Чому комунальні підприємства постачають частотою 50/60 Гц?

Мене просто вразило, що комунальні компанії в усьому світі постачають вітчизняних користувачів на 50/60 ГГц. Його можна було вибрати 10 Гц або 100 Гц ... як би там не було

Чи було обрано випадково 50/60? Чи задіяне якесь обґрунтування (ефективність, легше побудувати / контролювати тощо) для обмеження внутрішньої подачі на 50/60 Гц?

Іншими словами, якщо я розробляв енергосистему, чому б я вибрав 50/60 Гц замість якоїсь іншої частоти?

60 Гц - результат інженерних компромісів, я думаю, що здійснив чи вплинув Ніколай Тесла. Він був одним із ранніх прихильників розповсюдження АС, призначений Едісону, який хотів розповсюджувати постійний струм. Компроміс пов'язаний з необхідними розмірами машин і трансформаторів, які зменшуються з більшою частотою, і деякими втратами, які збільшуються з частотою. Я пам'ятаю, як читав, що деяке ретельне дослідження вирішило вибрати 60 Гц.

З іншого боку, 50 Гц був пов'язаний з маркетингом. Був німецький виробник обладнання електромереж, який хотів виділити себе і зумів досягти 50 Гц, що просунувся через стандарт в Німеччині, а потім і на більшій частині Європи. Це означало, що їм не довелося конкурувати з американським 60 Гц обладнанням. Решта світу закінчилася 60 або 50 Гц залежно від того, у кого вони купували своє обладнання та чи були вони більш економічно прив'язані до Європи чи США. Оскільки Росія прийняла європейський стандарт 50 Гц, радянський блок став усіма країнами 50 Гц.

Це схоже на те, що ви шукаєте:

http://en.wikipedia.org/wiki/Utility_frequency

У перші дні електрифікації використовувались так багато частот, що жодна величина не переважала (у 1918 р. В Лондоні було 10 різних частот). По мірі тривалості XX століття більше енергії вироблялося в 60 Гц (Північна Америка) або 50 Гц (Європа та більша частина Азії). Стандартизація дозволила здійснювати міжнародну торгівлю електричним обладнанням. Набагато пізніше використання стандартних частот дозволило з'єднати електромережі. Лише після Другої світової війни з появою доступних електричних споживчих товарів були прийняті більш єдині стандарти.

У Британії стандартна частота 50 Гц була оголошена ще в 1904 р., Але значний розвиток тривав і на інших частотах. [10] Впровадження Національної сітки з 1926 року змусило стандартизувати частоти серед багатьох взаємопов'язаних постачальників електричних послуг. Стандарт Гц був повністю встановлений лише після Другої світової війни.

Приблизно до 1900 року європейські виробники в основному стандартизували на 50 Гц для нових установок. Німецький VDE в першому стандарті для електричних машин і трансформаторів в 1902 р. Рекомендував 25 Гц і 50 Гц як стандартні частоти. VDE не бачив великого застосування 25 Гц і випав із стандарту 1914 року. Залишкові установки на інших частотах зберігалися до довгого періоду після Другої світової війни. [9]

Крім колонки Едварда Л Оуена, яку цитує Расмус Фабер, 1997 року , є ще одна хороша стаття: "Технічні джерела 60 Гц як стандартна частота змінного струму в Північній Америці" IEEE Power Engineering Review, березень 1999 р., Пол Ніксон, с. 35-37. Повна стаття знаходиться за платною стіною, але вони розміщують першу сторінку у вигляді PNG-зображення, на яке я посилаюсь нижче.

Особливо цікавий розділ тут:

До кінця 1889 - початку 1890 рр. Генератори прямого з’єднання вступали в експериментальну стадію. Ці машини виявилися набагато надійнішими від ремінних генераторів, але працюватимуть із значно меншими швидкостями. Очевидна була потреба у більш низьких робочих частотах змінного струму [понад 133,3 Гц], знову ж таки спричиненими конструктивними та механічними обмеженнями. Наприклад, для генератора, що керується двигуном зі 100 об / хв, потрібно 160 полюсів, щоб отримати частоту 133 1/3 Гц. Цей тип будівництва розглядався як заборонний. Приблизно в цей час компанія Westinghouse Co. провела інженерне дослідження, в якому розглянула як електричні робочі характеристики щодо системних компонентів часу, так і можливі обмеження конструкції генератора, що керується двигуном, і рекомендувала 7, 200 чергувань в хвилину (60 Гц @ 2 полюси) були настільки високою частотою, як хотілося б для швидкостей двигуна, які тоді були досяжні. 60 Гц насправді був ретельно підібраним компромісом. Вважалося, що більш високі частоти будуть краще для трансформаторів тоді, коли вони існують, тоді як нижчі частоти можуть бути кращими для генераторів типу двигуна. 60 Гц вперше з'явилися на ринку в 1890 році. Найдавніші системи 60 Гц, як і попередні системи змінного струму (140, 133 1/3, 125 Гц), були однофазними.

До 1892 р. Існувало велика кількість центральних станцій 60 Гц, розроблених Westinghouse, і 60 Гц взяли на себе частку бізнесу змінного струму з високих частот.

_{(джерело: ieee.org )}

Таким чином, в основному ми маємо компроміси (трансформатори краще на високих частотах, порівняно з електричними машинами, краще на низьких частотах, що значною мірою все ще актуально сьогодні), що призводить до дещо довільного компромісу, а потім мережеві ефекти, що зміцнюють вибір.

У статті Оуена також згадується, що південна Каліфорнія була до 50 Гц до завершення перетворення на 60 Гц в Японії. У Японії все ще є половина 50 Гц і 60 Гц: Оуен заявляє "У 1895 році AEG продала генератор 50 Гц електроенергетичній компанії в Токіо та на сході половина Японії була поставлена ​​на шлях 50 Гц. Через трохи більше року GE продала енергокомпанію в Осаці 60 ГГц, а західна половина Японії була поставлена ​​на шлях 60 Гц ". Зрештою, здається, що це переважно інерційні / мережеві ефекти - просто надто болісно змінювати великі інфраструктурні проекти.

Від витоків 60 Гц як частоти живлення (журнал застосувань IEEE для промисловості, грудень 1997 р., Стовпець «Історія» Едварда Л. Оуена ):

"вибір був між 50 і 60 Гц, і обидва однаково відповідали потребам. Коли всі фактори враховувались, не було переконливої ​​причини вибирати будь-яку частоту. Нарешті, було прийнято рішення про стандартизацію на 60 Гц як вважалося, що менше шансів призвести до дратівливого мерехтіння світла ».

Я вважаю, що після того, як Тесла виграв поєдинок AC / DC з Едісоном, він отримав великий вплив і більш-менш диктував частоту 60 Гц в США. Він також винайшов флуоресцентну трубку в той час, і час розпаду люмінофора був, ймовірно, коротшим і мав більше мерехтіння на 50 Гц, що випромінює світло при цьому в 2 рази.

Німецький VDE домінував над стандартами на початку 1900-х, а Європа стандартизувалася до 50 Гц після Другої світової війни, як вчора сказав Метт.

Існує ще одна система транспорту електромереж. Його називають HVDC. На жаль, якщо такі вимоги до обчислюваності є такими, якими вони є, стандартна частота така ж міцна, як і Рубідій для подальшого використання. Тому вони використовують величезні інвертори вакуумних труб для повернення до змінного струму після тривалого розподілу.

Іншим прикладом є генератори змінної частоти на дизельних поїздах просто для зберігання в акумуляторах, щоб тягові двигуни постійного струму могли працювати від батарей. Це найефективніший економний спосіб, оскільки немає зв’язків до 50 або 60 Гц.

Росіяни та інші експериментували з генераторами MagnetoHydroDynamic (MHD) без рухомих частин і полів> 1 Т.

У деяких випадках ці генератори працюють в діапазоні 4-6 кГц.

Якби вони знали, як розповсюджувати HVDC за часів Едісона, Тесла програв би битву, яку він виграв, виходячи з підвищення ефективності посилення трансформаторів та зменшення витрат на розподіл, надійності індукційних двигунів над щітковим струмом постійного струму та інших причин.

Швидкість оновлення людського ока сама по собі становить близько 60 Гц. Це було визначальним фактором для вибору частоти генерації електроенергії; Він сконструйований таким чином, щоб він був якомога меншим частоти для можливості здійснення, і, таким чином, вийшов близько 60 Гц (50 в різних куточках світу)

Уявіть, що 100 років тому найбільший генератор турбін великої потужності, який ви можете отримати, - це 250 об / хв з 8 або 16 полюсами 3-фазним, і якщо ви запускаєте його занадто швидко, він резонує і занадто повільно, неефективно. то ви вирішите передавати за допомогою змінного струму замість постійного струму, і в кінцевому підсумку з однією країною 25 Гц, потім 50 Гц, думаючи, якщо ми будемо використовувати 60 Гц, то всі наші годинники будуть більш точними.

Пізніше IBM винайшов автоматизований магнітний годинник для повторної синхронізації, який надходить у кожен клас для синхронізації щогодини, оскільки вони давно використовували потужність 60 Гц замість 50 Гц і винаходили годинник. базуючись на 60 Гц, але Європа каже, хто турбується, турбіни краще 250 об / хв, і ми не можемо дозволити собі змінити всіх в Європі, якщо ми хочемо розділити владу. Крім того, якщо більше 1 людини має погодитися, ви ніколи не даєте ідеальної такої самої глобальної відповіді.

Я не знаю точної відповіді, але я можу уявити один, який ґрунтується на історії та життєздатності питань електромеханічних витрат великих машин

і якщо ви хочете ділити потужність назад і назад в мережі змінного струму .. це повинно бути синхронізовано 1 на 10 ^ 15-ту потужність і помилку нульової фази, що складніше, ніж це звучить ... тому існують регіональні відмінності на основі багатьох Причини ... Деякі способи поділити потужність сітки - це постійний струм високої напруги або використовувати мотор-генератор або використовувати синхронні інвертори HVDC з фазою корекції ...

Таким чином, ЄС - 50, Північній Америці - 60, а Японія - і Африка, і синхронізація, і багато відмов живлення. Що вам скаже, що б ви не вирішили, не змінюйте його тим, кому вам потрібно, щоб продати владу.

(Мій брат багато працював в Африці і сказав мені, що один вимикач електроенергії спалив кожен пристрій у його будинку, включаючи мотори холодильника та джерела ноутбуків. У сільській Уганді.)