Kategorie: Vybrané články » Zajímavá fakta
Počet zobrazení: 81420
Komentáře k článku: 14

Proč je v elektroenergetice zvolen frekvenční standard 50 Hz

 

Proč byly dodnes v energetickém průmyslu pro přenos a distribuci elektřiny vybrány a nadále akceptovány frekvence 50 a 60 Hz? Už jste o tom někdy přemýšleli? Ale to není vůbec náhoda.

Frekvence 50 Hz

V zemích Evropy a SNS je přijata norma 220-240 voltů 50 Hz, v severoamerických zemích a USA - 110-120 voltů 60 Hz a v Brazílii 120, 127 a 220 voltů 60 Hz. Mimochodem, přímo v USA se občas může na výstupu objevit 57 nebo 54 Hz. Odkud tato čísla pocházejí?

Podívejme se na příběh, abychom pochopili toto téma. V druhé polovině 19. století vědci z mnoha zemí světa aktivně studovali elektřinu a hledali pro ni praktické aplikace. Thomas Edison vynalezl svou první žárovku, čímž zavedl elektrické osvětlení. Byly postaveny první stejnosměrné elektrárny. Začátek elektrifikace v USA.

Proč je v elektroenergetice zvolen frekvenční standard 50 Hz

První lampy byly obloukem, zářily elektrickým výbojem, který hořel pod širým nebem, zapálený mezi dvěma uhlíkovými elektrodami. Experti té doby rychle zjistili, že oblouk se stal stabilnějším při 45 voltech, avšak pro bezpečné zapálení byl sériově zapojen odporový předřadník s lampou, na kterou během provozu lampy kleslo asi 20 voltů.

Takže po dlouhou dobu bylo aplikováno konstantní napětí 65 voltů. Poté byla zvýšena na 110 voltů, takže dvě obloukové lampy mohly být připojeny k síti současně.

Thomas Edison

Edison byl fanatickým zastáncem stejnosměrných systémů a Edisonovy DC generátory zpočátku pracovaly takhle a dodávaly 110 V DC spotřebitelským sítím.

Technologie DC Edison však byla velmi, velmi nákladná, ekonomicky nerentabilní: bylo nutné položit spoustu silných drátů a přenos z elektrárny ke spotřebiteli nepřekročil vzdálenost několika set metrů, protože přenosové ztráty byly obrovské.

Později byl zaveden třívodičový 220 voltový stejnosměrný systém (dvě paralelní vedení po 110 voltech), ale situace týkající se účinnosti takového přenosu se výrazně nezlepšila.

Nikola Tesla

Později Nikola Tesla Vyvinul své vlastní, zcela inovativní alternátory a zavedl nákladově efektivní systém pro přenos elektřiny při vysokém napětí několik tisíc voltů a elektřinu bylo možné přenášet tisíce metrů, přenosové ztráty se desetkrát snížily. Edisonův přímý proud nemohl obstát v konkurenci s Teslovým střídavým proudem.

Transformátory na železe snížily vysoké napětí na 127 voltů v každé ze tří fází a dodávaly jej spotřebiteli ve formě střídavého proudu. Během provozu alternátorů poháněných parou nebo padající vodou se jejich rotory otáčely s frekvencí 3000 ot / min a ještě více.

To umožnilo lampám neblikat, asynchronní motory fungovaly normálně, vydržely jmenovité rychlosti, a transformátory přeměňovaly elektřinu, zvyšovaly a snižovaly napětí.

Generátor Dolivo-Dobrovolsky

Mezitím v SSSR zůstalo napětí sítí až do 60. let na úrovni 127 voltů, poté se s růstem výrobních kapacit zvýšilo na 220 voltů, které jsou nám dnes známy.

Dolivo-Dobrovolsky, jako Tesla, který studoval možnosti střídavého proudu, navrhl použití sinusového proudu pro přenos elektrické energie a navrhl nastavit frekvenci v rozsahu od 30 do 40 Hz. Později konvergovali na 50 hertzů v SSSR a na 60 hertzů v USA. Tyto frekvence byly optimální pro střídavé zařízení, které fungovalo v mnoha továrnách.

Moderní alternátor

Frekvence rotace bipolárního alternátoru je 3000 nebo maximálně 3600 otáček za minutu a během generování dává pouze frekvence 50 a 60 Hz. Pro normální provoz alternátoru by měla být frekvence alespoň 50-60 Hz. Průmyslové transformátory snadno převádějí střídavý proud dané frekvence.

Dnes je v zásadě možné zvýšit frekvenci přenosu elektrické energie na mnoho kilohertz, a tak ušetřit na materiálech vodičů v přenosových vedeních, infrastruktura však zůstává přizpůsobena specificky na proudovou frekvenci 50 Hz, původně byla navržena po celém světě, generátory v jaderných elektrárnách rotují se stejným při rychlosti 3 000 ot / min mají stále stejný pól. Proto je úprava systémů výroby energie, přenosu a distribuce věcí vzdálené budoucnosti. To je důvod, proč 220 voltů 50 hertzů zatím zůstává naším standardem.

Viz také na e.imadeself.com:

  • Proč v různých zemích je napětí a frekvence v elektrické síti ...
  • Který proud je nebezpečnější, přímější nebo střídavější?
  • Jak rozlišit indukční motor od stejnosměrného motoru
  • Co je to dynamo stroj. První generátory stejnosměrného proudu
  • Jak určit rychlost otáčení elektrického motoru

  •  
     
    Komentáře:

    # 1 napsal: | [citovat]

     
     

    Dobré odpoledne
    Díky za článek. Tuto otázku mě zajímalo a dnes jsem dostal vyčerpávající odpověď.
    Existuje však několik otázek:
    Jak pracná je frekvence transformace?
    Proč „celosvětově“, pokud se evropské a americké standardy liší?
    A konečně existuje spousta napájecích zdrojů při 50/60 Hz. Který elektrický spotřebič ještě nemůže mít dvojí standardy?

     
    Komentáře:

    # 2 napsal: | [citovat]

     
     

    V zásadě je vše v pořádku, ale pokud vezmeme v úvahu skutečnost, že není ekonomicky proveditelné přenášet střídavý proud se zvýšenou frekvencí na dlouhé vzdálenosti kvůli ztrátám způsobeným kapacitní složkou elektrického vedení, bylo by to věrohodnější vysvětlení. Snížení frekvence opět přináší značné náklady spojené s nárůstem velikosti a samozřejmě náklady na materiál při výrobě zařízení.

     
    Komentáře:

    # 3 napsal: host | [citovat]

     
     

    Všechno z toho, že nebylo možné zvýšit napětí pro přenos energie na dálku - transformátory pracují na střídavý proud. V té době to bylo jediné správné rozhodnutí.

     
    Komentáře:

    # 4 napsal: | [citovat]

     
     

    Pokud jde o Dolivo-Dobrovolského --- tento „technický inovátor“ pracoval pro Edisona, který ukradl (neplatil) Teslovy patenty na část vybavení dvoufázového střídavého systému .... zatímco Tesla sám tomu hrozil vážným soudem ... Edison viděl jak se peníze vznášely do společnosti Westinghouse (zlepšovací práce pokračovaly), nepřicházely s ničím lepším a patentovaly třífázový současný systém ..... s nejprimitivnějšími úpravami dvoufázového systému .. Dolivo-Dobrovolsky provedl modifikační práce, které stály všechno přesně 30% na spotřební materiál a nemá absolutně žádný přínos, kromě přídavného drátu a složitosti designu. Bylo to provedeno v Evropě, kde bylo málo stejnosměrných vedení pro dva dráty, na rozdíl od Ameriky, kde už byly všude a Tesla vyvíjel dvoufázový systém se zemí pouze za účelem jejich použití.

     
    Komentáře:

    # 5 napsal: Alex gal | [citovat]

     
     

    "Pro normální provoz alternátoru musí být frekvence alespoň 50-60 Hz."

    Proč je to tak? Generátor nezajímá, jakou frekvenci bude rozdávat.

    Článek říká hodně správně, v naprosté jasnosti není důvod, proč se používá 50 Hz.

    Ve skutečnosti je však vše velmi jednoduché, ale článek to neříká. Parní stroje ve skutečnosti nemohou pracovat při rychlosti 3000 ot / min, maximálně 100-200 ot / min. Při takové frekvenci pracoval první z nich a zvyšoval rychlost pomocí reduktorů pásů. Nebudete tam moc vychovávat.A protože střídavá frekvence přímo závisí na počtu otáček f = n / 60 pro jeden pár pólů, zatímco bylo technicky obtížné získat vysoké otáčky, byla proto frekvence zvolena co nejnižší. A protože 3000 otáček za minutu nebylo možné dosáhnout, zvýšili počet párů pólů generátoru. Takový generátor, například s 8 póly, byl postaven již v roce 1878. Vydal 40 Hz z parního stroje, za to se točí až 600 otáček přes reduktor pásu.

    To znamená, že jde o příklad obtížnosti získání vysokofrekvenčního napájecího napětí. Nyní proč ne 30, ne 40, ale 50 nebo 60 Hz.

    Všechno je jednoduché. Máte pravdu, že prvními spotřebiteli těchto generátorů byly žárovky. Navrhovaná frekvence 30-40 Hz způsobila nepříjemné a nápadné pulsace osvětlení. Při 50 Hz byly pulzace již sotva patrné, výše - byly potíže se zvyšováním rychlosti hřídele generátoru nebo s technickou konstrukcí vinutí generátoru (počet jeho pólů). Něco takového.

     
    Komentáře:

    # 6 napsal: Maxim | [citovat]

     
     

    Zvýšení frekvence vede ke zvýšení ztrát kapacity a indukčnosti + radiové emise. Jen na stejnosměrném proudu minimální ztráty. Kilohertz drive oh Pochybuji, jak to bude pískat na to bude už 110kV zajímavé.

     
    Komentáře:

    # 7 napsal: Jnsx | [citovat]

     
     

    Ale v ideálním případě pro oči, lepší frekvence je 100 Hz? Nebo se mýlím při porovnání frekvence blikajícího světla s frekvencí monitoru. Ale pokud žárovka při 50 Hz bliká trochu vseravno, pak při 60 bliká méně a při 100 Hz bude pěkné čisté i světlo? A celý problém jsou náklady?

     
    Komentáře:

    # 8 napsal: Kitaro | [citovat]

     
     

    Jako obvykle je každý uveden v omyl. Podívejte se, jak se nabíječky pracující na vyšších frekvencích snížily. Zdroje energie, střídače a další zařízení jsou sníženy zvýšením frekvence sítě. Nejen, že při určitých frekvencích člověk necítí průchod proudu skrz své tělo. O možnostech zvýšených frekvencí můžete říci mnohem více ...

     
    Komentáře:

    # 9 napsal: Konoplyov | [citovat]

     
     

    Globální ekonomika, a tím i civilizace, bude zachráněna decentralizací a autonomií výroby energie na klastrové úrovni 20–200 metrů. Současně by generátor o výkonu 5 kW neměl být dražší než jednoduchý mobilní telefon s tlačítky, výjimkou je průmyslový spotřebitel.

     
    Komentáře:

    # 10 napsal: Ratibor | [citovat]

     
     

    Článek od zlého. Jen přiznávejte, že vysoká frekvence není pro buržoazní kapitalisty přínosná, protože ztráty v sítích zmizí, lidé nebudou šokováni a nebude třeba budovat jaderné elektrárny a tepelné elektrárny ani platit za světlo. A 50 Hz je velmi škodlivé pro lidský mozek, je to fakt. Lidé by se měli koupat v energii a žít bohatě, ale služebníci javy to neumožňují.

     
    Komentáře:

    # 11 napsal: Konstantin | [citovat]

     
     

    Článek se netýká nic, hlavní myšlenky: no, stalo se. Všechny hlavní informace jsou v komentářích ((((
    Přidám ještě jednu: v rovinách se používá zvýšená frekvence vnitřní sítě = 400 Hz, výhoda: kompaktní zařízení. Mnoho zařízení stále potřebuje konstantní proud a k nápravě 400 Hz je zapotřebí mnohem méně kondenzátorů než k nápravě 50/60 Hz

     
    Komentáře:

    Napsal # 12: Serzhik | [citovat]

     
     

    Nesrovnávejte spotřební zařízení (nabíjecí) a přenosová vedení. Přenos takového vysokofrekvenčního (stovky kilohertz) napětí přes dráty bez jakýchkoli obrovských ztrát nebude úspěšný.

     
    Komentáře:

    # 13 napsal: Pavel | [citovat]

     
     

    Frekvence 50 Hz v domácích elektrických sítích byla zvolena pravděpodobně kvůli skutečnosti, že se všude používaly žárovky a jejich tepelná setrvačnost umožňuje, aby se frekvence aplikovala až na přibližně 25 Hz (při nižší frekvenci se znatelně projeví pulsace světla). Toto je dolní práh. To nejlepší souvisí s technickými schopnostmi generátorů.

     
    Komentáře:

    Napsal # 14: Anonymní | [citovat]

     
     

    Ve skutečnosti vám třífázový systém umožňuje uspořádat jednoduchý a účinný elektrický pohon, na rozdíl od jednofázového (nikoli dvoufázového!), Vyžadujícího kondenzátory s fázovým posunem a nízkou účinnost.

    V letectví se používá frekvence 400 Hz kvůli přítomnosti specifických spotřebitelů - horizontů a gyro-vertikálů, jejichž setrvačníky se musí otáčet na vysoké frekvenci, což zajišťují asynchronní elektromotory napájené z takové sítě.