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更新时间: 2023-04-14
我国电机为什么要选用50Hz的交流电？说说频率大了会怎么样？比如定在400Hz怎么样？
两个问题，一是线路和设备的损耗增加，二是发电机转速过快。
先来讲损耗，输电线路、变电设备、用电设备，都是有电抗的，电抗与频率成正比，频率越高，电抗越大，消耗的无功就越大，能传递的有功功率就越少。
目前50Hz输电线路的电抗约0.4欧姆，约是电阻的10倍，如果提高到400Hz，那电抗将是3.2欧姆，约是电阻的80倍。对于高压输电线路，降低电抗是提高输电功率的关键。
与电抗相对应的还有容抗，容抗和频率成反比，频率越高，容抗越小，线路的泄漏电流越大。如果频率高了，则线路的泄漏电流也会增加。
另一个问题是发电机的转速。现在的发电机组基本是单级机，也就是一对磁极。为了发出50Hz的电，转子每分钟转速要达到3000转。汽车发动机转速达到3000转时，就能明显感觉引擎在振动作响了，转到六七千转时，你就会觉得发动机快跳出引擎盖了。
汽车发动机尚且如此，更何况是一个重达百吨的实心铁疙瘩转子与汽轮机，这也是发电厂的噪音很大的原因。一个重达百吨的钢转子每分钟转3000转谈何容易，如果频率再高三四倍，估计发电机能飞出厂房了。
如此重的转子具有相当大的惯性，这也是电力系统被称为惯性系统，能保持安全稳定运行的前提。同样也是为什么风电和太阳能这种间歇性电源对传统电源提出挑战的原因。
因为风光变化很快，几十吨重的转子由于巨大的惯性，要减少出力或增加出力的速度很慢（爬坡率的概念），跟不上风电和光伏发电的变化，所以有时不得不弃风和弃光。
综上所述
频率不能太低的原因：变压器能效率高，电动机可以个头小功率大。
频率不能太高的原因：线路和设备可以损耗小，发电机转速不必过高。
因此根据经验和习惯，我们的电能就被定在在50或60Hz。
