50Hz是电力系统稳定运行所必须的,因此成为了国际标准。50Hz的源头是欧洲,而北美和部分南美洲采用60Hz。
电力系统的起源可以追溯到19世纪末。最初,备受争议的是电力系统应采用直流还是交流。当时,由于发电机的技术限制,直流输送距离很短。为了增加输送距离,提高电压是必须的,但电压过高会导致电流过大,增加输送损耗,而造成电路不稳定。因此,交流电成为了首选方案。
电力工业的发展也促进了50Hz的推广。1926年,欧洲电力系统国际会议将50Hz确定为标准电网频率。这一决定被广泛认同,作为国际标准一直沿用至今。与此同时,60Hz已成为北美地区标准频率。
此外,欧洲的电源频率受欧洲的照明电压标准影响。早期的灯泡是使用交流电源,控制对电压的要求比较严格。因为在欧洲,电源频率较低,频率降低后,电压发生变化比较小,因此,50Hz成为良好的频率选择。
制造电机和变压器等电力设备时,需要考虑生产成本。为了更好地利用炼铁、冶金和机械工业等传统优势,欧洲电气设备制造商成立了EuropElectro,在制定电气设备的技术标准时,将50Hz作为优先选择。
随着50Hz的标准化,发电机、变压器、电动机等设备可以被制造商批量生产,因为这些设备都是基于50Hz频率的电气设备。
频率对电力系统的影响是显著的。因为交流电的实质是定向施加的频率变化的电场和磁场。在电网稳定运行时,所有设备需要在同样的频率下耗电,而频率稳定度的好坏决定电能质量的优劣。
对于工业和家庭用户而言,电能质量甚至比电能本身更重要。在不稳定的电力系统中,电气设备的寿命会大大缩短,运行成本也会提高。这也是为什么设备制造商将为电网的频率设定一个标准是如此重要的原因。