)改變方向,因而有電流過零的時刻,利用這個小電流時間點,我們可以通過滅弧裝置切斷線路電流。但直流電(diàn)流方向不會改變,沒有這個過零點,我們想要滅弧便(biàn)很難了。
二、頻(pín)率大了會怎麽樣?
比如(rú)定在400Hz怎麽樣?兩個問題,一是線路和設備的損耗增加,二是發電機(jī)轉速過快。
1、先來(lái)講(jiǎng)損(sǔn)耗,輸電線路、變電設備(bèi)、用(yòng)電設備,都是有電抗的,電抗與頻率成正比,頻率越高,電抗越大,消耗的無功越大,能傳遞的有功率越(yuè)少。
目前50Hz輸電(diàn)線路的電抗約(yuē)0.4歐姆,約是電阻(zǔ)的10倍,如果(guǒ)提高到400Hz,那電抗(kàng)將是3.2歐姆,約是電阻的80倍。對於高壓輸(shū)電線路,降低電抗是提高(gāo)輸電功率的關鍵。與電抗(kàng)相(xiàng)對應的還有容(róng)抗(kàng),容抗和頻率成反(fǎn)比,頻率越高,容(róng)抗越小,線路的泄漏電(diàn)流越大。如果頻率高了,則線路的(de)泄漏電流也會增(zēng)加。
2、另一個問題是發電(diàn)機的轉速。現在的發電機組基本是單(dān)級(jí)機,是一對磁(cí)極。為了發出50Hz的電(diàn),轉子每分鍾轉速要(yào)達到3000轉(zhuǎn)。汽車發動機轉速達到3000轉時,能明顯感覺(jiào)引擎在振動作響了,轉到(dào)六七(qī)千轉時,你會覺得發動機快跳出引擎蓋了。
三、低頻(pín)交流電有什麽問題?
1、變壓器效率的問題:
變壓器是靠原邊的磁場變化,感應到副邊升壓或降壓的。磁場變化的頻率越慢,感應是越弱的,極端情況是直流,根本(běn)沒有感應,所以頻率太低了不行。
2、用(yòng)電設備功率問題:
舉個例(lì)子來說(shuō),汽車發動機的轉速(sù)是他的(de)頻(pín)率,比如(rú)怠速時500轉/分鍾,加速(sù)換擋時是3000轉/分(fèn)鍾,換算成頻率分別是(shì)8.3Hz和50Hz。即是看出來了,轉速越高,發動機的功率越大。
同樣道理,在相(xiàng)同頻(pín)率下,發(fā)動機越大(dà),輸出功率越大,這也是為什麽柴油機(jī)個頭都比汽油大的原(yuán)因,個兒大勁兒大的柴(chái)油機才能(néng)帶動公交卡車等重型汽車。
同理,電動機(或者說轉動機械)既要求(qiú)個頭小(xiǎo),要求輸出功率大,隻有(yǒu)一個辦法-提高轉速,這也是為什麽交流電頻率不能(néng)太低的原因,因為我們需要個頭小但功率(lǜ)大的電(diàn)動機。變頻空調也是同樣的道理,通過(guò)變換交流電的頻率,來控製(zhì)空調壓縮機的輸出功率(lǜ)。總之,功率與頻率在部分範圍內正相關。
四、總(zǒng)結
頻率不能太低的原因:變壓器能效率高,電動機可以個(gè)頭小功率大(dà)。
頻(pín)率不能太高的原因:線(xiàn)路和設備可以損耗小,發電(diàn)機轉速不必過高。
因此根據(jù)經(jīng)驗和習慣,我們的電能被定(dìng)在在50或60Hz。