那么，我們?yōu)槭裁匆x用50Hz的交流電，而不是5Hz或400Hz呢？

低頻交流電有什么問題？

一、變壓器效率的問題

變壓器是靠原邊的磁場(chǎng)變化，感應(yīng)到副邊升壓或降壓的。磁場(chǎng)變化的頻率越慢，感應(yīng)是越弱的，極端情況就是直流，根本沒有感應(yīng)，所以頻率太低了不行。

二、用電設(shè)備功率問題

舉個(gè)例子來說，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就是他的頻率，比如怠速時(shí)500轉(zhuǎn)/分鐘，加速換擋時(shí)是3000轉(zhuǎn)/分鐘，換算成頻率分別是8.3Hz和50Hz。這就看出來了，轉(zhuǎn)速越高，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率越大。

同樣道理，在相同頻率下，發(fā)動(dòng)機(jī)越大，輸出功率越大，這也是為什么柴油機(jī)個(gè)頭都比汽油大的原因，個(gè)兒大勁兒大的柴油機(jī)才能帶動(dòng)公交卡車等重型汽車。

同理，電動(dòng)機(jī)（或者說一切轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械）既要求個(gè)頭小，有要求輸出功率大，只有一個(gè)辦法——提高轉(zhuǎn)速，這也就是為什么交流電頻率不能太低的原因，因?yàn)槲覀冃枰獋€(gè)頭小但功率大的電動(dòng)機(jī)。

變頻空調(diào)也是同樣的道理，通過變換交流電的頻率，來控制空調(diào)壓縮機(jī)的輸出功率。總之，功率與頻率在一定范圍內(nèi)正相關(guān)。

再說說頻率大了會(huì)怎么樣？比如定在400Hz怎么樣？

兩個(gè)問題，一是線路和設(shè)備的損耗增加，二是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速過快。

先來講損耗，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，消耗的無功就越大，能傳遞的有功功率就越少。

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)問題是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。現(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)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到3000轉(zhuǎn)時(shí)，就能明顯感覺引擎在振動(dòng)作響了，轉(zhuǎn)到六七千轉(zhuǎn)時(shí)，你就會(huì)覺得發(fā)動(dòng)機(jī)快跳出引擎蓋了。

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)，這也是發(fā)電廠的噪音很大的原因。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，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。

綜上所述

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)速不必過高。

因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣，我們的電能就被定在在50或60Hz。

交流電網(wǎng)的頻率，是電能質(zhì)量的重要標(biāo)志之一，直接關(guān)系許多電能驅(qū)動(dòng)設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量，例如：若電流頻率由50HZ降到48HZ，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將降低4%，致使冶金、化工、機(jī)械、紡織造紙等工業(yè)的產(chǎn)量和質(zhì)量都會(huì)受到影響。而供給工廠的電能頻率是由電力系統(tǒng)決定的。

看了以上內(nèi)容，一位freesteve粉絲評(píng)論說：

美英采用英制，12進(jìn)制導(dǎo)致其采用60hz方便計(jì)數(shù)，歐洲特別是德法引領(lǐng)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)采用公制，德國機(jī)器世界出口，德國DIN標(biāo)準(zhǔn)幾乎成了世界各國標(biāo)準(zhǔn)，連一些英聯(lián)邦國家也是能采用公制計(jì)量盡量采用公制，如新加坡，澳洲，馬來西亞，或者兩者混用如印度。中國內(nèi)地習(xí)慣上采用市斤算是半公斤，而新疆歷史原因受內(nèi)地影響小，受東西歐影響大，計(jì)量采用公斤。中國上世紀(jì)工業(yè)化開始期引進(jìn)德國設(shè)備多，除了可靠，還因?yàn)楹笃鹬愕牡聡涢_拓市場(chǎng)，比老牌英法產(chǎn)品便宜，所以50hz 220V交流電成了中國標(biāo)準(zhǔn)，退到***不得不面對(duì)日拒50年局面，再加上獲得大力美援設(shè)備也是110V，60hz，所以不得不又變更標(biāo)準(zhǔn)。飛機(jī)發(fā)電機(jī)是400HZ，除高頻率功率密度大外，主要原因是早期飛機(jī)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)源來自主發(fā)動(dòng)機(jī)，如果把上萬轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸降低到3000轉(zhuǎn)，也就是50hz，減速機(jī)將非常笨重，因此400赫茲交流發(fā)電機(jī)有非常重要的重量?jī)?yōu)勢(shì)，再后來形成了標(biāo)準(zhǔn)，再改已然非常難; 和汽油車12V電源，如果改成36V,將節(jié)約大量金屬導(dǎo)線成本，但是已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)百年，沒有辦法啦！