为什么我们电气系统是50Hz,60Hz或400Hz频率?有什么区别

为什么我们电气系统是50Hz,60Hz或400Hz频率?有什么区别为什么欧洲和亚洲国家的电力供应频率为50Hz,而美国则使用60Hz电源?标准的基础是什么?50Hz和60Hz电源的优点和缺点是什么?另外为什么机场和飞机使用400Hz频率?

实际上,在50Hz和60Hz之间没有什么大的差别,只有发电机的转速稍有差异。选择50Hz 或60Hz,除了日本(日本有50Hz和60Hz电源)外,几乎总是相同的。

我们应该意识到,为什么要使用50Hz或60Hz,而不是更低或更高的频率。

在电气系统中,频率是非常重要的基本要素,不是任意决定的。它看起来很简单,但事实上这是一个非常复杂的问题,涉及很多方面。从原理上,我们应该提到麦克斯韦尔发现的经典电磁理论,赫兹增加了麦克斯韦理论的关键点,法拉第的电磁感应定律和世界上第一个电磁感应发电机,英国工程师沃德金首先创造了电动机,法国小精灵西门子发电机发电机原理,发明了发电机,这是实际应用中的第一种情况。

从那时起,就发现并总结了电流方向的周期性变化被称为交流电流的定理,称为循环的一个循环变化中的电流时间,一秒钟内当前变化的周期时间称为频率,单位是赫兹(为了纪念德国物理学家海因里奇?鲁道夫?赫兹的贡献)。交流电频率为50(60)Hz,电流方向变化50(60),每秒100(120)次。

电动机根据磁场中旋转线圈的基本原理制造。如果将两个铜滑环分别连接到电机线圈的两端,两个电刷与滑环连接,则成为交流发电机(原理)。发电机是实现从机械能转换为电能的一种装置。

频率值与发电机,电动机和变压器的结构和材料有关。

50Hz发电机同步转速为3000rpm,频率为100Hz时,同步转速为6000rpm。这样高的速度会给制造发电机带来很多麻烦,特别是转子表面速度太快,这将大大限制发电机的容量。在实际应用中,高频会使电抗增加,电磁损耗增加无功功率。以电机为例,电流将大幅下降,输出功率和转矩明显下降,没有任何好处。另外,如果使用30Hz等低频,变压器效率太低,不利于交流电力转换和传输。

现代电力系统中的频率是由同步发电机产生的正弦基波的频率。频率是整个电力系统的统一运行参数。电力系统只有一个频率。大多数亚洲和欧洲国家使用50Hz频率。美国国家使用60Hz。大多数国家规定±0.1?0.3Hz之间的频率偏差。在中国,300万kW以上电力系统的频偏不得超过±0.2Hz; 低于300万kW的动力系统不得超过±0.5Hz。

电网频率的差异取决于不同的计算习惯。

美国的大规模发电世代早于其他大陆。那时候,计算工具是英国(十二进制数字系统)幻灯片规则。为了便于计算,他们使用了60Hz。然后,电网使用十进制计算,50Hz更方便。

50Hz对60Hz的运行速度

50Hz(赫兹)与60Hz(赫兹)之间的主要区别是60Hz频率高20%。对于发电机或感应电机泵(简单来说),它意味着1500/3000 RPM或1800/3600 RPM(60Hz)。降低频率将是铁损和涡流损耗。降低频率,感应电动机和发电机的转速会降低。例如,使用50 Hz时,发电机将以3600 rpm的速度运行,速度为360 rpm,频率为60 Hz。在60Hz的情况下,机械离心力将会高出20%(转子绕组保持环在设计时必须承受离心力)。赫兹但随着频率的增加,发电机和感应电动机的输出速度将比同等尺寸的电机/发电机高20%。

50Hz对60Hz的效率

这种磁性机器的设计使得它们真的是一个或另一个。在某些情况下可能会起作用,但并非总是如此,不同的电源频率之间的变化肯定会对效率产生影响,也可能意味着降级是必要的。只要设备适合频率设计,50赫兹和60赫兹系统之间几乎没有真正的区别。更重要的是要有一个标准,并坚持下去。

更重要的区别是,60Hz系统通常对国内电源使用110V(120V),而50Hz系统往往对不同国家使用220V,230V等。这样做的影响是,对于110V系统,房屋接线需要相同功率的横截面积的两倍。然而,最佳系统被接受为大约230V(电线尺寸和功率要求与安全性)。在美国大部分地区,110V电力系统与240V美国系统配合使用,可为诸如炉灶和干衣机等较高功率的设备提供电源,而110V的电源插座和灯。现在几乎不是电器的问题。

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