交流電的頻率簡介

交流電的頻率是指它單位時間內周期性變化的次數，單位是赫茲（Hz），與周期成倒數關系。日常生活中的交流電的頻率一般為50Hz，而無線電技術中涉及的交流電頻率一般較大，達到千赫茲（KHz）甚至兆赫茲（MHz）的度量。

交流電頻率有效值

正余弦交流電的峰值與振幅相對應，而有效值大小則由相同時間內產生相當焦耳熱的直流電的大小來等效。正余弦交流電峰值與有效值的關系為：

例如，城市生活用電220V表示的是有效值，而其峰值約為311V。

關于現代交流電應用

中國通常使用的交流電，一般頻率是50Hz。

我們常見的電燈、電動機等用的電都是交流電。在實用中，交流電用符號“~”表示。

電流隨時間的變化規律，由此看出：正弦交流電三個要素：最大值（峰值）、周期（頻率或角頻率）和相位（初相位）。交流電所要討論的基本問題是電路中的電流、電壓關系以及功率（或能量）的分配問題。由于交流電具有隨時間變化的特點，因此產生了一系列區別于直流電路的特性。在交流電路中使用的元件不僅有電阻，而且有電容元件和電感元件，使用的元件多了，現象和規律就復雜了。但基本遵循安培定律等基本法則。是高中電學的考點和難點。

根據傅里葉級數的原理，周期函數都可以展開為以正弦函數、余弦函數組成的無窮級數，任何非簡諧的交流電也可以分解為一系列簡諧正余弦交流電的合成。

交流電的頻率周期

頻率是表示交流電隨時間變化快慢的物理量。即交流電每秒鐘變化的次數叫頻率，用符號f表示。它的單位為周/秒，也稱赫茲常用“Hz”表示，簡稱周或赫。例如市電是50周的交流電，其頻率即為f=50周/秒。對較高的頻率還可用千周（kC）和兆周（MC）作為頻率的單位。

1千周（kC）=103周/秒，1兆周（MC）=103千周（kC）=106周/秒

例如，我國第一顆人造地球衛星發出的訊號頻率是20.009兆周，亦即它發出的是每秒鐘變化20.009×106次的交變訊號。交流電正弦電流的表示式中i=Asin（ωt+φ）中的ω稱為角頻率，它也是反映交流電隨時間變化的快慢的物理量。角頻率和頻率的關系為ω=2πf。

交流電隨時間變化的快慢還可以用周期這個物理量來描述。交流電變化一次所需要的時間叫周期，用符號T表示。周期的單位是秒。顯然，周期和頻率互為倒數，即

由此可見，交流電隨時間變化越快，其頻率f越高，周期 T越短；反之，頻率f越低，周期T越長。λ=c/f

交流電頻率監測方法

一般可用頻率計、示波器、數字型萬用表（帶Hz檔）來測量頻率。

頻率計檢測頻率精度最高，量程最大，但功能單一，應用較少。

示波器檢測頻率優，但體積一般較大，價格相對較貴，應用較多。

數字型萬用表檢測頻率良好，價格便宜，功能豐富，應用最多。

綜上所述，若只是檢測低頻率交流電，用數字型萬用表性價比最高。

測量方法：將數字型萬用表檔位置于Hz檔，再將兩根表筆分別接入信號源兩端，即可讀出信號源頻率值。

頻率大小的確定與發電機、電動機及變壓器等的構造、材料等有關。

50赫的兩極發電機的同步轉速是3000轉/分，而如果頻率上升一倍達到100赫，那么同步轉速將會是6000轉/分。如此高的速度將會給發電機的制造帶來很多問題，特別是轉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，加劇了無功的數量。譬如以三相電機為例，其電流大大下降，輸出功率及轉矩也大大下降，實在沒有益處。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。

現代電力系統的頻率即電力系統中的同步發電機產生的正弦基波電壓的頻率。頻率是整個電力系統統一的運行參數，一個電力系統只有一個頻率。我國和世界上大多數歐洲國家電力系統的額定頻率為50Hz。美洲地區多數是60Hz。大多數國家規定頻率偏差±0.1～0.3Hz之間。在我國，300萬kW以上的電力系統頻率偏差規定不得超過±0.2Hz；而300萬kW以下的小電力系統的頻率偏差規定不得超過±0.5Hz。由于大機組的運行對電力系統頻率偏差要求比較嚴格，因此有些國家對電力系統故障運行方式的頻率偏差也作了規定，一般規定在±0.5～±1Hz之間。超過允許的頻率偏差，大機組將跳閘，這不利于系統的安全穩定運行。

在電力系統內，發電機發出的功率與用電設備及送電設備消耗的功率不平衡，將引起電力系統頻率變化。當系統負荷超過或低于發電廠的出力時，系統頻率就要降低或升高，發電廠出力的變化同樣也將引起系統頻率變化。

另外，我國電網的頻率變化范圍是±1Hz。因為頻率調節慣量較大，范圍小容易引起電網振蕩，作過溫控或恒壓的人應該理解。在大網并網前，蘭州地區的電網頻率在50.5Hz以上，上海地區在49.5Hz左右。現在的大網并網有利于電網頻率及電壓穩定。

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

電網頻率的差異取決于人們的計算習慣，美洲的大規模發電較早，當時的計算工具主要是英制（12進制）計算尺，為便于計算，用60Hz，稍晚一點的規模電網都用10進制數據，50Hz更方便些。

關于電壓等級，分為發電機和電動機兩個系列，我們常說的電壓是電動機電壓，是基本系列，220V為基礎，每乘1.414并圓整后為一個等級，變頻器電壓除外；發電機電壓為同等級的電動機電壓加5%并圓整。所以只有230V或400V的發電機而沒有220V或380V的發電機。

機場的特殊情況是：機載發電機要求體積小重量輕，只有提高頻率才能滿足功率要求，所以相應的機載電氣設備用400Hz，與飛機相關的電源要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，是一個復雜的系統工程。軍電和航電的400Hz主要取決于以下幾點：1、頻率高的發電機或電動機由于轉速高、轉矩小而體積、重量較小；2、飛機上發電機的動力取自航空發動機，轉速較高；3、直流用電設備較多，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是因為頻率太高，一方面傳輸困難，做變頻器的對線路感抗及容抗的理解應該是深刻的；另一方面，發電機和電動機的轉速太高或極數太多都不可取。400Hz的電不能遠距離傳輸，用戶在訂購400Hz發電機時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赫茲的生產線， 交流電機速度降低，（電機速度與頻率成正比）電機發熱，長時間工作必燒無疑。 控制系統一般通過整流和開關電源，應該沒事。還要看一下對頻率敏感的器件。（大前題，電壓等級一致）

如果要研究將50Hz電源直接供電給需要60Hz電源的生產線上使用，主要考慮電磁器件的電磁特性，如電動機、變壓器，其次是與電源頻率有關的采樣信號。對于前者，研究的方法可以找到這兩個器件的電磁表達式，分別將50Hz和60Hz帶進去，就可以發現一些問題。徐武安《電感器件設計與計算〉，四川科技出版社，1985.08，其中的103頁-106頁主要講高頻變壓器的設計計算，其中有些理論可以引申到電動機上去。后者不用說就知道了。

對于異步電機而言，將50Hz的電源供給60Hz的負載時，轉速降低是肯定的，電壓應按電機銘牌電壓降低1/6供應，此時電機可長期運行，且轉矩、電流不變，功率減小了1/6。若電壓不降低，會造成電機磁路飽和，空載電流和空載損耗增大很多。

對于電感器，感抗減小1/6。對于60Hz專用的接觸器，改為50Hz，容易誤脫扣。但目前一般都是50/60Hz通用的。

發達國家也有50HZ的，比如歐洲大多數國家。小國也有采用60HZ的，比如小日本。

英國的電源標準是 50HZ 單相230V，三相400V，和我國現行的標準接近，可能早期購入的設備就成為一個事實標準；

動亂割據的舊中國，除寶島***由于受日本長期占領和美國影響，電源標準是60HZ以外，尚能夠維持電源標準的統一（好像日偽滿時東北曾有110V的電源）。

解放前，我國多種電壓和頻率并存，主要與發電設備的生產國的制式有關，解放后，我國沿用蘇聯的制式，就成了現在的樣子。