用電頻率50Hz背後的故事

眾所周知，我國的用電頻率是50Hz，比如居民單相用電是220V/50Hz，民用三相電是380V/50Hz，工業用電一般是10KV/50Hz，變送配電系統一般是220KV/50Hz的高壓電。那麼問題來了，為什麼我國的用電頻率是50Hz，而不是60Hz?或者是高頻的400Hz亦或是低頻5Hz呢?

一用電頻率為什麼不是60Hz?

　　我們知道，很多歐美國家的用電頻率是60Hz，首先需要申明的是，50Hz和60Hz並不是孰優孰劣，之所以中國使用的是50Hz的用電，主要是因為歷史原因。中國最初的供電電網都是蘇聯支持創建的，而蘇聯本國的用電就是50Hz，所以我國就延用了前蘇聯的標準。

二用電頻率為什麼不是低頻5Hz?

　　主要考慮是變壓器的效率問題和用電設備的功率問題。

　　變壓器是主要的輸送電設備，目前電能主要依靠變壓器進行變電輸送。而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，感應越弱，極端情況就是直流，根本沒有感應，所以頻率太低了會嚴重影響變壓器的效率。

　　在用電設備上，選擇50Hz有歷史的原因也有設備本身的原因。在19世紀末29世紀初的製造條件下，可以生產在50Hz系統能夠運轉良好的電機，卻難造出在1331/3Hz系統運行的感應電機，因此，對於兼有多種負荷的系統，折中不失為現實方案。在用電設備的性能上，比如相同大小的發動機轉速越高，發動機的功率也就越大。但是相同頻率下，發動機越大，輸出功率越大。而平時我們需要的是個頭小但功率大的發動機。這也要求用電頻率不能太低的原因。反觀我們的飛機電源頻率是400Hz，這是因為減輕重量是飛行器製造的首選目標。

三用電頻率為什麼不是高頻?

　　主要考慮的是線路和設備的損耗隨著頻率增大損耗增加，另外過高的頻率發電機轉速也會過快導致失控。

　　輸電線路、變電設備、用電設備，都是有電抗的，電抗與頻率成正比，頻率越高，電抗越大，消耗的無功就越大，能傳遞的有功功率就越少，所以過高的頻率會導致用電損耗大大增加。

　　過高頻率對發電機的控制是一個很大問題。例如一對磁極的發電機，為了發出50Hz的電，轉子每分鐘轉速要達到3000轉。咱們的汽車發動機轉速達到3000轉時，就能明顯感覺引擎在振動作響了，轉到六七千轉時，你會覺得發動機要跳出引擎蓋。小小的汽車發動機尚且如此，更何況是一個重達百噸的實心鐵疙瘩轉子與汽輪機，也因此發電廠的噪音都很大。一個重達百噸的鋼轉子每分鐘轉3000轉談何容易，如果頻率再高三四倍，估計發電機能飛出廠房了。

　　用電頻率採用50Hz有歷史發展的客觀原因，也有本身的主觀原因，用電設備、變電輸送等直接與電接觸的裝置決定什麼頻率是最適合需要的用電頻率。