Tại sao các công ty tiện ích cung cấp với tần số 50/60 Hz?

Tôi nhận ra rằng các công ty tiện ích cung cấp cho người dùng trong nước trên toàn thế giới ở mức 50 / 60Hz. Nó có thể được chọn là 10 Hz, hoặc 100 Hz ... bất cứ điều gì

50/60 được chọn ngẫu nhiên? Có một số lý do liên quan (hiệu quả, dễ dàng hơn để xây dựng / kiểm soát, v.v.) trong việc hạn chế nguồn cung trong nước ở mức 50/60 Hz?

Nói cách khác, nếu tôi đang thiết kế một hệ thống điện, tại sao tôi lại chọn 50/60 Hz thay vì một số tần số khác?

60 Hz là kết quả của sự đánh đổi kỹ thuật, tôi nghĩ được tạo ra bởi hoặc chịu ảnh hưởng của Nicolai Tesla. Ông là một trong những người đầu tiên phân phối AC, như đã kêu gọi Edison, người muốn phân phối DC. Sự đánh đổi phải làm với kích thước của máy móc và máy biến áp cần thiết, chúng nhỏ hơn với tần số cao hơn, và một số tổn thất, đi lên theo tần số. Tôi nhớ đã đọc rằng một số nghiên cứu cẩn thận đã đi vào quyết định chọn 60 Hz.

50 Hz, mặt khác, là do tiếp thị. Có một nhà sản xuất thiết bị lưới điện của Đức muốn tự phân biệt và quản lý để có được 50 Hz được đẩy lên như tiêu chuẩn ở Đức và sau đó là phần lớn châu Âu. Điều này có nghĩa là họ không phải cạnh tranh với thiết bị 60 Hz của Mỹ. Phần còn lại của thế giới kết thúc với 60 hoặc 50 Hz tùy thuộc vào việc họ mua thiết bị của họ từ ai và liệu họ có gắn bó kinh tế hơn với châu Âu hay Mỹ hay không. Kể từ khi Nga áp dụng tiêu chuẩn 50 Hz của châu Âu, khối liên xô đã trở thành các quốc gia 50 Hz.

Điều này trông giống như những gì bạn đang tìm kiếm:

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

Trong những ngày đầu của điện khí hóa, rất nhiều tần số đã được sử dụng mà không một giá trị nào chiếm ưu thế (London năm 1918 có 10 tần số khác nhau). Khi thế kỷ 20 tiếp tục, nhiều năng lượng được sản xuất ở tần số 60 Hz (Bắc Mỹ) hoặc 50 Hz (Châu Âu và hầu hết Châu Á). Tiêu chuẩn hóa cho phép thương mại quốc tế trong thiết bị điện. Rất lâu sau, việc sử dụng tần số tiêu chuẩn cho phép kết nối các lưới điện. Mãi đến sau Thế chiến II với sự ra đời của hàng tiêu dùng điện giá cả phải chăng, các tiêu chuẩn thống nhất hơn được ban hành.

Ở Anh, tần số chuẩn 50 Hz được tuyên bố sớm nhất là năm 1904, nhưng sự phát triển đáng kể vẫn tiếp tục ở các tần số khác. [10] Việc triển khai Lưới điện Quốc gia bắt đầu từ năm 1926 đã buộc phải chuẩn hóa tần số trong số nhiều nhà cung cấp dịch vụ điện được kết nối với nhau. Tiêu chuẩn 50 Hz được thiết lập hoàn toàn chỉ sau Thế chiến II.

Đến khoảng năm 1900, các nhà sản xuất châu Âu hầu hết đã tiêu chuẩn hóa trên 50 Hz cho các cài đặt mới. VDE của Đức trong tiêu chuẩn đầu tiên cho máy điện và máy biến thế vào năm 1902 khuyến nghị tần số 25 Hz và 50 Hz là tần số chuẩn. VDE không thấy ứng dụng 25 Hz nhiều và đã bỏ nó từ phiên bản 1914 của tiêu chuẩn. Việc cài đặt còn sót lại ở các tần số khác vẫn tồn tại cho đến sau Thế chiến thứ hai. [9]

Ngoài cột Edward L Owen năm 1997 mà Rasmus Faber trích dẫn, còn có một bài viết hay khác ở đây: "Nguồn gốc kỹ thuật 60 Hz là tần số AC tiêu chuẩn ở Bắc Mỹ" Tạp chí Kỹ thuật điện của IEEE, tháng 3 năm 1999, Paul Nixon, tr. 35-37. Toàn bộ bài viết đằng sau một bức tường, nhưng họ đăng trang đầu tiên dưới dạng hình ảnh png, mà tôi sẽ liên kết đến bên dưới.

Phần đặc biệt thú vị ở đây là:

Đến cuối năm 1889 và đầu năm 1890, các máy phát điện ghép nối trực tiếp đã bước vào giai đoạn thử nghiệm. Những máy này sẽ chứng tỏ độ tin cậy cao hơn nhiều so với các máy phát chạy bằng dây đai, nhưng sẽ hoạt động ở tốc độ thấp hơn nhiều. Nhu cầu về tần số hoạt động ac thấp hơn [133,3Hz] là rõ ràng, một lần nữa được thúc đẩy bởi các ràng buộc về cấu trúc và cơ học. Ví dụ, một máy phát điện xoay chiều được điều khiển bởi động cơ 100 vòng / phút sẽ cần 160 cực để tạo ra tần số 133 1/3 Hz. Loại công trình này được xem là cấm. Trong khoảng thời gian này, Công ty Westinghouse đã thực hiện một nghiên cứu kỹ thuật xem xét cả hai đặc tính vận hành điện liên quan đến các thành phần hệ thống về thời gian và các hạn chế xây dựng máy phát điện điều khiển động cơ, và khuyến nghị rằng 7, 200 thay thế mỗi phút (60Hz @ 2 cực) là tần số cao như mong muốn đối với tốc độ động cơ mà sau đó có thể đạt được. 60Hz thực sự là một sự thỏa hiệp được lựa chọn cẩn thận. Người ta đã nghĩ rằng tần số cao hơn sẽ tốt hơn cho các máy biến áp tồn tại, trong khi tần số thấp hơn có thể tốt hơn cho các máy phát kiểu động cơ. 60 Hz lần đầu tiên xuất hiện thương mại vào năm 1890. Các hệ thống 60 Hz sớm nhất, giống như các hệ thống ac trước đó (140, 133 1/3, 125 Hz), đều là một pha.

Đến năm 1892, có một số lượng lớn các trạm trung tâm 60 Hz do Westinghouse thiết kế và 60Hz đã chiếm một phần của doanh nghiệp ac từ các tần số cao hơn.

_{(nguồn: ieee.org )}

Vì vậy, về cơ bản chúng ta có sự đánh đổi (máy biến áp tốt hơn ở tần số cao so với máy điện tốt hơn ở tần số thấp, điều này vẫn còn đúng cho đến ngày nay) dẫn đến một sự thỏa hiệp có phần tùy tiện, sau đó hiệu ứng mạng củng cố các lựa chọn.

Bài báo của Owen cũng đề cập rằng miền nam California tăng 50Hz cho đến khi chuyển đổi thành 60Hz hoàn thành vào năm 1948. Nhật Bản vẫn còn một nửa 50Hz và 60Hz: Owen tuyên bố "Năm 1895, AEG đã bán một máy phát 50 Hz cho công ty điện lực ở Tokyo và miền đông một nửa của Nhật Bản đã được đưa vào con đường 50 Hz. Một năm sau, GE đã bán một máy phát 60Hz cho công ty điện lực ở Osaka và một nửa phía Tây của Nhật Bản đã được đưa vào con đường 60 Hz. " Cuối cùng, có vẻ như nó chủ yếu là quán tính / hiệu ứng mạng - thật quá đau đớn khi thay đổi các dự án cơ sở hạ tầng lớn.

Từ Nguồn gốc 60 Hz dưới dạng Tần số Nguồn (Tạp chí Ứng dụng Công nghiệp IEEE, tháng 12 năm 1997, cột "Lịch sử" của Edward L. Owen ):

"sự lựa chọn nằm trong khoảng từ 50 đến 60 Hz và cả hai đều phù hợp với nhu cầu. Khi tất cả các yếu tố được xem xét, không có lý do thuyết phục nào để chọn tần số. Cuối cùng, quyết định được đưa ra là chuẩn hóa 60 Hz như nó cảm thấy ít có khả năng tạo ra ánh sáng nhấp nháy khó chịu.

Tôi tin rằng sau khi Tesla giành chiến thắng trong cuộc chiến AC / DC với Edison, anh ta đã đạt được nhiều ảnh hưởng và ít nhiều chỉ ra tần số 60Hz ở Mỹ. Ông cũng đã phát minh ra ống huỳnh quang vào thời điểm đó và thời gian phân hủy phốt pho có lẽ ngắn hơn và nhấp nháy nhiều hơn ở tần số 50Hz phát ra ánh sáng với tốc độ gấp 2 lần.

VDE của Đức thống trị các tiêu chuẩn vào đầu những năm 1900 và Châu Âu được chuẩn hóa thành 50 Hz sau Thế chiến II như Matt đã nói hôm qua.

Có một hệ thống khác để vận chuyển lưới điện. Nó được gọi là HVDC. Thật không may với các yêu cầu tính toán lạc hậu là những gì chúng là, tần số tiêu chuẩn là vững chắc như Rubidium để sử dụng trong tương lai. Vì vậy, họ sử dụng bộ biến tần ống chân không khổng lồ để trở lại AC sau khi phân phối đường dài.

Một ví dụ khác, là các máy phát tần số thay đổi trên các tàu Diesel chỉ để lưu trữ trong pin để động cơ kéo DC có thể chạy từ pin. Đây là cách kinh tế hiệu quả nhất, vì không có mối quan hệ nào với 50 hoặc 60Hz.

Người Nga và những người khác đã thử nghiệm với máy phát MagnetoHydroDocate (MHD) không có bộ phận chuyển động và trường> 1 T.

Trong một số trường hợp, các máy phát này chạy trong phạm vi 4-6 kHz.

Nếu họ biết cách phân phối HVDC vào thời của Edison, Tesla sẽ thua trận chiến mà anh ta thắng dựa trên hiệu quả cải thiện của bước tăng áp và giảm chi phí phân phối, độ tin cậy của động cơ cảm ứng so với loại bàn chải DC và các lý do khác.

"Tốc độ làm mới" của mắt người, mỗi giây, là khoảng 60hz. Đây là một yếu tố quyết định trong việc lựa chọn tần số phát điện; Nó được thiết kế để có tần số càng thấp càng tốt cho tính khả thi, và do đó kết thúc ngay khoảng 60hz (50 ở nhiều nơi trên thế giới)

hãy tưởng tượng 100 năm trước, máy phát tua bin công suất cao lớn nhất bạn có thể nhận được là 250 RPM với 8 hoặc 16 cực 3 pha và nếu bạn chạy quá nhanh, nó sẽ tạo ra tiếng vang và quá chậm, không hiệu quả. sau đó bạn quyết định truyền bằng AC thay vì DC và kết thúc với 25 Hz rồi 50 Hz ở một quốc gia trong khi suy nghĩ, nếu chúng ta sử dụng 60Hz thì tất cả đồng hồ của chúng tôi sẽ chính xác hơn.

Sau này, IBM phát minh ra đồng hồ từ tính đồng bộ lại tự động đi vào mọi lớp học để đồng bộ hóa mỗi giờ vì họ sử dụng công suất 60Hz thay vì 50 Hz từ lâu và phát minh ra đồng hồ. dựa trên 60 HZ nhưng Châu Âu cho biết ai quan tâm, tua-bin tốt hơn ở tốc độ 250 vòng / phút và chúng tôi không thể đủ khả năng thay đổi mọi người ở châu Âu nếu chúng tôi muốn chia sẻ quyền lực. Bên cạnh nếu hơn 1 người phải đồng ý, bạn không bao giờ thực hiện một câu trả lời toàn cầu hoàn hảo.

Tôi không biết câu trả lời chính xác, nhưng tôi có thể tưởng tượng một câu hỏi dựa trên lịch sử và khả năng của các vấn đề chi phí điện cơ của các máy lớn

và nếu bạn muốn chia sẻ năng lượng qua lại trong lưới điện xoay chiều..có phải đồng bộ hóa thành 1 trong 10 ^ 15 và lỗi pha 0, khó hơn so với âm thanh ... vì vậy có sự khác biệt theo khu vực dựa trên nhiều lý do ... Một số cách để chia sẻ nguồn điện lưới là điện áp cao DC hoặc sử dụng máy phát động cơ hoặc sử dụng bộ biến tần đồng bộ từ HVDC với hiệu chỉnh pha ...

vì vậy EU là 50, Bắc Mỹ là 60 và Nhật Bản là cả và châu Phi có vấn đề đồng bộ hóa và nhiều sự cố mất điện. Bất cứ điều gì cho bạn biết, bất cứ điều gì bạn quyết định, đừng thay đổi nó với những gì bạn cần để bán quyền lực.

.