時(shí)間:2019-08-15 11:29:52來源:電機(jī)庫
世界上有些國家,例如英美用的是60Hz的交流電,因?yàn)椴捎玫氖鞘M(jìn)制,什么12星座、12小時(shí)、12先令等于1英鎊等等。后來的國家都采用十進(jìn)制了,所以頻率是50Hz。
那么,我們?yōu)槭裁匆x用50Hz的交流電,而不是5Hz或400Hz呢?
如果頻率低了會(huì)怎么樣?
頻率最低就是0,也就是直流。當(dāng)年愛迪生為了證明特斯拉的交流電有危險(xiǎn),用交流電電死了一票小動(dòng)物,如果大象也算小動(dòng)物的話…客觀上說,同樣的電流大小下,人體耐受直流電的時(shí)間是要長于耐受交流電的時(shí)間,跟心室震顫什么的有關(guān)系,也就是交流電更危險(xiǎn)。
可愛迪生最后也還是輸給了特斯拉,交流電憑借方便改變電壓等級(jí)的優(yōu)勢戰(zhàn)勝了直流電。在輸送功率相同的情況下,提高電壓,送電電流會(huì)減小,消耗在線路上的能量也會(huì)隨之降低。
而直流送電另一個(gè)問題是難以開斷,直到現(xiàn)在這個(gè)問題依舊是個(gè)困擾。直流輸電的問題同平時(shí)拔電器插銷時(shí)會(huì)出現(xiàn)電火花一樣,當(dāng)電流大到一定程度時(shí),這個(gè)電火花是無法熄滅的,我們稱之為“電弧”。
對(duì)于交流電而言,電流會(huì)改變方向,因而有電流過零的時(shí)刻,利用這個(gè)小電流時(shí)間點(diǎn),我們可以通過滅弧裝置切斷線路電流。但直流電流方向不會(huì)改變,沒有這個(gè)過零點(diǎn),我們想要滅弧就很難了。
低頻交流電有什么問題?
一、變壓器效率的問題
變壓器是靠原邊的磁場變化,感應(yīng)到副邊升壓或降壓的。磁場變化的頻率越慢,感應(yīng)是越弱的,極端情況就是直流,根本沒有感應(yīng),所以頻率太低了不行。
二、用電設(shè)備功率問題
舉個(gè)例子來說,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就是他的頻率,比如怠速時(shí)500轉(zhuǎn)/分鐘,加速換擋時(shí)是3000轉(zhuǎn)/分鐘,換算成頻率分別是8.3Hz和50Hz。這就看出來了,轉(zhuǎn)速越高,發(fā)動(dòng)機(jī)的功率越大。
同樣道理,在相同頻率下,發(fā)動(dòng)機(jī)越大,輸出功率越大,這也是為什么柴油機(jī)個(gè)頭都比汽油大的原因,個(gè)兒大勁兒大的柴油機(jī)才能帶動(dòng)公交卡車等重型汽車。
同理,電動(dòng)機(jī)(或者說一切轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械)既要求個(gè)頭小,要求輸出功率大,只有一個(gè)辦法——提高轉(zhuǎn)速,這也就是為什么交流電頻率不能太低的原因,因?yàn)槲覀冃枰獋€(gè)頭小但功率大的電動(dòng)機(jī)。
變頻空調(diào)也是同樣的道理,通過變換交流電的頻率,來控制空調(diào)壓縮機(jī)的輸出功率??傊?,功率與頻率在一定范圍內(nèi)正相關(guān)。
再說說頻率大了會(huì)怎么樣?比如定在400Hz怎么樣?
兩個(gè)問題,一是線路和設(shè)備的損耗增加,二是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速過快。
先來講損耗,輸電線路、變電設(shè)備、用電設(shè)備,都是有電抗的,電抗與頻率成正比,頻率越高,電抗越大,消耗的無功就越大,能傳遞的有功功率就越少。
目前50Hz輸電線路的電抗約0.4歐姆,約是電阻的10倍,如果提高到400Hz,那電抗將是3.2歐姆,約是電阻的80倍。對(duì)于高壓輸電線路,降低電抗是提高輸電功率的關(guān)鍵。
與電抗相對(duì)應(yīng)的還有容抗,容抗和頻率成反比,頻率越高,容抗越小,線路的泄漏電流越大。如果頻率高了,則線路的泄漏電流也會(huì)增加。
另一個(gè)問題是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?,F(xiàn)在的發(fā)電機(jī)組基本是單級(jí)機(jī),也就是一對(duì)磁極。為了發(fā)出50Hz的電,轉(zhuǎn)子每分鐘轉(zhuǎn)速要達(dá)到3000轉(zhuǎn)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到3000轉(zhuǎn)時(shí),就能明顯感覺引擎在振動(dòng)作響了,轉(zhuǎn)到六七千轉(zhuǎn)時(shí),你就會(huì)覺得發(fā)動(dòng)機(jī)快跳出引擎蓋了。
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尚且如此,更何況是一個(gè)重達(dá)百噸的實(shí)心鐵疙瘩轉(zhuǎn)子與汽輪機(jī),這也是發(fā)電廠的噪音很大的原因。一個(gè)重達(dá)百噸的鋼轉(zhuǎn)子每分鐘轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)談何容易,如果頻率再高三四倍,估計(jì)發(fā)電機(jī)能飛出廠房了。
如此重的轉(zhuǎn)子具有相當(dāng)大的慣性,這也是電力系統(tǒng)被稱為慣性系統(tǒng),能保持安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提。同樣也是為什么風(fēng)電和太陽能這種間歇性電源對(duì)傳統(tǒng)電源提出挑戰(zhàn)的原因。
因?yàn)轱L(fēng)光變化很快,幾十噸重的轉(zhuǎn)子由于巨大的慣性,要減少出力或增加出力的速度很慢(爬坡率的概念),跟不上風(fēng)電和光伏發(fā)電的變化,所以有時(shí)不得不棄風(fēng)和棄光。
綜上所述
頻率不能太低的原因:變壓器能效率高,電動(dòng)機(jī)可以個(gè)頭小功率大。
頻率不能太高的原因:線路和設(shè)備可以損耗小,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不必過高。
因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣,我們的電能就被定在在50或60Hz。
聲明:本文為轉(zhuǎn)載類文章,如涉及版權(quán)問題,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系我們刪除(QQ: 2737591964),不便之處,敬請(qǐng)諒解!
標(biāo)簽:
中國傳動(dòng)網(wǎng)版權(quán)與免責(zé)聲明:凡本網(wǎng)注明[來源:中國傳動(dòng)網(wǎng)]的所有文字、圖片、音視和視頻文件,版權(quán)均為中國傳動(dòng)網(wǎng)(m.u63ivq3.com)獨(dú)家所有。如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)與0755-82949061聯(lián)系。任何媒體、網(wǎng)站或個(gè)人轉(zhuǎn)載使用時(shí)須注明來源“中國傳動(dòng)網(wǎng)”,違反者本網(wǎng)將追究其法律責(zé)任。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明其他來源的稿件,均來自互聯(lián)網(wǎng)或業(yè)內(nèi)投稿人士,版權(quán)屬于原版權(quán)人。轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留稿件來源及作者,禁止擅自篡改,違者自負(fù)版權(quán)法律責(zé)任。
產(chǎn)品新聞
更多>新品發(fā)布:CD300系列總線型伺服驅(qū)動(dòng)器
2024-10-31
2024-10-31
2024-10-31
新勢能 新期待|維智B1L直線伺服驅(qū)動(dòng)器
2024-10-31
2024-10-29
2024-10-18
推薦專題
更多>