為什么我國(guó)的電源是采用50hz的,而外國(guó)有的國(guó)家采用60hz的電源?我國(guó)在制定此標(biāo)準(zhǔn)時(shí)是依據(jù)什么呢?50hz和60hz電源的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)在哪里?兩者對(duì)負(fù)載的功率有沒有影響?另外，機(jī)場(chǎng)和飛機(jī)上又為什么采用400hz的電源?

其實(shí)50h和60hz的區(qū)別不是很大，沒有實(shí)質(zhì)性的問題。不過是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速略有差別。選擇50hz或60hz，在一個(gè)國(guó)家里，總得一致。

應(yīng)當(dāng)引起人們關(guān)注的倒是，為什么要采用50hz或60hz，而不是更高或更低。

在電氣系統(tǒng)里，頻率是一個(gè)很重要的基本要素，并不是隨意確定的。

這一個(gè)問題看起來簡(jiǎn)單，實(shí)際上是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，涉及的方面比較多，從原理上追朔，應(yīng)當(dāng)從麥克斯韋發(fā)現(xiàn)了經(jīng)典電磁理論、赫茲為麥克斯韋的理論添上了至關(guān)重要的一筆、法拉第的法拉第電磁感應(yīng)定律及其世界上第一臺(tái)電磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)、英國(guó)工程師瓦特金首先制出了電動(dòng)機(jī)，法國(guó)人皮克希制成了發(fā)電機(jī)、西門子發(fā)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)的原理，發(fā)明了發(fā)電機(jī)，這是發(fā)電機(jī)領(lǐng)域的第一例實(shí)際應(yīng)用等說起。

此后人們發(fā)現(xiàn)總結(jié)出來的定理為，周期性地改變方向的電流叫做交流電，電流發(fā)生1個(gè)周期性變化的時(shí)間叫做周期，每秒電流發(fā)生變化的次數(shù)做頻率，單位是赫茲(為了紀(jì)念赫茲的貢獻(xiàn))。交流電的頻率為50(60)赫，電流方向每秒鐘發(fā)生50(60)個(gè)周期性的變化，每秒改變的次數(shù)為100(120)次。

電動(dòng)機(jī)是根據(jù)通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的基本原理制成的。如果將電動(dòng)機(jī)線圈兩端加兩個(gè)銅制滑環(huán)及分別與滑環(huán)接觸的兩個(gè)電刷就成為交流發(fā)電機(jī)(原理)。發(fā)電機(jī)是實(shí)現(xiàn)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，需要原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。

頻率大小的確定與發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及變壓器等的構(gòu)造、材料等有關(guān)。

50赫的兩極發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速是3000轉(zhuǎn)/分，而如果頻率上升一倍達(dá)到100赫，那么同步轉(zhuǎn)速將會(huì)是6000轉(zhuǎn)/分。如此高的速度將會(huì)給發(fā)電機(jī)的制造帶來很多問題，特別是轉(zhuǎn)子表面的線速度太高，必將大大限制容量的增加。另外，從使用角度看，頻率過高，使得電抗增加，電磁損耗大，加劇了無功的數(shù)量。譬如以三相電機(jī)為例，其電流大大下降，輸出功率及轉(zhuǎn)矩也大大下降，實(shí)在沒有益處。另外，如果采用較低的頻率譬如30赫，變壓效率低，那么將不利于交流電的變壓和傳輸。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)的頻率即電力系統(tǒng)中的同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的正弦基波電壓的頻率。頻率是整個(gè)電力系統(tǒng)統(tǒng)一的運(yùn)行參數(shù)，一個(gè)電力系統(tǒng)只有一個(gè)頻率。我國(guó)和世界上大多數(shù)歐洲國(guó)家電力系統(tǒng)的額定頻率為50hz。美洲地區(qū)多數(shù)是60hz。大多數(shù)國(guó)家規(guī)定頻率偏差±0.1～0.3hz之間。在我國(guó)，300萬kw以上的電力系統(tǒng)頻率偏差規(guī)定不得超過±0.2hz;而300萬kw以下的小電力系統(tǒng)的頻率偏差規(guī)定不得超過±0.5hz。由于大機(jī)組的運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)頻率偏差要求比較嚴(yán)格，因此有些國(guó)家對(duì)電力系統(tǒng)故障運(yùn)行方式的頻率偏差也作了規(guī)定，一般規(guī)定在±0.5～±1hz之間。超過允許的頻率偏差，大機(jī)組將跳閘，這不利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

在電力系統(tǒng)內(nèi)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率與用電設(shè)備及送電設(shè)備消耗的功率不平衡，將引起電力系統(tǒng)頻率變化。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷超過或低于發(fā)電廠的出力時(shí)，系統(tǒng)頻率就要降低或升高，發(fā)電廠出力的變化同樣也將引起系統(tǒng)頻率變化。

另外，我國(guó)電網(wǎng)的頻率變化范圍是±1hz。因?yàn)轭l率調(diào)節(jié)慣量較大，范圍小容易引起電網(wǎng)振蕩，作過溫控或恒壓的人應(yīng)該理解。在大網(wǎng)并網(wǎng)前，蘭州地區(qū)的電網(wǎng)頻率在50.5hz以上，上海地區(qū)在49.5hz左右?，F(xiàn)在的大網(wǎng)并網(wǎng)有利于電網(wǎng)頻率及電壓穩(wěn)定。

載波頻率越高，正弦波型越好，電機(jī)繞組的諧波越少。但是輻射干擾能量提高，干擾周邊電氣設(shè)備。

電網(wǎng)頻率的差異取決于人們的計(jì)算習(xí)慣，美洲的大規(guī)模發(fā)電較早，當(dāng)時(shí)的計(jì)算工具主要是英制(12進(jìn)制)計(jì)算尺，為便于計(jì)算，用60hz，稍晚一點(diǎn)的規(guī)模電網(wǎng)都用10進(jìn)制數(shù)據(jù)，50hz更方便些。

關(guān)于電壓等級(jí)，分為發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩個(gè)系列，我們常說的電壓是電動(dòng)機(jī)電壓，是基本系列，220v為基礎(chǔ)，每乘1.414并圓整后為一個(gè)等級(jí)，變頻器電壓除外;發(fā)電機(jī)電壓為同等級(jí)的電動(dòng)機(jī)電壓加5%并圓整。所以只有230v或400v的發(fā)電機(jī)而沒有220v或380v的發(fā)電機(jī)。

機(jī)場(chǎng)的特殊情況是：機(jī)載發(fā)電機(jī)要求體積小重量輕，只有提高頻率才能滿足功率要求，所以相應(yīng)的機(jī)載電氣設(shè)備用400hz,與飛機(jī)相關(guān)的電源要400赫茲咯!軍用的更高的也有。

航空器上的電源采用400hz就是為了減小體積和重量，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。軍電和航電的400hz主要取決于以下幾點(diǎn)：1、頻率高的發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小而體積、重量較小;2、飛機(jī)上發(fā)電機(jī)的動(dòng)力取自航空發(fā)動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速較高;3、直流用電設(shè)備較多，頻率高有利于減小整流紋波。

在相同電壓的情況下，50hz與60hz及400hz電源在傳輸功率上、整流效率有什么不同?

不用100hz或120hz是因?yàn)轭l率太高，一方面?zhèn)鬏斃щy，做變頻器的對(duì)線路感抗及容抗的理解應(yīng)該是深刻的;另一方面，發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速太高或極數(shù)太多都不可取。400hz的電不能遠(yuǎn)距離傳輸，用戶在訂購(gòu)400hz發(fā)電機(jī)時(shí)要給定傳輸距離及方式，整流效率也差，但整流后紋波較小，紋波頻率較高，好處理.

如果50赫茲投入需要60赫茲的生產(chǎn)線, 交流電機(jī)速度降低，(電機(jī)速度與頻率成正比)電機(jī)發(fā)熱，長(zhǎng)時(shí)間工作必?zé)裏o疑. 控制系統(tǒng)一般通過整流和開關(guān)電源，應(yīng)該沒事。還要看一下對(duì)頻率敏感的器件.(大前題，電壓等級(jí)一致)

如果要研究將50hz電源直接供電給需要60hz電源的生產(chǎn)線上使用,主要考慮電磁器件的電磁特性，如電動(dòng)機(jī)、變壓器，其次是與電源頻率有關(guān)的采樣信號(hào)。對(duì)于前者，研究的方法可以找到這兩個(gè)器件的電磁表達(dá)式，分別將50hz和60hz帶進(jìn)去，就可以發(fā)現(xiàn)一些問題。徐武安《電感器件設(shè)計(jì)與計(jì)算〉，四川科技出版社，1985.08，其中的103頁(yè)-106頁(yè)主要講高頻變壓器的設(shè)計(jì)計(jì)算，其中有些理論可以引申到電動(dòng)機(jī)上去。后者不用說就知道了。