為什么工頻用50Hz課件

雷銀照為什么我國供用電頻率是50

目錄西方供用電頻率的演變1舊中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況2新中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況

3假如我們今天重新選擇標(biāo)準(zhǔn)頻率

4結(jié)論51西方供用電頻率的演變1.1交流電的起因1831年，英國物理學(xué)家法拉第通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律，為電能的大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。1西方供用電頻率的演變1.2交流電波形的選取1893年4月，美國電氣工程師A.E.Kennelly發(fā)表了一篇論文，他說如果交流電采用正弦波，就可以引入“阻抗”概念，和直流電路一樣利用歐姆定律計(jì)算交流電路。1西方供用電頻率的演變1.2交流電波形的選取這篇文章發(fā)表后，正弦波立即在電氣工程領(lǐng)域得到應(yīng)用。1西方供用電頻率的演變1.3交流電頻率的選取在電力發(fā)展早期，有大約20種赫茲數(shù)：15，，20，25，30，，40，42，46，50，60，，80，83.3，87，100，125，。1西方供用電頻率的演變1887年英國的發(fā)電廠概貌1西方供用電頻率的演變1.3交流電頻率的選取1900年，巴黎舉辦世界博覽會(huì)，大會(huì)向歐洲各國訂購了20套發(fā)電設(shè)備，其中16套是50赫茲，3套是42赫茲，1套是25赫茲。此后，歐洲逐漸向50赫茲靠攏。1西方供用電頻率的演變1.3交流電頻率的選取在美國，威斯汀豪斯和特斯拉進(jìn)行了不同頻率的交流電實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，頻率低輸電線上的電能損耗也低，他們打算采用20赫茲的交流電，但20赫茲時(shí)照明設(shè)備產(chǎn)生了閃爍，至少50赫茲人才感覺不到閃爍。因此，他們把電源頻率定為60赫茲。1西方供用電頻率的演變1.3交流電頻率的選取在日本，1896年東京電燈公司從德國訂購了6臺(tái)50赫茲的發(fā)電機(jī)，1897年大阪電燈公司從美國訂購了5臺(tái)60赫茲發(fā)電機(jī)，因此，日本東部是50赫茲，西部是60赫茲。1西方供用電頻率的演變2舊中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況2.1亞浦耳公司的建議舊中國的發(fā)電設(shè)備來自外國，電壓和頻率繁雜，給制造、使用、管理、發(fā)展帶來了極大不便。1928年7月16日，亞浦耳公司向上海社會(huì)局公用局呈文，呈請(qǐng)上海特別市政府轉(zhuǎn)請(qǐng)中央主管機(jī)關(guān)，建議規(guī)定200伏和50赫茲為中國電壓頻率標(biāo)準(zhǔn)。2舊中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況2.1亞浦耳公司的建議亞浦耳公司在呈文中說：

竊因現(xiàn)下各城鎮(zhèn)發(fā)電廠所供給之電壓，有二百伏而次及一百伏而次之分，周波有五十與六十之異。蓋因發(fā)電機(jī)有購諸歐洲者，其電壓為二百，其周波為五十。有購諸美洲者，其電壓為一百十，其周波為六十。2舊中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況2.1亞浦耳公司的建議

此種流弊，使國內(nèi)電器業(yè)制造出品時(shí)一物須備數(shù)種式樣，方可適合各城鎮(zhèn)之用，因之手續(xù)繁而成本重。至于用戶，損失更多，有在甲地所用之電器，迨遷至乙地，變不適用而束之高閣，即勉強(qiáng)應(yīng)用，或致該電器生命發(fā)生危險(xiǎn)，而受無形損失，欲除此弊，亟須規(guī)定劃一標(biāo)準(zhǔn)。

2舊中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況2.1亞浦耳公司的建議

現(xiàn)下國內(nèi)各城鎮(zhèn)發(fā)電廠所采用之發(fā)電機(jī)，歐洲制者十之七八，美洲制者僅十之二三，舍寡就眾，更正較易。

調(diào)查表明，外國最通行的是50和60，還有一小部分是25和。

2舊中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況2.250赫茲標(biāo)準(zhǔn)頻率的制訂經(jīng)過①調(diào)查國內(nèi)外電氣標(biāo)準(zhǔn)。

在中國自辦電廠中，105家采用50赫茲，73家采用60赫茲；洋商經(jīng)營的35家電廠中，大多數(shù)采用50赫茲；在全國發(fā)電總?cè)萘糠矫妫?0赫茲占62%，超過了半數(shù)。2舊中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況②起草方案。

2.250赫茲標(biāo)準(zhǔn)頻率的制訂經(jīng)過當(dāng)時(shí)中國口岸城市多數(shù)用了美國的60赫茲設(shè)備，美國專家說，60赫茲的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速比50赫茲的電動(dòng)機(jī)快20％，效率高，建議采用60赫茲。電氣處認(rèn)為：我國發(fā)電總?cè)萘康拇蟛糠质?0赫茲，而且世界大多數(shù)國家也是50赫茲，所以應(yīng)采用50赫茲作為標(biāo)準(zhǔn)頻率。

1930年3月，電氣處起草方案規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)頻率為50赫茲。2舊中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況2.250赫茲標(biāo)準(zhǔn)頻率的制訂經(jīng)過③函請(qǐng)各有關(guān)學(xué)術(shù)團(tuán)體審查。1930年4月4日，方案抄送以下單位征求意見:

中國工程學(xué)會(huì)工程研究委員會(huì)交通大學(xué)電機(jī)工程學(xué)院浙江大學(xué)工學(xué)院中央大學(xué)工學(xué)院電機(jī)科浙江省電氣局。各方一致同意以50赫茲為我國標(biāo)準(zhǔn)頻率。2舊中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況2舊中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況2舊中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況①全滿電氣設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)頻率統(tǒng)一為50周/秒。②今后電氣設(shè)備除了特殊情況外一律采用標(biāo)準(zhǔn) 頻率。③已建電氣設(shè)施不符合標(biāo)準(zhǔn)頻率的按以下辦法 統(tǒng)一：撫順、鞍山、本溪湖等自用發(fā)電設(shè)備 仍可使用，但向外部供電時(shí)必須是50周/秒； 現(xiàn)在尚無采用標(biāo)準(zhǔn)頻率的地方如果今后擴(kuò)建 或與50周/秒輸電系統(tǒng)相聯(lián)時(shí)要符合標(biāo)準(zhǔn)頻 率。2.3東北淪陷區(qū)的頻率3新中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況

全國解放后至今，電業(yè)主管機(jī)關(guān)在制訂全國供用電的規(guī)定或標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，也都順延將供用電頻率規(guī)定為50赫茲。新中國最早規(guī)定50赫茲為標(biāo)準(zhǔn)頻率的文件是1953年6月由燃料工業(yè)部頒布的《電力系統(tǒng)調(diào)度管理暫行條例》，其中第97條這樣規(guī)定：3新中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況電力系統(tǒng)的周率應(yīng)連續(xù)不斷地保持在五十周波的水平上。3新中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況1954年頒布的《電力工業(yè)技術(shù)管理暫行法規(guī)》1959年修訂的《電力工業(yè)技術(shù)管理法規(guī)》1962年頒布的《動(dòng)力系統(tǒng)調(diào)度管理規(guī)程》都規(guī)定供用電頻率為50赫茲。3新中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況1963年由水利電力部制訂的《全國供用電規(guī)則》在第9條中這樣規(guī)定：3新中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況“電業(yè)局供給電能的周率為交流50周/秒(個(gè)別地區(qū)為25周/秒或60周/秒)。”

最新國家標(biāo)準(zhǔn)是2005年7月29日由國家質(zhì)監(jiān)總局發(fā)布的GB/T1980－2005《標(biāo)準(zhǔn)頻率》，規(guī)定交流電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率是50赫茲。3新中國標(biāo)準(zhǔn)頻率制訂情況

從目前的技術(shù)條件出發(fā)，假如我們不計(jì)改造成本，能夠重新選擇一次我國供用電的標(biāo)準(zhǔn)頻率，應(yīng)選取多大數(shù)值的頻率更合適呢？4假如我們今天重新選擇頻率？①變壓器的體積減少。4.1頻率升高的有利因素

4假如我們今天重新選擇頻率②電機(jī)的體積減少。4.1頻率升高的有利因素

4假如我們今天重新選擇頻率③透平機(jī)的體積減少。4.1頻率升高的有利因素

汽輪機(jī)4假如我們今天重新選擇頻率④斷路器滅弧容易。⑤電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩增大。4.1頻率升高的有利因素

4假如我們今天重新選擇頻率⑥人身觸電后的危險(xiǎn)性減少。4.1頻率升高的有利因素

4假如我們今天重新選擇頻率①電網(wǎng)輸電容量減少。4.2頻率升高的不利因素

4假如我們今天重新選擇頻率②電網(wǎng)發(fā)生諧振的可能性增大。

電力系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，諧振頻率大約在300~600赫茲之間，因此當(dāng)電源頻率在此區(qū)間時(shí)，電網(wǎng)發(fā)生接地故障時(shí)就容易產(chǎn)生諧振過電壓。4.2頻率升高的不利因素

4假如我們今天重新選擇頻率③旋轉(zhuǎn)機(jī)器的材料強(qiáng)度要求高。4.2頻率升高的不利因素

汽輪機(jī)葉片4假如我們今天重新選擇頻率硅鋼片的渦流損耗,而，所以。對(duì)于導(dǎo)線的渦流損耗，經(jīng)計(jì)算，在50、200、500赫茲三種情況下的導(dǎo)線電阻分別是直流電阻的1.0000倍、1.0006倍、1.0039倍。

4.2頻率升高的不利因素④渦流損耗會(huì)變大。4假如我們今天重新選擇頻率頻率的升高還可以總結(jié)出許多優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但綜合起來看，還是頻率高一些為好。4.3頻率最優(yōu)值的估計(jì)例如，二戰(zhàn)結(jié)束后，日本提出放棄50赫茲，把全國的頻率統(tǒng)一到更高的60赫茲，執(zhí)行的結(jié)果，除九州地區(qū)用7年時(shí)間統(tǒng)一到60赫茲外，其他地方?jīng)]有實(shí)現(xiàn)。再例如，飛機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速極對(duì)數(shù)，電源頻率是400赫茲。4假如我們今天重新選擇頻率由于

，以

為宜，若取則

。

4.3頻率最優(yōu)值的估計(jì)

頻率提高后發(fā)電機(jī)和變壓器的線圈匝數(shù)、鐵心用量都會(huì)減少，從而電網(wǎng)發(fā)生接地故障時(shí)的諧振頻率會(huì)隨之上升。4假如我們今天重新選擇頻率

4.3頻率最優(yōu)值的估計(jì)綜合考慮各種因素，電力系統(tǒng)的最優(yōu)頻率估計(jì)在100~500赫茲之間。如果輸電距離長，可采用分頻輸電：在發(fā)電端和用戶端用頻率最優(yōu)值輸電，中間電網(wǎng)仍用50赫茲或直流輸電。如果是小型獨(dú)立電力系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)可采用最優(yōu)值頻率。4假如我們今天重新選擇頻率4.3頻率最優(yōu)值的估計(jì)4假如我們今天重新選擇頻率采用頻率最優(yōu)值供用電后，整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)就會(huì)變成一個(gè)高效、小巧玲瓏的系統(tǒng)。5結(jié)論

⑴舊中國供用電頻率的種類繁多。1928年 中國亞浦耳公司建議