Miért választották az 50 hertes frekvenciastandardot az energiaiparban

Miért manapság az energiaiparban a villamosenergia-átvitel és -elosztásban mindenhol megválasztották az 50 és 60 Hz frekvenciákat, és továbbra is elfogadták őket? Gondolt már valaha erre? De ez egyáltalán nem véletlen.

Európa és a FÁK országaiban a szabványos 50 Hz-es 220–240 V feszültséget, az észak-amerikai országokban és az Egyesült Államokban 110–120 V 60 Hz-es, Brazíliában pedig 120, 127 és 220 V 60 Hz-es frekvenciát fogadnak el. By the way, közvetlenül az Egyesült Államokban, néha, mondjuk, néha 57 vagy 54 Hz jelenhet meg a kimeneten. Honnan származnak ezek a számok?

Forduljunk a történethez, hogy megértsük ezt a témát. A 19. század második felében a világ számos országának tudósai aktívan tanulmányozták az elektromosságot és gyakorlati alkalmazásokat kerestek rá. Thomas Edison feltalálta első izzóját, ezáltal bevezetve az elektromos világítást. Az első DC erőművek épültek. Az elektrifikáció kezdete az USA-ban.

Az első lámpák ívesek voltak, és a szabadban égő elektromos kisüléssel világítottak, két szén elektróda között meggyújtottak. Az akkori kísérletezők gyorsan rájöttek, hogy az ív 45 V feszültséggel stabilizálódik, ám a biztonságos meggyújtás érdekében ellenállásos előtéttel sorba kapcsolták a lámpát, amelyre körülbelül 20 V esett a lámpa működése közben.

Tehát hosszú ideig állandó volt volt, 65 voltos feszültség. Ezután 110 voltra növelték, így két ívlámpát egyszerre lehet csatlakoztatni a hálózathoz.

Edison a DC rendszerek fanatikus támogatója volt, és az Edison DC generátorok kezdetben így működtek: 110 V DC-t tápláltak a fogyasztói hálózatokba.

Az Edison DC technológiája azonban nagyon, nagyon költséges, gazdasági szempontból veszteséges volt: sok vastag vezetéket kellett fektetni, és az erőműtől a fogyasztó felé történő átvitel nem haladta meg a több száz méter távolságot, mivel az átviteli veszteségek óriási voltak.

Később bevezettek egy háromvezetékes, 220 voltos DC rendszert (két párhuzamos, egyenként 110 voltos vonal), de az ilyen átvitel hatékonyságának helyzete nem javult jelentősen.

később Nikola Tesla Fejlesztette ki saját, teljesen innovatív generátorait, és bevezette egy költséghatékony rendszert a több ezer feszültségű magas feszültségű villamosenergia-továbbításhoz, és az elektromos áram több ezer méterre továbbítható, az átviteli veszteségek több tízszer csökkentek. Edison egyenáramja nem bírja el a versenyt a Tesla váltakozó áramával.

A vason lévő transzformátorok a magas feszültséget 127 V-ra csökkentették mindhárom fázisban, váltakozó áram formájában szolgáltatva a fogyasztót. Gőz vagy eső víz által generált generátorok működése közben a forgórészük legalább 3000 fordulat / perc frekvenciával forog.

Ez lehetővé tette a lámpák nem villogását, az aszinkron motorok normál működését, a névleges sebesség ellenállását, a transzformátorok pedig a villamos energia átalakítását, a feszültség növelését és csökkentését.

Időközben a Szovjetunióban a hálózatok feszültsége a 60-as évekig 127 volt volt, majd a termelési kapacitások növekedésével 220 voltra emelték, amivel már ismertünk.

Dolivo-Dobrovolsky, akárcsak Tesla, aki a váltakozó áram lehetőségeit vizsgálta, szinuszos áram használatát javasolta az energiaátvitelhez, és javasolta a frekvencia 30 és 40 Hz közötti tartományba állítását. Később 50 Hz-en konvergáltak a Szovjetunióban és 60 Hz-en az Egyesült Államokban. Ezek a frekvenciák a sok gyárban működő váltóáramú készülékeknél voltak optimálisak.

A bipoláris generátor forgási frekvenciája 3000 vagy legfeljebb 3600 fordulat / perc, és csak 50 és 60 Hz frekvenciákat ad a generáció során. A generátor normál működéséhez a frekvencia legalább 50–60 Hz legyen. Az ipari transzformátorok könnyen átválthatják egy adott frekvencia váltakozó áramát.

Manapság elvileg lehet növelni az elektromos áram átvitelének frekvenciáját sok kilohertzre, és így megtakarítani az energiaátviteli vezetékekben lévő vezetékek anyagait, azonban az infrastruktúra továbbra is kifejezetten 50 Hz-es áramra van adaptálva, eredetileg az egész világon tervezték, hogy az atomerőművekben lévő generátorok ugyanazzal a forgással járnak. 3000 ford / perc sebességgel még mindig ugyanaz a póluspár. Ezért az energiatermelő, átviteli és elosztó rendszerek módosítása a távoli jövő kérdése. Ez az, amiért a 220 V-os, 50 Hz-es frekvencia marad eddig a mi szabványunk.

Comments

[#1]

Jó napot
Köszönöm a cikket. Érdekelt ez a kérdés, és ma kimerítő választ kaptam.
De van néhány kérdés:
Mennyire fárasztó a frekvenciaátalakítás?
Miért "világszerte", ha az európai és az amerikai szabványok eltérnek?
És végül, nagyon sok az 50/60 Hz-es tápegység. Melyik elektromos készüléknek még nem lehet kettős mércéje?

[#2]

Elvileg minden rendben van, de ha figyelembe vesszük azt a tényt, hogy gazdaságilag nem lehetséges a megnövekedett frekvencia váltakozó áramát nagy távolságokon átadni az elektromos vezetékek kapacitív alkotóeleme által okozott veszteségek miatt, ez valószínűbb magyarázat lenne. A frekvencia ismételt csökkentése jelentős költségekkel jár a méret növekedésével, és természetesen anyagköltségekkel jár a berendezések gyártása során.

[#3 vendég]

Mindent attól a ténytől kezdve, hogy nem volt lehetséges megemelni a feszültséget, hogy a tápfeszültséget távolságokon átadják - a transzformátorok váltakozó árammal működnek. Abban az időben ez volt az egyetlen helyes döntés ..

[#4]

Ami a Dolivo-Dobrovolsky-t illeti -, ez a "mérnök-újító" Edisonnak dolgozott, aki ellopta (nem fizetett) a Tesla szabadalmait egy kétfázisú váltóáramú rendszer felszerelésének részéért .... míg Tesla maga egy komoly bírósági úton fenyegette ... Edison látta hogy a pénz elrepült a Westinghouse cég felé (a fejlesztési munka folytatódott), nem jött fel valami jobb, és szabadalmaztatott egy háromfázisú áramellátó rendszert ..... a kétfázisú rendszer legeredményesebb módosításaival .. Dolivo-Dobrovolsky elvégezte a módosítási munkát, amely mindent elköltött pontosan 30% a fogyóeszközöknél, és nincs különösebb haszon, kivéve az extra huzalt és a kialakítás bonyolultságát. Erre Európában került sor, ahol kevés DC vezeték volt két vezetékhez, ellentétben Amerikával, ahol már ott voltak mindenhol, és a Tesla kétfázisú rendszert fejlesztett ki, földi felhasználással, csak felhasználásuk céljából.

[#5 Alex gal]

"A generátor normál működéséhez a frekvencia legalább 50-60 Hz legyen"

Miért van ez így? A generátort nem érdekli, hogy milyen frekvenciát ad ki.

A cikk sokat helyesen mond, teljes érthetőséggel nincs ok arra, hogy miért használják az 50 Hz-et.

De valójában minden nagyon egyszerű, de a cikk nem mondja el. Valójában a gőzgép nem képes 3000 fordulat / perc sebességgel, legfeljebb 100-200 ford / perc sebességgel működni. Ilyen frekvencián az első működött, növelve a sebességet az öv reduktorokkal. Nem fogsz sokat emelni ott.Mivel az AC frekvencia közvetlenül az f = n / 60 fordulatok számától függ egy póluspáron, míg technikailag nehéz volt nagy fordulatszámot elérni, ezért a frekvenciát a lehető legkisebbre választottuk. Mivel a 3000 fordulat / perc nem volt elérhető, növelték a generátor pólusszámát. Egy ilyen generátort, például 8 pólusú, 1878-ban építettek. 40 GHz-et adott ki egy gőzgépből, ezért 600 fordulatot forgat egy öv reduktoron keresztül.

Vagyis ez egy példa a nagyfrekvenciás tápfeszültség elérésének nehézségeire. Most miért nem 30, nem 40, hanem 50 vagy 60Hz.

Minden egyszerű. Igaza van, hogy ezeknek a generátoroknak az első fogyasztói az izzók voltak. A javasolt 30–40Hz frekvencia kellemetlen és észrevehető megvilágítási impulzusokat okozott. 50 Hz frekvencián a pulzációk már alig észrevehetők voltak - nehézségek merültek fel a generátortengely sebességének növelésével vagy a generátortekercs műszaki kialakításával (pólusszámával). Valami ilyesmi.

[#6 alapelv]

A frekvencia növelése a kapacitás és az induktivitás + rádiókibocsátás veszteségeinek növekedéséhez vezet. Csak az egyenáram vonalánál, minimális veszteségek. Kilohertz vezetni ó, kétlem, hogy nyikorog-e már 110kV-os érdekes.

[#7 Jnsx]

De a szem számára ideális a jobb frekvencia 100Hz? Vagy tévedek, amikor összehasonlítom a villogó fény frekvenciáját a monitor frekvenciájával. De ha az 50Hz-es villanykörte egy kicsit vseravno-t villog, akkor 60-nál kevésbé villog, és 100Hz-en egy szép tiszta, egyenletes fény lesz? És az egész probléma a költségek?

[#8 Kitaro]

Mint általában, mindenkit megtévesztenek. Nézze meg, hogyan csökkent a magasabb frekvencián működő töltők. A hálózati frekvencia növelésével csökkenthetők a tápegységek, inverterek és egyéb eszközök. Nem csak, hogy bizonyos frekvenciákon az ember nem érzi az áram átjutását a testén. Sokkal többet mondhat a megnövekedett frekvencia lehetőségeiről ...

[#9 Konoplyov]

A globális gazdaságot és ennek következtében a civilizációt megmentjük az energiatermelés decentralizációja és autonómia révén a 20-200 millió klaszter szintjén. Ugyanakkor az 5 kW-os generátor nem lehet drágább, mint az egyszerű gombokkal ellátott mobiltelefon, kivétel az ipari fogyasztó.

[#10 Ratibor]

Cikk a gonoszról. Csak elismerjük, hogy a magas frekvencia nem kedvez a burzsoá kapitalistáknak, mivel a hálózatok veszteségei eltűnnek, az emberek nem lesznek sokkolták, és nincs szükség atomerőművek és hőerőművek építésére, és nem kell fizetni a fényért. És 50 Hz nagyon káros az emberi agyra, ez tény. Az embereknek energiát kell fürödniük és gazdagon élniük, ám a java szolgái ezt nem engedik meg.

[#11 Konstantin]

A cikk semmiről szól, a fő gondolat: nos, ez történt. Az összes fő információ a megjegyzésekben található (((
Még egy dolgot hozzáteszek: síkban a belső hálózat megnövekedett frekvenciája = 400 Hz, előnye: kompakt felszerelés. Sok eszköznek továbbra is állandó áramra van szüksége, és sokkal kevesebb kondenzátorra van szükség a 400Hz-es egyenirányításhoz, mint az 50 / 60Hz-es egyenirányításhoz.

[#12 Serjik]

Ne hasonlítsa össze a fogyasztói berendezéseket (töltőkészülékeket) és az átviteli vezetékeket. Ilyen nagyfrekvenciás (több száz kilohertz) feszültség vezetékekkel történő továbbítása hatalmas veszteségek nélkül nem lesz sikeres.

[#13 Paul]

A háztartási elektromos hálózatokban az 50 Hz-es frekvenciát választották, valószínűleg annak köszönhető, hogy az izzólámpákat mindenütt használják, hőtehetetlenségük lehetővé teszi a frekvencia kb. 25 Hz-ig történő alkalmazását (alacsonyabb frekvencián a fény pulzációja észrevehető). Ez az alsó küszöb. Nos, a legfontosabb a generátorok műszaki képességeivel kapcsolatos.

[#14 névtelen]

Valójában egy háromfázisú rendszer lehetővé teszi egy egyszerű és hatékony elektromos hajtás megszervezését, szemben az egyfázisú (nem kétfázisú!) Fázisváltó kondenzátorokkal és alacsony hatékonysággal.

A repülésben 400 Hz-es frekvenciát használnak bizonyos fogyasztók - horizontális és giroszkópos - jelenlétének köszönhetően, akiknek a lendkeréknek magas frekvencián kell forogniuk, amelyet egy ilyen hálózatból táplált aszinkron elektromos motorok biztosítanak.