Site Loader

Содержание

Частота тока в розетке — 50 герц. Почему?

Почему в розетке частота тока 50 герц? Понятно, что это вовсе не случайно, а закономерно. А, значит, тому должно быть какое-то объяснение. И оно действительно есть. Сразу нужно подчеркнуть, что это – стандарт для Европы, России, Украины и прочих стран (скажем, бывших республик СССР), который выглядит как 220-240 В/ 50 Гц.

Но в некоторых странах действует другой стандарт напряжения и частоты. Например, так называемый североамериканский стандарт предусматривает 110-120 В с частотой 60 Гц. Непосредственно в США – тоже 60 Гц. Но все приборы рассчитаны на обе частоты. И все потому, что в США в розетке может быть и 53 Гц, и 56,3 Гц, то есть любое значение между 50 и 60. И в Японии действуют оба стандарта.

Но все равно частота должна быть не меньше 50 Гц, иначе начнется мерцание лампочек. При более низкой частоте необходимы особенно большие, даже гигантские трансформаторы, с повышенной индуктивностью.

Из-за ёмкости и индуктивности длинных проводов возрастают потери на протяженных линиях электропередач. Все это и объясняет необходимость в таком стандарте.

И все-таки, прежде всего, ответ на этот вопрос необходимо искать в истории развития электросистем. Ранее (как, впрочем, и сейчас во многих случаях) электрогенераторы приводили в движение дизели и паровые турбины. И здесь есть такой нюанс: эти агрегаты удобно было производить из расчета на частоту вращения в районе 3000 об/мин.

А частота на выходе генератора напрямую определяется частотой вращения его ротора, как и количеством полюсов. А 3000 об/мин – это как раз 50 об/сек, то есть те самые 50 Гц, о которых мы и говорим.

В настоящее время это, вообще-то, уже не так важно – 50 Гц, 500 КГц или 10 МГц… Современные устройства способны какой угодно ток превратить в какой угодно. Однако не надо забывать, что системы электроснабжения были преимущественно спроектированы и построены в начале прошлого века. И тогда преимущества, о которых мы говорили выше, играли огромную роль.

И все электрооборудования было «заточено» именно под такие параметры питания. Мощь современной электроники, а также огромного количества работающих машин была настолько значительна, что уже не было никакого резона перестраивать систему электроснабжения.

Согласитесь, что менять то, что и так хорошо функционирует, неоправданно. Особенно, если подходить к проблеме чисто экономически. Вот почему мы привычно пользуемся стандартом в 220 В и 50 Гц. Так исторически сложилось.

Что значит 50 Гц в сети и почему важно держать частоту | ЭлектроЭнергетика

Мы привыкли, что частота переменного тока в нашей розетке 50 Гц. Некоторые знают, что в Японии и США, например, 60 Гц.

Что за герцы такие? И почему так важно удерживать частоту на заданном уровне?

В одной из прошлых публикаций я рассказывал о том, почему в энергосистемах применяется именно переменный ток.

Сегодня расскажу вам о природе его переменности.

Начнём с самой цифры — 50 Гц.

На заре электрификации, когда все привычные нам элементы электросети еще только разрабатывались, шла борьба между системами токов: постоянной и переменной.

Постоянный ток — течёт в одном направлении, переменный — меняет свое направление определённое количество раз в секунду. Количество этих изменений определяется частотой переменного тока. А измеряется частота в величине, обратной размерности времени = 1/сек.

Её назвали Герц, в честь немецкого физика.

Система переменного тока в итоге победила, как более экономически эффективная и стала широко распространяться в мире.

Основным источником света тогда были дуговые лампы или лампы накаливания. Их особенность в том, что световой поток такой лампы зависит от приложенного к ней напряжения переменного тока.

Если частота его слишком маленькая, то изменения напряжения начинают быть видны невооружённым глазом. Лампа мерцает, что очень некомфортно для зрения человека.

Сама же частота напрямую связана с угловой скоростью вращения роторов генераторов, которые вырабатывают электроэнергию на станциях.

Чем больше частота, тем выше должна быть эта скорость.

Высокие скорости вращения должны выдерживать механизмы генераторов и турбин. А еще такие скорости необходимо суметь поддержать параметрами пара, подаваемым в паровые турбины.

В начале ХХ века ни то, ни другое не было так развито, как сейчас. Не было сверхпрочных сплавов, лопатки турбин не рассчитывались на суперкомпьютерах. А пар не умели нагревать и сжимать до сверхкритических параметров.

Тогда физики-электротехники всего мира вышли на диапазон 40-60 Гц, как самый оптимальный для работы электрооборудования генераторов и потребителей.

Исторически сложилась промышленная частота энергосистем равной 50 Гц в Старом свете и 60 Гц в Новом.

Интересная ситуация в Японии, где половина страны работает на 60 Гц, а вторая половина — на 50 Гц.

Почему же так важно держать частоту в энергосистеме на заданном уровне?

Российский ГОСТ на качество электроэнергии допускает отклонение частоты в нормальном режиме всего на 0,2 Гц в обе стороны.

На сайте Системного оператора частота в Единой энергосистеме отображается на главной странице в реальном времени, как главное мерило эффективности его работы.

Дело в том, что основными электроприёмниками будь то население или промышленность, являются электродвигатели. Холодильники, стиральные машины, станки, вентиляторы, прокатные станы, намоточные агрегаты — это всё электродвигатели.

Изменение частоты в питающей сети приводит к изменению скорости вращения этих двигателей. Само по себе это нарушает технологические процессы, что может приводить к массовому браку на производстве.

Особенно чувствительны к этому промышленники, производящие рулоны или мотки чего бы то ни было: пищевая плёнка, силовые кабели и т.д.

Кроме нарушения технологического процесса, нарушается работа самого электродвигателя — изменяется рабочий ток и напряжение, условия охлаждения, момент на валу.

Всё это создаёт условия для аварийного выхода электродвигателя из строя. На нефтехимических производствах это приводит к остановке целого завода и необходимости неделями вычищать застывший продукт, а то и менять технологическую линию полностью.

Поэтому Системный оператор так пристально следит за стабильностью частоты в энергосистеме.

А мы привыкли к 50 Гц, как величине постоянной, несмотря на переменность тока и напряжения.

…………………………………………………

Нажмите, пожалуйста, палец вверх — это поможет Дзену показать вам больше статей, похожих на эту

Интересные факты. Почему используется стандарт частоты тока в 50 Герц

В отрасли электроэнегетики, для того, чтобы передать и распределить электрический ток, используются одинаковые стандарты частоты, которые составляют 50 или 60 Гц. Это, действительно, отнюдь не случайно. Так, например, в нашей стране, СНГ и странах Европы используются единые правила: ток в 220-240 Вольт частотой 50 Гц. На американском континенте принят стандарт в 110-120 Вольт частотой 60 Гц. Откуда же берутся эти величины. Давайте разберемся.

История

Для начала, вспомним, как всё было. Еще во второй половине ХХ века многие ученые из разных стран активно изучали принцип работы электричества, получали практический опыт, каким образом его можно будет использовать в быту и производственной деятельности человека. Так, всем известный ученый-изобретатель Томас Эдисон сделал первую электрическую лампочку и открыл новый век – век электрификации. Это привело к строительству электростанций (в частности, сначала в США), где использовался постоянный ток.
Отметим, что первые лампочки светились электрическим разрядом, который горел на воздухе. Зажигание происходило между двумя угольными электродами, именно поэтому такие лампы назывались дуговыми. Начало было положено и именно благодаря этим шагам, ученые-экспериментаторы поняли, что если использовать ток в 45 вольт, то дуга становится более устойчивой, но при этом не такой безопасной. Чтобы получить безопасный вариант, использовался резистивный балласт, на котором в процессе эксплуатации лампочки падало приблизительно 20 Вольт.

Достаточно длительное время в обиходе применялось напряжение постоянного типа, величиной в 65 Вольт. Немного позже его повысили до 110 В, чтобы была возможность включить в сеть несколько (две) последовательно соединенных ламп.
Ученый Томас Эдисон уверенно считал, что именно постоянный ток лучше переменного. Его устройства – генераторы – какое-то время подавали в сеть именно такой ток. Как выяснилось, такой способ использования был очень затратным и невыгодным из-за необходимости применения большого количества проводниковой продукции, а также их трудоемкой прокладки. При этом, потеря электроэнергии в процессе передачи была колоссальной.
Позднее стали использовать систему постоянного тока — 3-х проводную в 220 Вольт, где были две параллельные линии по 110 В. Как выяснилось, экономически данный вариант электрификации не улучшил общего положения дел.
Никола Тесла уже через несколько лет представил миру свои уникальные работы, в частности, генератор переменного тока, что сработало в верном направлении и позволило, благодаря его же идеям, значительно снизить затратную часть при передаче электроэнергии. При этом, во много раз выросла эффективность её передачи, когда большое напряжение могло проходит без значительных потерь огромные расстояния. Как показала практика, переменный ток Теслы значительно превосходил по всем параметрам постоянный Эдисона.
Трансформаторы, состоящие из железа, на каждой из трех фаз понижают высокое напряжение до значения 127 В. Потребитель получает его в виде переменного тока. Генераторы переменного тока оснащены роторами, которые вращались с частотой более чем 3000 об/мин. Они приводились в движение водой или паром. Как результат, работающие лампы не мерцали, а значит и асинхронные двигатели могли качественно выполнять поставленную задачу (выполняя номинальные обороты). Трансформатор при этом повышал и понижал напряжение электричества до нужной величины.
На территории наших стран до середины 60-х годов ХХ столетия, напряжение в сетях было на уровне 127 Вольт. И уже позже, когда производственные мощности значительно выросли, данный показатель был поднят до привычного нам сегодня значения в 220 Вольт.
Ученый Долив-Добровольский, исследовавший переменный источник, предложил использовать для передачи электроэнергии, синусоидальный ток. Также он внес предложение применять частоту в 30-40Гц. Оптимальными для работы оборудования и приборов оказались 50 Гц на территории наших стран и Европы, а в США применяют частоту 60 Гц.
Двухполюстные генераторы переменного тока характеризуюся частотой вращения в 3000-3600 об/мин. Именно такая работа дает в результате частоты 50-60 Гц. Такие показатели нужны и для нормальной работы генератора.
Конечно, на сегодняшний день можно значительно увеличить частоту передачи электроэнергии. Это привело бы к очень большой экономии использования кабельно-проводниковой продукции. Однако, на всей планете инфраструктура выстроена и является приспособленной именно к этим, давно знакомым нам величинам, что касается любых генераторов тока на атомных электростанциях. Так что, вопрос глобального изменения системы передачи и дальнейшей коммутации электроэнергии относится больше к еще далекому будущему и сегодня ток 220 Вольт и 50 Гц является общепринятым стандартом.

Автор: МЕГА КАБЕЛЬ

50 Герц что это значит – Тарифы на сотовую связь