فئات: مقالات مميزة » حقائق مثيرة للاهتمام
مرات المشاهدة: 81420
تعليقات على المقال: 14
لماذا يتم اختيار معيار تردد 50 هرتز في صناعة الطاقة الكهربائية
لماذا حتى يومنا هذا في صناعة الطاقة لنقل وتوزيع الكهرباء في كل مكان تم اختيار ترددات 50 و 60 هرتز وتظل مقبولة؟ هل فكرت في هذا؟ ولكن هذا ليس عرضيا على الإطلاق.
في بلدان أوروبا ورابطة الدول المستقلة ، يتم اعتماد 220-240 فولت من 50 هرتز ، في بلدان أمريكا الشمالية والولايات المتحدة الأمريكية - 110-120 فولت من 60 هرتز ، وفي البرازيل 120 و 127 و 220 فولت من 60 هرتز. بالمناسبة ، في الولايات المتحدة مباشرة في المخرج في بعض الأحيان يمكن أن تتحول ، على سبيل المثال ، 57 أو 54 هرتز. من أين تأتي هذه الأرقام؟
دعنا ننتقل إلى القصة لفهم هذا الموضوع. في النصف الثاني من القرن التاسع عشر ، درس علماء من العديد من دول العالم الكهرباء بنشاط وبحثوا عن تطبيقات عملية لها. اخترع توماس إديسون أول لمبة له ، وبالتالي إدخال الإضاءة الكهربائية. تم بناء أول محطات توليد التيار المستمر. بداية كهربة في الولايات المتحدة الأمريكية.
كانت المصابيح الأولى قوسية ، توهج مع تفريغ كهربائي يحترق في الهواء الطلق ، أشعلت بين قطبين كهربائيين. سرعان ما وجد المجربون في ذلك الوقت أن القوس أصبح أكثر ثباتًا عند 45 فولتًا ، ولكن من أجل الاشتعال الآمن ، تم توصيل ثقل مقاوم في سلسلة مع المصباح ، حيث سقط حوالي 20 فولت أثناء تشغيل المصباح.
لذلك ، لفترة طويلة ، تم تطبيق الجهد المستمر من 65 فولت. ثم تمت زيادته إلى 110 فولت ، بحيث يمكن توصيل مصباحي قوس بالشبكة في وقت واحد.
كان Edison من المؤيدين المتعصبين لأنظمة DC ، وقد عملت المولدات الكهربائية من Edison في البداية على هذا النحو ، حيث قامت بتزويد 110 فولت تيار مستمر لشبكات المستهلكين.
لكن تكنولوجيا Edison's DC كانت مكلفة للغاية ، وغير مربحة اقتصاديًا: كان من الضروري وضع الكثير من الأسلاك السميكة ، ولم يتجاوز نقلها من محطة توليد الكهرباء إلى المستهلك مسافة عدة مئات من الأمتار ، حيث كانت خسائر النقل هائلة.
في وقت لاحق ، تم إدخال نظام التيار المستمر بثلاثة أسلاك 220 فولت (خطان متوازيان لكل منهما 110 فولت) ، لكن الوضع فيما يتعلق بكفاءة هذا النقل لم يتحسن بشكل كبير.
فيما بعد نيكولا تسلا طور مولداته الخاصة والمبتكرة تمامًا ، وقدم نظامًا فعال التكلفة من حيث التكلفة لنقل الكهرباء عند الفولتية العالية التي تصل إلى عدة آلاف فولت ، ويمكن أن تنقل الكهرباء آلاف الأمتار ، وانخفضت خسائر النقل بعشرات المرات. لا يمكن لتيار إديسون المباشر أن يقف أمام المنافسة مع تيار تسلا المتناوب.
خفضت المحولات على الحديد الجهد العالي إلى 127 فولت في كل مرحلة من المراحل الثلاث ، لتزويد المستهلك في شكل تيار متناوب. أثناء تشغيل المولدات ، مدفوعة بالبخار أو المياه المتساقطة ، تدور دواراتها بتردد 3000 دورة في الدقيقة وأكثر من ذلك.
هذا سمح للمصابيح بعدم وميض ، والمحركات غير المتزامنة تعمل بشكل طبيعي ، وتحمل السرعة المقدرة ، والمحولات لتحويل الكهرباء ، وزيادة وتقليل الجهد.
في نفس الوقت ، في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، بقي جهد الشبكات حتى الستينيات عند مستوى 127 فولت ، ثم مع نمو طاقات الإنتاج ، تم رفعه إلى 220 فولت ، وهو ما نعرفه الآن.
واقترح Dolivo-Dobrovolsky ، مثل Tesla ، الذي درس إمكانات التيار المتردد ، استخدام تيار الجيبية لنقل الطاقة الكهربائية ، واقترح ضبط التردد في المدى من 30 إلى 40 هرتز. في وقت لاحق التقوا على 50 هيرتز في الاتحاد السوفياتي وعلى 60 هيرتز في الولايات المتحدة الأمريكية. كانت هذه الترددات مثالية لمعدات تكييف الهواء ، والتي عملت في العديد من المصانع.
تردد دوران المولد ثنائي القطب هو 3000 أو بحد أقصى 3600 دورة في الدقيقة ، ويعطي فقط ترددات 50 و 60 هرتز أثناء التوليد. للتشغيل العادي للمولد ، يجب أن يكون التردد 50-60 هرتز على الأقل. المحولات الصناعية بسهولة تحويل التيار المتردد لتردد معين.
اليوم ، من حيث المبدأ ، من الممكن زيادة وتيرة نقل الطاقة الكهربائية إلى العديد من كيلو هرتز ، وبالتالي توفير المواد من الموصلات في خطوط نقل الطاقة ، ومع ذلك ، لا تزال البنية التحتية تتكيف على وجه التحديد لتردد الحالي من 50 هرتز ، تم تصميمه في البداية في جميع أنحاء العالم ، تدور المولدات في محطات الطاقة النووية مع نفسه بسرعة 3000 دورة في الدقيقة ، لا يزال لديهم نفس زوج من القطبين. لذلك ، يعد تعديل أنظمة توليد الطاقة ونقلها وتوزيعها مسألة مستقبل بعيد. هذا هو السبب في أن 220 فولت من 50 هيرتز تبقى معيارنا حتى الآن.
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: