大家平時(shí)家里用的電是50Hz的，Hz是赫茲的縮寫，代表一秒鐘電流周期性變換方向的次數(shù)，50Hz表示1秒鐘電流有50個(gè)周期，方向改變100次。

   世界上有些國(guó)家，例如英美用的是60Hz的交流電，因?yàn)椴捎玫氖鞘M(jìn)制，什么12星座、12小時(shí)、12先令等于1英鎊等等。后來(lái)的國(guó)家都采用十進(jìn)制了，所以頻率是50Hz。當(dāng)然還有某奇葩的漆器國(guó)，東邊用50Hz，西邊用60Hz。。。

   總體來(lái)說(shuō)50Hz和60Hz差別不大，以下就用50Hz代表吧。那為什么要選用50Hz的交流電，而不是5Hz或400Hz呢?

說(shuō)說(shuō)頻率大了會(huì)怎么樣?比如定在400Hz怎么樣?

   會(huì)有兩個(gè)問(wèn)題，一是線路和設(shè)備的損耗增加，二是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)快。

   先說(shuō)損耗的事情，輸電線路、變電設(shè)備、用電設(shè)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(wú)功就越大，能傳遞的有功功率就越少(回復(fù)“無(wú)功”，參見(jiàn)“為啥功率還分有功功率和無(wú)功功率”)。目前50Hz輸電線路的電抗約0.4歐姆，約是電阻的10倍，如果提高到400Hz，那電抗將是3.2歐姆，約是電阻的80倍。對(duì)于高壓輸電線路，降低電抗是提高輸電功率的關(guān)鍵。與電抗相對(duì)應(yīng)的還有容抗，容抗和頻率成反比，頻率越高，容抗越小，線路的泄漏電流越大。(因?yàn)殡娎|的電容效應(yīng)較大，所以這也是電纜線路送電距離不能過(guò)長(zhǎng)的原因。)如果頻率高了，則線路的泄漏電流也會(huì)增加。

   另一個(gè)問(wèn)題是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)在的發(fā)電機(jī)組基本是單級(jí)機(jī)，也就是一對(duì)磁極。為了發(fā)出50Hz的電，轉(zhuǎn)子每分鐘轉(zhuǎn)速要達(dá)到3000轉(zhuǎn)。咱們的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到3000轉(zhuǎn)時(shí)，就能明顯感覺(jué)引擎在振動(dòng)作響了，轉(zhuǎn)到六七千轉(zhuǎn)時(shí)，你會(huì)覺(jué)得發(fā)動(dòng)機(jī)要跳出引擎蓋。小小的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尚且如此，更何況是一個(gè)重達(dá)百噸的實(shí)心鐵疙瘩轉(zhuǎn)子與汽輪機(jī)，也因此發(fā)電廠的噪音都很大。一個(gè)重達(dá)百噸的鋼轉(zhuǎn)子每分鐘轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)談何容易，如果頻率再高三四倍，估計(jì)發(fā)電機(jī)能飛出廠房了。

    如此重的轉(zhuǎn)子具有相當(dāng)大的慣性，這也是電力系統(tǒng)被稱為慣性系統(tǒng)，能保持安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提。同樣也是為 什么風(fēng)電和太陽(yáng)能這種間歇性電源對(duì)傳統(tǒng)電源提出挑戰(zhàn)的原因。因?yàn)轱L(fēng)光變化很快，但幾十噸重的轉(zhuǎn)子由于巨大的慣性，要減少出力或增加出力的速度很慢(爬坡率的概念)，跟不上風(fēng)電和光伏發(fā)電的變化，所以有時(shí)不得不棄風(fēng)和棄光。另外，光伏電池不是旋轉(zhuǎn)設(shè)備，即非慣性系統(tǒng)，大量接入后，降低了電力系統(tǒng)的慣性，這也會(huì)對(duì)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。

   總結(jié)一下，頻率不能太低的原因：變壓器能效率高，電動(dòng)機(jī)可以個(gè)頭小功率大。頻率不能太高的原因：線路和設(shè)備可以損耗小，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不必過(guò)高。所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣，我們的電能就被定在在50或60Hz。

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