我们分三个方面来讨论这个问题。
美国,日本都是多个基础电压的。
做过电源的工程师都知道,只做国内产品是多么幸福啊。230Vac电压,顶天做到185~265Vac就好了,不高不低,啥都好做。
最讨厌美国的,高到277,低到110,算上安全电压,需要的是85~305Vac的电压范围。PFC做400V已经不够了,需要做到430+,那普通的450V电解就余量不够了,需要500V,这不是大通货,价高、周期长。母线电压高了,同样的拓扑,效率就低了,发热大了,散热片就大了。一切成本都高了。
2. 输电
60Hz的电网比50Hz电网效率高?可能我们学的不是同一个物理。我学的物理告诉我:任何传输介质都是有电抗的,频率越高,感抗越高,无功损耗越大。另外,线损和电压的平方成反比,110V输电的线损是220输电线损的4倍。所以,长距离输电用的是特高压直流输电。
3. 发电侧
---------20180613更新------
评论区有说到多极发电机的,查了下资料。发电机的转速和磁极对数p、电网频率f有关,具体就是转速n=f*60/p,在电网频率一定的情况下,磁极对数p越大,转速越低。但是,磁极对数大了,则体积大、成本高、效率低、控制复杂。所以,只要转速能够达到要求,都采用小磁极对数,火电厂汽轮机转速高,一般都采用隐极式的一对极,所以火电厂发电机转速是3000rpm。而水电站转速低,比如三峡电站左岸水轮机组的转速只有75rpm,但他的磁极对数有40对之多。
在目前中国以火力发电为主的情况下,我的原答案虽考虑不周,但并不是太影响结论。
------以下原答案------
这个方面我不太懂,随便说说,懂的人补充。
50Hz的电网,发电机转速是50*60=3000rpm,这个速度不高不低,和60Hz的3600转没多大差别,但要是再高上去,比如达到10000转,我猜想效率可能会降低,毕竟,很多时候摩擦力和速度的平方成正比的。
飞机上的电网频率是400Hz,这一方面是因为飞机发动机转速太快,另外,频率高点可以显著降低器件尺寸,这对于飞机这个对重量极度敏感的存在还是很有必要的。
说了这么多,其实最重要的是,一个国家使用什么电网标准,这除了技术原因之外,更多的是历史遗留啊。美国电网可以说是被历史遗留给害惨了的典型。他们国家是第一个建成电网的,那时候用的就是特斯拉的110V/60Hz,后来发现工业上也这么用,实在太亏了,就加了个了277v的工业电网。
我们国家的电网是建国后建立的,历史遗留问题就比较少了,可以统一考虑,用220v/50hz的。
有机会,大家用示波器看看我们国家的电网波形,那叫一个完美的正弦波啊。而且永远是230Vac,不多不少。再看看隔壁三哥的电网,号称是220V的,低能到60V,高能到300V。别问我怎么知道的,三哥的电源订单我们接的都是胆战心惊啊!!!
-----------------20180710更新-------------------
评论区好多不知道三相电和单相电区别的,我简单说一下。
以我国为例。
发电厂发出来的都是三相电,A、B、C是相位差120度的三个正弦波电压。O是零点,而220V就是ABC中任意一相到零点之间的电压。所以,我们经常说火线/零线。火线就是任意一个相线,零线就是零点。
而380V是指的两个相线之间的电压,简单三角函数计算就可以知道了,是381V(简称380V)。
一般民用都是单相电,用三根线:一根火线,一根零线,一根地线(小电器一般没有)。
工业用三相电,用5根线:三根火线,一根零线,一根地线。
民用电在进户之前,也是三相电,大家分着用三相,甲用A相,乙用B相,丁用C相。
理论上来说,如果ABC三相完全平衡的话,那零点就没有电压。所以尽量要做到三相平衡,但基本达不到,零线上只是号称零电压,还其实是有电压的,千万不要摸啊,会死人的。
为啥工业用三相电? 三相电带电机运行更平顺,力量也大。
民用为啥不用三相电? 电压高,太危险。