为什么工频用50Hz.ppt

《为什么工频用50Hz.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《为什么工频用50Hz.ppt（52页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、北京航空航天大学北京航空航天大学雷雷 银银 照照为什么我国供用电频率是为什么我国供用电频率是5050赫兹赫兹 L o g oBUAABUAA目目 录录西方供用电频率的演变西方供用电频率的演变1旧中国标准频率制订情况旧中国标准频率制订情况2新中国标准频率制订情况新中国标准频率制订情况 3假如我们今天重新选择标准频率假如我们今天重新选择标准频率 4结结 论论 5L o g oBUAABUAA1 西方供用电频率的演变西方供用电频率的演变1.1 交流电的起因交流电的起因1831年，英国物理学家法拉第通过大量实验年，英国物理学家法拉第通过大量实验发现了电磁感应定律，为电能的大规模应用发现了电磁感应定律，

2、为电能的大规模应用奠定了基础。奠定了基础。L o g oBUAABUAA1 西方供用电频率的演变西方供用电频率的演变1.1 交流电的起因交流电的起因电点亮了电点亮了18万万只电灯。之后，只电灯。之后，利用变压器变利用变压器变换的交流电力换的交流电力系统以其长距系统以其长距离、低损耗的离、低损耗的优势在世界上优势在世界上被广泛采用。被广泛采用。1893年，在芝加哥举办的世界博览会上，用交流年，在芝加哥举办的世界博览会上，用交流L o g oBUAABUAA1 西方供用电频率的演变西方供用电频率的演变1.2 交流交流电波形的选取电波形的选取1893年年4月，美国电气工程师月，美国电气工程师A.E.

3、Kennelly发发表了一篇论文，他说如果交流电采用正弦波，表了一篇论文，他说如果交流电采用正弦波，就可以引入就可以引入“阻抗阻抗”概念，和直流电路一样利概念，和直流电路一样利用欧姆定律计算交流电路。用欧姆定律计算交流电路。L o g oBUAABUAA1 西方供用电频率的演变西方供用电频率的演变1.2 交流交流电波形的选取电波形的选取这篇文章发表后，正弦波立即在电气工程领域这篇文章发表后，正弦波立即在电气工程领域得到应用。得到应用。L o g oBUAABUAA1 西方供用电频率的演变西方供用电频率的演变1.3 交流电频率的选取交流电频率的选取在电力发展早期，有大约在电力发展早期，有大约20

4、种赫兹数：种赫兹数：15，20，25，30，40，42，46，50，60，80，83.3，87，100，125，。L o g oBUAABUAA1 西方供用电频率的演变西方供用电频率的演变1.3 交流电频率的选取交流电频率的选取 如果频率高，电灯的闪烁就少，变压器和如果频率高，电灯的闪烁就少，变压器和发电机的铁心体积都会减少；如果频率低，交发电机的铁心体积都会减少；如果频率低，交流电路特有的电抗效应就会减弱，对于二极感流电路特有的电抗效应就会减弱，对于二极感应电机而言，如果频率为应电机而言，如果频率为60赫兹，电机转速就赫兹，电机转速就接近接近3600转转/分，这在当时的技术条件下是过分，这在

5、当时的技术条件下是过高了。高了。频率究竟是高好还是低好呢？频率究竟是高好还是低好呢？L o g oBUAABUAA1 西方供用电频率的演变西方供用电频率的演变18871887年英国的发电厂概貌年英国的发电厂概貌L o g oBUAABUAA1 西方供用电频率的演变西方供用电频率的演变1.3 交流电频率的选取交流电频率的选取1900年年，巴巴黎黎举举办办世世界界博博览览会会，大大会会向向欧欧洲洲各各国国订订购购了了20套套发发电电设设备备，其其中中16套套是是50赫赫兹兹，3套套是是42赫赫兹兹，1套套是是25赫赫兹兹。此此后，欧洲逐渐向后，欧洲逐渐向50赫兹靠拢。赫兹靠拢。L o g oBUA

6、ABUAA1 西方供用电频率的演变西方供用电频率的演变1.3 交流电频率的选取交流电频率的选取在在美美国国，威威斯斯汀汀豪豪斯斯和和特特斯斯拉拉进进行行了了不不同同频频率率的的交交流流电电实实验验，结结果果表表明明，频频率率低低输输电电线线上上的的电电能能损损耗耗也也低低，他他们们打打算算采采用用20赫赫兹兹的的交交流流电电，但但20赫赫兹兹时时照照明明设设备备产产生生了了闪闪烁烁，至至少少50赫赫兹兹人人才才感感觉觉不不到到闪闪烁烁。因此，他们把电源频率定为因此，他们把电源频率定为60赫兹。赫兹。L o g oBUAABUAA1 西方供用电频率的演变西方供用电频率的演变L o g oBUAA

7、BUAA1 西方供用电频率的演变西方供用电频率的演变1.3 交流电频率的选取交流电频率的选取在在日日本本，1896年年东东京京电电灯灯公公司司从从德德国国订订购购了了6台台50赫赫兹兹的的发发电电机机，1897年年大大阪阪电电灯灯公公司司从从美美国国订订购购了了5台台60赫赫兹兹发发电电机机，因因此此，日本东部是日本东部是50赫兹，西部是赫兹，西部是60赫兹。赫兹。L o g oBUAABUAA1 西方供用电频率的演变西方供用电频率的演变L o g oBUAABUAA2 旧中国标准频率制订情况旧中国标准频率制订情况2.1 亚浦耳公司的建议亚浦耳公司的建议旧旧中中国国的的发发电电设设备备来来自自

8、外外国国，电电压压和和频频率率繁繁杂杂，给给制制造造、使使用用、管管理理、发发展展带带来来了了极极大大不便。不便。1928年年7月月16日日，亚亚浦浦耳耳公公司司向向上上海海社社会会局局公公用用局局呈呈文文，呈呈请请上上海海特特别别市市政政府府转转请请中中央央主主管管机机关关，建建议议规规定定200伏伏和和50赫赫兹兹为为中中国国电压频率标准。电压频率标准。L o g oBUAABUAA2 旧中国标准频率制订情况旧中国标准频率制订情况2.1 亚浦耳公司的建议亚浦耳公司的建议L o g oBUAABUAA2 旧中国标准频率制订情况旧中国标准频率制订情况2.1 亚浦耳公司的建议亚浦耳公司的建议亚浦

9、耳公司在呈文中说：亚浦耳公司在呈文中说：窃因现下各城镇发电厂所供给之电窃因现下各城镇发电厂所供给之电压，有二百伏而次及一百伏而次之分，压，有二百伏而次及一百伏而次之分，周波有五十与六十之异。盖因发电机有周波有五十与六十之异。盖因发电机有购诸欧洲者，其电压为二百，其周波为购诸欧洲者，其电压为二百，其周波为五十。有购诸美洲者，其电压为一百十，五十。有购诸美洲者，其电压为一百十，其周波为六十。其周波为六十。L o g oBUAABUAA2 旧中国标准频率制订情况旧中国标准频率制订情况2.1 亚浦耳公司的建议亚浦耳公司的建议 此种流弊，使国内电器业制造出品时此种流弊，使国内电器业制造出品时一物须备数种

10、式样，方可适合各城镇之用，一物须备数种式样，方可适合各城镇之用，因之手续繁而成本重。至于用户，损失更多，因之手续繁而成本重。至于用户，损失更多，有在甲地所用之电器，迨迁至乙地，变不适有在甲地所用之电器，迨迁至乙地，变不适用而束之高阁，即勉强应用，或致该电器生用而束之高阁，即勉强应用，或致该电器生命发生危险，而受无形损失，欲除此弊，亟命发生危险，而受无形损失，欲除此弊，亟须规定划一标准。须规定划一标准。L o g oBUAABUAA2 旧中国标准频率制订情况旧中国标准频率制订情况2.1 亚浦耳公司的建议亚浦耳公司的建议 现下国内各城镇发电厂所采用之发电机，现下国内各城镇发电厂所采用之发电机，欧洲

11、制者十之七八，美洲制者仅十之二三，欧洲制者十之七八，美洲制者仅十之二三，舍寡就众，更正较易。舍寡就众，更正较易。L o g oBUAABUAA2 旧中国标准频率制订情况旧中国标准频率制订情况2.2 502.2 50赫兹标准频率的制订经过赫兹标准频率的制订经过1929年年2月月，国国民民政政府府建建设设委委员员会会电电气气处处分分六个步骤开始制订我国电压频率标准。六个步骤开始制订我国电压频率标准。L o g oBUAABUAA 调查表明，外国最通行的是调查表明，外国最通行的是50和和60，还有一，还有一小部分是小部分是25和和 。2 旧中国标准频率制订情况旧中国标准频率制订情况2.2 502.2

12、 50赫兹标准频率的制订经过赫兹标准频率的制订经过 调查国内外电气标准。调查国内外电气标准。在中国自办电厂中，在中国自办电厂中，105家采用家采用50赫兹，赫兹，73家采用家采用60赫兹；洋商经营的赫兹；洋商经营的35家电厂中，大多数家电厂中，大多数采用采用50赫兹；在全国发电总容量方面，赫兹；在全国发电总容量方面，50赫兹占赫兹占62%，超过了半数。，超过了半数。L o g oBUAABUAA2 旧中国标准频率制订情况旧中国标准频率制订情况 起草方案。起草方案。2.2 502.2 50赫兹标准频率的制订经过赫兹标准频率的制订经过 当时中国口岸城市多数用了美国的当时中国口岸城市多数用了美国的6

13、0赫兹设备，美国专赫兹设备，美国专家说，家说，60赫兹的电动机转速比赫兹的电动机转速比50赫兹的电动机快赫兹的电动机快20，效，效率高，建议采用率高，建议采用60赫兹。赫兹。电气处认为：我国发电总容量的大部分是电气处认为：我国发电总容量的大部分是50赫兹，而且赫兹，而且世界大多数国家也是世界大多数国家也是50赫兹，所以应采用赫兹，所以应采用50赫兹作为标准赫兹作为标准频率。频率。1930年年3月，电气处起草方案规定标准频率为月，电气处起草方案规定标准频率为50赫兹。赫兹。L o g oBUAABUAA2 旧中国标准频率制订情况旧中国标准频率制订情况2.2 502.2 50赫兹标准频率的制订经过

14、赫兹标准频率的制订经过 函请各有关学术团体审查。函请各有关学术团体审查。1930年年4月月4日，方案抄送以下单位征求意见日，方案抄送以下单位征求意见:中国工程学会工程研究委员会中国工程学会工程研究委员会 交通大学电机工程学院交通大学电机工程学院 浙江大学工学院浙江大学工学院 中央大学工学院电机科中央大学工学院电机科 浙江省电气局。浙江省电气局。各方一致同意以各方一致同意以50赫兹为我国标准频率。赫兹为我国标准频率。L o g oBUAABUAA2 旧中国标准频率制订情况旧中国标准频率制订情况2.2 50赫兹标准频率的制订经过赫兹标准频率的制订经过 汇总各方意见，修正草案。汇总各方意见，修正草案

15、。函送修正案，向有关团体、专家征求意见。函送修正案，向有关团体、专家征求意见。制订制订“电气事业电压周率标准规则电气事业电压周率标准规则”，呈送，呈送行政院，于行政院，于1930年年9月月12日以建设委员会会日以建设委员会会令形式公布，令形式公布，“自民国自民国20年年1月月1日起施行日起施行”。L o g oBUAABUAA2 旧中国标准频率制订情况旧中国标准频率制订情况L o g oBUAABUAA2 旧中国标准频率制订情况旧中国标准频率制订情况L o g oBUAABUAA2 旧中国标准频率制订情况旧中国标准频率制订情况2.3 东北沦陷区的频率东北沦陷区的频率1932年年3月月，日日本本

16、控控制制的的伪伪“满满洲洲国国”成成立立。1933年年“満満洲洲年年鑑鑑”记记载载，东东北北有有发发电电企企业业143家家，其其中中频频率率为为50赫赫兹兹的的有有49家家，直直流流的的有有38家家，60赫赫兹兹的的有有23家家，25赫赫兹兹的的有有2家。家。L o g oBUAABUAA2 旧中国标准频率制订情况旧中国标准频率制订情况2.3 东北沦陷区的频率东北沦陷区的频率1935年年“満満洲洲年年鑑鑑”记记载载，关关东东军军要要求求满满洲洲电电气气委委员员会会统统一一频频率率，规规定定50周周波波为为标标准准频频率：率：L o g oBUAABUAA2 旧中国标准频率制订情况旧中国标准频率

17、制订情况 全满电气设备的标准频率统一为全满电气设备的标准频率统一为50周周/秒。秒。今后电气设备除了特殊情况外一律采用标准今后电气设备除了特殊情况外一律采用标准频率。频率。已建电气设施不符合标准频率的按以下办法已建电气设施不符合标准频率的按以下办法统一：抚顺、鞍山、本溪湖等自用发电设备统一：抚顺、鞍山、本溪湖等自用发电设备仍可使用，但向外部供电时必须是仍可使用，但向外部供电时必须是50周周/秒；秒；现在尚无采用标准频率的地方如果今后扩建现在尚无采用标准频率的地方如果今后扩建或与或与50周周/秒输电系统相联时要符合标准频秒输电系统相联时要符合标准频率。率。2.3 东北沦陷区的频率东北沦陷区的频率

18、L o g oBUAABUAA3 新中国标准频率制订情况新中国标准频率制订情况 全全国国解解放放后后至至今今，电电业业主主管管机机关关在在制制订订全全国国供供用用电电的的规规定定或或标标准准时时，也也都都顺顺延延将将供供用用电电频率规定为频率规定为5050赫兹。赫兹。L o g oBUAABUAA新新中中国国最最早早规规定定50赫赫兹兹为为标标准准频频率率的的文文件件是是1953年年6月月由由燃燃料料工工业业部部颁颁布布的的电电力力系系统统调调度度管管理理暂暂行行条条例例，其其中中第第97条条这这样样规定：规定：3 新中国标准频率制订情况新中国标准频率制订情况 电力系统的周率应连续不断地保持在

19、电力系统的周率应连续不断地保持在五十周波的水平上。五十周波的水平上。L o g oBUAABUAA3 新中国标准频率制订情况新中国标准频率制订情况L o g oBUAABUAA1954年颁布的年颁布的电力工业技术管理暂行法规电力工业技术管理暂行法规1959年修订的年修订的电力工业技术管理法规电力工业技术管理法规1962年颁布的年颁布的动力系统调度管理规程动力系统调度管理规程都规定供用电频率为都规定供用电频率为50赫兹。赫兹。3 新中国标准频率制订情况新中国标准频率制订情况L o g oBUAABUAAv1963年由水利电力部制订的年由水利电力部制订的全国供用电规则全国供用电规则在第在第9条中这

20、样规定：条中这样规定：3 新中国标准频率制订情况新中国标准频率制订情况 “电业局供给电能的周率为交流电业局供给电能的周率为交流5050周周/秒秒(个别地区为个别地区为2525周周/秒或秒或6060周周/秒秒)。”L o g oBUAABUAA最最新新国国家家标标准准是是2005年年7月月29日日由由国国家家质质监监总总局局发发布布的的GB/T19802005标标准准频频率率，规定交流电力系统的标准频率是规定交流电力系统的标准频率是50赫兹。赫兹。3 新中国标准频率制订情况新中国标准频率制订情况L o g oBUAABUAA 从从目目前前的的技技术术条条件件出出发发，假假如如我我们们不不计计改改

21、造造成成本本，能能够够重重新新选选择择一一次次我我国国供供用用电电的的标标准准频频率率，应应选选取取多多大大数数值的频率更合适呢？值的频率更合适呢？4 假如我们今天重新选择频率假如我们今天重新选择频率 L o g oBUAABUAA 变压器的体积减少。变压器的体积减少。4.1 4.1 频率升高的有利因素频率升高的有利因素 4 假如我们今天重新选择频率假如我们今天重新选择频率 L o g oBUAABUAA 电机的体积减少。电机的体积减少。4.1 4.1 频率升高的有利因素频率升高的有利因素 4 假如我们今天重新选择频率假如我们今天重新选择频率 L o g oBUAABUAA 透平机的体积减少。

22、透平机的体积减少。4.1 4.1 频率升高的有利因素频率升高的有利因素 汽轮机汽轮机4 假如我们今天重新选择频率假如我们今天重新选择频率 L o g oBUAABUAA 断路器灭弧容易。断路器灭弧容易。电动机的输出转矩增大。电动机的输出转矩增大。4.1 4.1 频率升高的有利因素频率升高的有利因素 4 假如我们今天重新选择频率假如我们今天重新选择频率 L o g oBUAABUAA 人身触电后的危险性减少。人身触电后的危险性减少。4.1 4.1 频率升高的有利因素频率升高的有利因素 4 假如我们今天重新选择频率假如我们今天重新选择频率 L o g oBUAABUAA 电网输电容量减少。电网输电

23、容量减少。4.2 频率升高的不利因素频率升高的不利因素 4 假如我们今天重新选择频率假如我们今天重新选择频率 L o g oBUAABUAA 电网发生谐振的可能性增大。电网发生谐振的可能性增大。电电力力系系统统发发生生接接地地故故障障时时，谐谐振振频频率率大大约约在在300600赫赫兹兹之之间间，因因此此当当电电源源频频率率在在此此区区间间时时，电电网网发发生生接接地地故故障障时时就就容容易易产产生生谐振过电压。谐振过电压。4.2 频率升高的不利因素频率升高的不利因素 4 假如我们今天重新选择频率假如我们今天重新选择频率 L o g oBUAABUAA 旋转机器的材料强度要求高。旋转机器的材料

24、强度要求高。4.2 频率升高的不利因素频率升高的不利因素 汽轮机叶片汽轮机叶片4 假如我们今天重新选择频率假如我们今天重新选择频率 L o g oBUAABUAA 硅硅钢钢片片的的涡涡流流损损耗耗 ,而而 ，所以所以 。对对于于导导线线的的涡涡流流损损耗耗，经经计计算算，在在50、200、500赫赫兹兹三三种种情情况况下下的的导导线线电电阻阻分分别别是是直流电阻的直流电阻的1.0000倍、倍、1.0006倍、倍、1.0039倍。倍。4.2 频率升高的不利因素频率升高的不利因素 涡流损耗会变大。涡流损耗会变大。4 假如我们今天重新选择频率假如我们今天重新选择频率 L o g oBUAABUAA

25、频率的升高还可以总结出许多优点和缺点，但频率的升高还可以总结出许多优点和缺点，但综合起来看，还是频率高一些为好。综合起来看，还是频率高一些为好。4.3 频率最优值的估计频率最优值的估计例如，二战结束后，日本提出放弃例如，二战结束后，日本提出放弃50赫兹，把赫兹，把全国的频率统一到更高的全国的频率统一到更高的60赫兹，执行的结果，赫兹，执行的结果，除九州地区用除九州地区用7年时间统一到年时间统一到60赫兹外，其他地赫兹外，其他地方没有实现。方没有实现。再例如，飞机发电机转速再例如，飞机发电机转速 极对数极对数 ，电源频率是，电源频率是400赫兹。赫兹。4 假如我们今天重新选择频率假如我们今天重新

26、选择频率 L o g oBUAABUAA由于由于 ，以，以 为宜，若取为宜，若取则则 。4.3 频率最优值的估计频率最优值的估计 频频率率提提高高后后发发电电机机和和变变压压器器的的线线圈圈匝匝数数、铁铁心心用用量量都都会会减减少少，从从而而电电网网发发生生接接地地故故障障时时的谐振频率会随之上升。的谐振频率会随之上升。4 假如我们今天重新选择频率假如我们今天重新选择频率 L o g oBUAABUAA 4.3 频率最优值的估计频率最优值的估计综合考虑各种因素，电力系统的最优频率估计综合考虑各种因素，电力系统的最优频率估计在在100500赫兹之间。赫兹之间。如果输电距离长，可采用分频输电：在发

27、电端如果输电距离长，可采用分频输电：在发电端和用户端用频率最优值输电，中间电网仍用和用户端用频率最优值输电，中间电网仍用50赫兹或直流输电。赫兹或直流输电。如果是小型独立电力系统，整个系统可采用最如果是小型独立电力系统，整个系统可采用最优值频率。优值频率。4 假如我们今天重新选择频率假如我们今天重新选择频率 L o g oBUAABUAA4.3 频率最优值的估计频率最优值的估计4 假如我们今天重新选择频率假如我们今天重新选择频率 采采用用频频率率最最优优值值供供用用电电后后，整整个个动动力力系系统统就就会会变变成成一一个个高高效效、小巧玲珑的系统小巧玲珑的系统。L o g oBUAABUAA5

28、 结论结论 旧中国供用电频率的种类繁多。旧中国供用电频率的种类繁多。1928年年中国亚浦耳公司建议国民政府规定中国亚浦耳公司建议国民政府规定50赫赫兹作为中国标准频率。兹作为中国标准频率。1930年年9月国民政府制定了中国第一个月国民政府制定了中国第一个“电气事业电压周率标准规则电气事业电压周率标准规则”，规定，规定50赫兹作为中国标准频率。赫兹作为中国标准频率。L o g oBUAABUAA5 结论结论 新中国成立后，电业主管机关新中国成立后，电业主管机关 顺延将供顺延将供用电频率规定为用电频率规定为50赫兹。赫兹。1953年年6月颁布月颁布的的电力系统调度管理暂行条例电力系统调度管理暂行条例是新中是新中国最早规定国最早规定50赫兹为标准频率的文件。赫兹为标准频率的文件。假如我们能够重新选择一次标准频率，假如我们能够重新选择一次标准频率，最优值估计在最优值估计在100500赫兹之间。赫兹之间。BUAABUAA