怎样能把50赫交流电升到更高更远更的频率

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-02-11 18:54 标签： 什么的更高

为什么我国的电源是接纳50Hz的,而外國有的国度接纳60Hz的电源?我国在制定此标准时是依据什么呢?50Hz以及60Hz电源的长处、缺点在哪儿?两者对负载的功率有没有影响?另外机场以及飞机仩又为什么接纳400Hz的电源?

其实50H以及60HZ的区别不是很大，没有实质性的问题不外是发机电的转速略有差别。选择50HZ或60HZ在一个国度里，总得一致

该当导致人们关注的倒是，为什么要接纳50HZ或60HZ而不是更高更远更或更低。

在电气系统里频率是一个很重要的基本要素，并不是随意确萣的

这一个问题看起来简单，实际上是一个比力庞大的问题涉及的方面比力多，从原理上追朔该当从麦克斯韦发现了经典电磁理论、赫兹为麦克斯韦的理论添上了至关重要的一笔、法拉第的法拉第电磁感应定律及其世界上第一台电磁感应发机电、英国工程师瓦特金起艏制出了电动机，法国人皮克希制成了发机电、西门子发现了发机电的原理发明了发机电，这是发机电领域的第一例实际应用等说起

此后人们发现总结出来的定理为，周期性地改变方向的电流叫做交流电电流发生1个周期性变化的时间叫做周期，每秒电流发生变化的次數做频率单位是赫兹(为了纪念赫兹的贡献)。交流电的频率为50(60)赫电流方向每秒钟发生50(60)个周期性的变化，每秒改变的次数为100(120)次

电动机是按照通电线圈在磁场中转动的基本原理制成的。如果将电动机线圈两端加两个铜制滑环及分别与滑环接触的两个电刷就成为交流发机电(原悝)发机电是实现将机械能转化为电能的装置，需要原动机拖动

频率巨细简直定与发机电、电动机及变压器等的构造、材料等有关。

50赫嘚两极发机电的同步转速是3000转/分而如果频率上升一倍到达100赫，那么同步转速将会是6000转/分如此高的速度将会给发机电的制造带来许多问題，特别是转子表面的线速度太高势必大大限定容量的增加。另外从使用角度看，频率过高使得电抗增加，电磁损耗大加重了无功的数量。譬如以三相机电为例其电流大大下降，输出功率及转矩也大大下降实在没有益处。另外如果接纳较低的频率譬如30赫，变壓效率低那么将倒霉于交流电的变压以及传输。

现代电力系统的频率即电力系统中的同步发机电孕育发生的正弦基波电压的频率频率昰全般电力系十足一的运行参数，一个电力系统只有一个频率我国以及世界上大多数欧洲国度电力系统的额定频率为50Hz。美洲地区多数是60Hz大多数国度规定频率误差±0.1~0.3Hz之间。在我国300万kW以上的电力系统频率误差规定不得超过±0.2Hz；而300万kW以下的小电力系统的频率误差规定不得超過±0.5Hz。由于大机组的运行对电力系统频率误差要求比力严酷因此有些国度对电力系统妨碍运行方式的频率误差也作了规定，一般规定在±0.5~±1Hz之间超过允许的频率误差，大机组将跳闸这倒霉于系统的安全稳定运行。

在电力系统内发机电发出的功率与用电装备及送电装備消耗的功率不服衡，将导致电力系统频率变化当系统负荷超过或低于发电厂的出力时，系统频率就要降低或升高发电厂出力的变化哃样也将导致系统频率变化。

另外我国电网的频率变化范围是±1Hz。因为频率调节惯量较大范围小容易导致电网振荡，作过温控或恒压嘚人应该理解在大网并网前，兰州地区的电网频率在50.5Hz以上上海地区在49.5Hz左右。现在的大网并网有利于电网频率及电压稳定

载波频率越高，正弦波型越好机电绕组的谐波越少。但是辐射干扰能量提高干扰周边电气装备。

电网频率的差异取决于人们的计算习惯美洲的夶规模发电较早，当时的计算工具主要是英制(12进制)算尺为便于计算，用60Hz稍晚一点的规模电网都用10进制数据，50Hz更方便些

关于电压等级，分为发机电以及电动机两个系列我们常说的电压是电动机电压，是基本系列220V为基础，每乘1.414并圆整后为一个等级变频器电压除外；發机电电压为同等级的电动机电压加5%并圆整。以是只有230V或400V的发机电而没有220V或380V的发机电

机场的特殊情况是：机载发机电要求体积小重量轻，只有提高频率才能满足功率要求以是响应的机载电气装备用400Hz,与飞机相关的电源要400赫兹咯！军用的更高更远更的也有。

航空器上的电源接纳400Hz就是为了减小体积以及重量是一个庞大的系统工程。军电以及航电的400Hz主要取决于以下几点：一、频率高的发机电或电动机由于转速高、转矩小而体积、重量较小；2、飞机上发机电的动力取自航空发动机转速较高；3、直流用电装备较多，频率高有利于减小整流纹波

茬相同电压的情况下，50hz与60hz及400hz电源在传输功率上、整流效率有什么不同?

不消100Hz或120Hz是因为频率太高一方面传输困难，做变频器的对线路感抗及嫆抗的理解应该是深刻的；另外一方面发机电以及电动机的转速太高或极数太多都不可取。400Hz的电不克不及远距离传输用户在订购400Hz发机電时要给定传输距离及方式，整流效率也差但整流后纹波较小，纹波频率较高好处理.

如果50赫兹投入需要60赫兹的出产线,交流机电速度降低，(机电速度与频率成正比)机电发热长时间工作必烧无疑.控制系统一般通过整流以及开关电源，应该没事还要看一下对频率敏感的器件.(大前题，电压等级一致)

如果要研究将50Hz电源直接供电给需要60Hz电源的出产线上使用,主要考虑电磁器件的电磁特性如电动机、变压器，其次昰与电源频率有关的采样信号对于前者，研究的方法可以找到这两个器件的电磁表达式分别将50Hz以及60Hz带进去，就可以发现一些问题徐武安《电感器件设计与计算〉，四川科技出版社1985.08，此中的103页-106页主要讲高频变压器的设计计算此中有些理论可以引申到电动机上去。后鍺不消说就知道了

对于异步机电而言，将50Hz的电源供给60Hz的负载时转速降低是必定的，电压应按机电金属牌子电压降低1/6供应此时机电可長期运行，且转矩、电流不变功率减小了1/6。若电压不降低会造成机电磁路饱以及，空载电流以及空载损耗增大许多

对于电感器，感忼减小1/6对于60Hz专用的接触器，改成50Hz容易误脱扣。但今朝一般都是50/60Hz通用的

发财国度也有50HZ的，比如欧洲大多数国度小国也有接纳60HZ的，比洳小日本

日本电源标准的起源，在网上见到以下叙述：

"日本有两个周波数关东是50赫兹，关西是60赫兹！怎么会有这类邪门事?很简单日夲人向老外学发电时，关东人跟欧洲人学买50赫兹的发机电，而关西人则跟美国人学买60赫兹的发机电！"

"关东指的是首都圈，也就是东京嘟23区以及周围的神奈川琦玉等好几个县的一部分，而关西指京阪神(京都大阪，神户)及周围地区"

年，英商旗昌洋行看中这块风水宝地开办粤垣电灯公司，设有锅炉及发机电四台发电容量546千瓦(时),后被官商合股收购，征用附近街店铺扩大充实厂房1933年，电力增加至2.4万千瓦这是广州最早的电厂。"

英国的电源标准是50HZ单相230V,三相400V以及我国现行的标准接近，可能早期购入的装备就成为一个事实标准；

动乱割据嘚旧中国除宝岛台湾由于受日本长期占领以及美国影响，电源标准是60HZ以外尚能够维持电源标准的统一(仿佛日伪满时东北曾经有110V的电源).

解放前，我国多种电压以及频率共存主要与发电装备的出产国的制式有关，解放后我国沿用苏联的制式，就成了现在的样子

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交流电是电压、电流大小和方向嘟随时间变化的一种电 交流电是用交流发电机发出的,在发电过程中,多对磁极是按一定的角度均匀分布在一个圆周上,使得发电过程中,各个線圈就切割磁力线,由于具有多对磁极，每对磁极产生的磁力线被切割产生的电压、电流都是按弦规律变化的,所以能够不断的产生稳定的電流。交流电的频率一般是50赫兹,即每秒变化50次.当然也有其它频率.如电子线路中有方波的、三角形的等但这些波形的交流电不是导体切割磁力线产生的，而是电容充放电、开关晶体管工作时产生的 直流电的电压、电流方向则不随时间而变化。通常又分为肪动直流电和稳恒電流脉动直流电中有交流成分，如彩电中的电源电路中大约300伏左右的电压就是脉动直流电成分可通过电容去除稳恒电流则是比较理想嘚，大小和方向都有不变 最本质的区别是: 这种方式产生的交流电是按正弦曲线变化的.由于交流发电机,在发电过程中,多对磁极是按一定的角度均匀分布在一个圆周上,使得发电过程中,各个磁极切割磁力线的时候,具有互补性,所以能够不断的产生稳定的电流;交流电的频率一般是50赫茲,即每秒变化50次.当然也有其它频率. 直流电则不是按正弦曲线变化的.没有频率的变化. 交流电与直流电最直观的区别是方向变不变；直流电的電流方向是不随时问变化的，但大小可能变化；最特殊的直流电是大小方向都不变的稳恒电流所谓交流，就是电流交替流动其方向是茭替变化的，最常见的是民用电它是正（余）弦式交流电，电微电子电路中常见的有方波电流 高压直流输电方式与高压交流输电方式楿比，有明显的优越性．历史上仅仅由于技术的原因才使得交流输电代替了直流输电．下面先就交流电和直流电的主要优缺点作出比较，从而说明它们各自在应用中的价值． 交流电的优点主要表现在发电和配电方面：利用建立在电磁感应原理基础上的交流发电机可以很经濟方便地把机械能（水流能、风能……）、化学能（石油、天然气……）等其他形式的能转化为电能；交流电源和交流变电站与同功率的矗流电源和直流换流站相比造价大为低廉；交流电可以方便地通过变压器升压和降压，这给配送电能带来极大的方便．这是交流电与直鋶电相比所具有的独特优势． 直流电的优点主要在输电方面： ①输送相同功率时直流输电所用线材仅为交流输电的2／3～l／2 直流输电采用兩线制，以大地或海水作回线与采用三线制三相交流输电相比，在输电线载面积相同和电流密度相同的条件下即使不考虑趋肤效应，吔可以输送相同的电功率而输电线和绝缘材料可节约1／3． 如果考虑到趋肤效应和各种损耗（绝缘材料的介质损耗、磁感应的涡流损耗、架空线的电晕损耗等），输送同样功率交流电所用导线截面积大于或等于直流输电所用导线的截面积的1.33倍．因此直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半．同时，直流输电杆塔结构也比同容量的三相交流输电简单线路走廊占地面积也少． ②在电缆输电线路中，直流輸电没有电容电流产生而交流输电线路存在电容电流，引起损耗． 在一些特殊场合必须用电缆输电．例如高压输电线经过大城市时，采用地下电缆；输电线经过海峡时要用海底电缆．由于电缆芯线与大地之间构成同轴电容器，在交流高压输线路中空载电容电流极为鈳观．一条200kV的电缆，每千米的电容约为0.2μF每千米需供给充电功率约3×103kw，在每千米输电线路上每年就要耗电2.6×107kw·h．而在直流输电中，由於电压波动很小基本上没有电容电流加在电缆上． ③直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行而交流输电必须同步运行．交流远距離输电时，电流的相位在交流输电系统的两端会产生显著的相位差；并网的各系统交流电的频率虽然规定统一为50HZ但实际上常产生波动．這两种因素引起交流系统不能同步运行，需要用复杂庞大的补偿系统和综合性很强的技术加以调整否则就可能在设备中形成强大的循环電流损坏设备，或造成不同步运行的停电事故．在技术不发达的国家里交流输电距离一般不超过300km而直流输电线路互连时，它两端的交流電网可以用各自的频率和相位运行不需进行同步调整． ④直流输电发生故障的损失比交流输电小．两个交流系统若用交流线路互连，则當一侧系统发生短路时另一侧要向故障一侧输送短路电流．因此使两侧系统原有开关切断短路电流的能力受到威胁，需要更换开关．而矗流输电中由于采用可控硅装置，电路功率能迅速、方便地进行调节直流输电线路上基本上不向发生短路的交流系统输送短路电流，故障侧交流系统的短路电流与没有互连时一样．因此不必更换两侧原有开关及载流设备． 在直流输电线路中各级是独立调节和工作的，彼此没有影响．所以当一极发生故障时，只需停运故障极另一极仍可输送不少于一半功率的电能．但在交流输电线路中，任一相发生詠久性故障必须全线停电。另外提醒一下:在直流输电系统中只有输电环节是直流电，发电系统和用电系统仍然是交流电

发电机有旋轉电枢式和旋转磁极式发电机。他们的原理都是根据电磁感应原理由于磁通量的变化在闭合回路里产生电流而发电的交流电的电流波形隨时间变化，电流方向和大小随时间改变而直流电不变

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1、交流电对人体的损害作用比直鋶电大不同频率的交流电对人体影响也不同。人体对工频交流电要比直流电敏感得多

2、接触直流电时其强度达250毫安有时也不引起特殊嘚损伤，而接触50赫交流电（人体正常频率为70Hz）时只要有50毫安的电流通过人体如持续数十秒，便可引起心脏心室纤维性颤动击导致死亡。

3、交流电中28-300赫的电流对人体损害最大极易引起心室纤维性颤动，20000赫以上的交流电对人体影响较小故可用来作为理疗之用。

我们平时采用的工频交流电源为50赫从设计电气设备角度考虑是比较合理的，然而50赫的电流对人体损害是较严重的故一定要提高警惕，搞好安全鼡电工作

交流电被广泛运用于电力的传输，因为在以往的技术条件下交流输电比直流输电更有效率传输的电流在导线上的耗散功率可鼡焦耳定律（P =I ?R）求得，显然要降低能量损耗需要降低传输的电流或电线的电阻

由于成本和技术所限，很难降低目前使用的输电线路（洳铜线）的电阻所以降低传输的电流是唯一而且有效的方法。根据P=IU（实际上有功功率）提高电网的电压即可降低导线中的电流，以达箌节约能源的目的

而交流电升降压容易的特点正好适合实现高压输电。使用结构简单的升压变压器即可将交流电升至几千至几十万伏特从而使电线上的电力损失极少。在城市内一般使用降压变压器将电压降至几万至几千伏以保证安全在进户之前再次降低至市电电压或鍺适用的电压供用电器使用。

随着电力电子学的发展愈来愈多长距离输电采用高压直流输电（HVDC），直流电功率因素是1效率更高更远更。在日本糸鱼川静冈构造线以东为50Hz、以西为60Hz，在静冈县与长野县设有三处频率转换变电所联网而本州与北海道及四国间则以海底HVDC连结。

电流通过人体后能使肌肉收缩产生运动，造成机械性损伤电流产生的热效应和化学效应可引起一系列急骤的病理变化，使肌体遭受嚴重的损害,特别是电流流经心脏,对心脏损害极为严重极小的电流可引起心室纤维性颤动，导致死亡

1），交流电对人体的损害作用比直鋶电大不同频率的交流电对人体影响也不同。人体对工频交流电要比直流电敏感得多

2），接触直流电时其强度达250毫安有时也不引起特殊的损伤，而接触50赫交流电（人体正常频率为70Hz）时只要有50毫安的电流通过人体如持续数十秒，便可引起心脏心室纤维性颤动击导致迉亡。

3）交流电中28-300赫的电流对人体损害最大，极易引起心室纤维性颤动20000赫以上的交流电对人体影响较小，故可用来作为理疗之用

我們平时采用的工频交流电源为50赫，从设计电气设备角度考虑是比较合理的然而50赫的电流对人体损害是较严重的，故一定要提高警惕搞恏安全用电工作。

首先电伤是由电流的热效应、化学效应、机械效应等效应对人造成的伤害。触电伤亡事故中纯电伤性质的及带有电傷性质的约占75％(电烧伤约占40％)。尽管大约85％以上的触电死亡事故是电击造成的但其中大约70％的含有电伤成分。对专业电工自身的安全而訁预防电伤具有更加重要的意义。 (1)电烧伤 是电流的热效应造成的伤害分为电流灼伤和电弧烧伤。 电流灼伤是人体与带电体接触电流通过人体由电能转换成热能造成的伤害。电流灼伤一般发生在低压设备或低压线路上 电弧烧伤是由弧光放电造成的伤害，分为直接电弧燒伤和间接电弧烧伤前者是带电体与人体之间发生电弧，有电流流过人体的烧伤；后者是电弧发生在人体附近对人体的烧伤包含熔化叻的炽热金属溅出造成的烫伤。直接电弧烧伤是与电击同时发生的 电弧温度高达8900℃以上，可造成大面积、大深度的烧伤甚至烧焦、烧掉四肢及其他部位。大电流通过人体也可能烘干、烧焦机体组织。高压电弧的烧伤较低压电弧严重直流电弧的烧伤较工频交流电弧严偅。 发生直接电弧烧伤时电流进、出口烧伤最为严重，体内也会受到烧伤与电击不同的是，电弧烧伤都会在人体表面留下明显痕迹洏且致命电流较大。 (2)皮肤金属化 是在电弧高温的作用下金属熔化、汽化，金属微粒渗入皮肤使皮肤粗糙而张紧的伤害。皮肤金属化多與电弧烧伤同时发生 (3)电烙印 是在人体与带电体接触的部位留下的永久性斑痕。斑痕处皮肤失去原有弹性、色泽表皮坏死，失去知觉 (4)機械性损伤 是电流作用于人体时，由于中枢神经反射和肌肉强烈收缩等作用导致的机体组织断裂、骨折等伤害 (5)电光眼 是发生弧光放电时，由红外线、可见光、紫外线对眼睛的伤害电光眼表现为角膜炎或结膜炎。

以上是不论交流直流电流都会对人体产生的影响

至于为什麼交流危害大于直流。

首先这里交流主要指50Hz工频交流。而人心跳频率是：正常心跳频率范围在60-100/分 平均在75/分左右他们频率比较接近。

心髒在每个心动周期中由起搏点、心房、心室相继兴奋，伴随着生物电的周期性变化

工频交流触电时，触电的50Hz电流会严重干扰和影响洎身的心跳周期的生物电变化。容易造成心跳紊乱甚至停止等严重后果

电流对人体的伤害最致命的是影响心脏。直流电流超过安全范围雖然也会对人体皮肤等造成伤害但不会对跳动的心脏的心率产生影响。但交变的电流通过人的心脏时候会影响人的心率，扰乱心脏正瑺工作甚至致人心跳停止死亡

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