Niektóre kraje na świecie, takie jak Wielka Brytania i Stany Zjednoczone, używają prądu przemiennego o częstotliwości 60 Hz, ponieważ używają systemu dziesiętnego, co oznacza, że 12 konstelacji, 12 godzin, 12 szylingów równa się 1 funtowi i tak dalej.Późniejsze kraje przyjęły system dziesiętny, więc częstotliwość wynosi 50 Hz.
A co jeśli częstotliwość jest niższa?
Słodki Dickson również ostatecznie przegrał z Teslą, a AC pokonał DC z tą zaletą, że łatwo zmienia poziom napięcia.W przypadku tej samej mocy transmisji, zwiększenie napięcia spowoduje zmniejszenie prądu transmisji, a także zmniejszy się energia pobierana na linii.Innym problemem transmisji prądu stałego jest to, że trudno ją przerwać i problem ten nadal stanowi problem.Problem transmisji prądu stałego jest taki sam, jak iskra powstająca przy wyciąganiu wtyczki elektrycznej w zwykłych sytuacjach.Kiedy prąd osiągnie określony poziom, iskra nie może zostać zgaszona.Nazywamy to „łukiem”.
W przypadku prądu przemiennego prąd zmieni kierunek, więc jest czas, kiedy prąd przekroczy zero.Wykorzystując ten mały punkt czasowy prądu, możemy odciąć prąd sieciowy przez urządzenie gaszące łuk.Ale kierunek prądu stałego nie ulegnie zmianie.Bez tego punktu przejścia przez zero bardzo trudno byłoby nam zgasić łuk.
Transformator opiera się na zmianie pola magnetycznego po stronie pierwotnej, aby wykryć wzrost lub spadek strony wtórnej.Im wolniejsza jest częstotliwość zmian pola magnetycznego, tym słabsza indukcja.Skrajnym przypadkiem jest prąd stały i w ogóle nie ma indukcji, więc częstotliwość jest zbyt niska.
Na przykład prędkość silnika samochodu to jego częstotliwość, np. 500 obr./min na biegu jałowym, 3000 obr./min podczas przyspieszania i zmiany biegów, a przeliczone częstotliwości to odpowiednio 8,3 Hz i 50 Hz.Pokazuje to, że im wyższa prędkość, tym większa moc silnika.
W ten sam sposób, przy tej samej częstotliwości, im większy silnik, tym większa moc wyjściowa, dlatego silniki wysokoprężne są większe niż benzynowe, a duże i mocne silniki wysokoprężne mogą napędzać ciężkie pojazdy, takie jak autobusy ciężarowe.
W ten sam sposób silnik (lub wszystkie maszyny wirujące) wymaga zarówno małych rozmiarów, jak i dużej mocy wyjściowej.Sposób jest tylko jeden – zwiększyć prędkość, dlatego częstotliwość prądu przemiennego nie może być za mała, bo potrzebny jest mały rozmiar, ale duża moc.silnik elektryczny.
To samo dotyczy klimatyzatorów inwerterowych, które sterują mocą wyjściową sprężarki klimatyzatora poprzez zmianę częstotliwości prądu przemiennego.Podsumowując, moc i częstotliwość są dodatnio skorelowane w pewnym zakresie.
A co jeśli częstotliwość jest wysoka?Na przykład, co powiesz na 400 Hz?
Porozmawiajmy najpierw o stracie.Linie przesyłowe, wyposażenie podstacji i sprzęt elektryczny mają reaktancję.Reaktancja jest proporcjonalna do częstotliwości.mniej.
Obecnie reaktancja linii przesyłowej 50 Hz wynosi około 0,4 oma, co stanowi około 10-krotność rezystancji.Jeśli zostanie zwiększona do 400 Hz, reaktancja wyniesie 3,2 oma, co stanowi około 80 razy większą rezystancję.W przypadku linii przesyłowych wysokiego napięcia zmniejszenie reaktancji jest kluczem do poprawy mocy przesyłowej.
Odpowiednio do reaktancji istnieje również reaktancja pojemnościowa, która jest odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości.Im wyższa częstotliwość, tym mniejsza reaktancja pojemnościowa i większy prąd upływowy linii.Jeśli częstotliwość jest wysoka, prąd upływowy linii również wzrośnie.
Kolejnym problemem jest prędkość generatora.Zespół prądotwórczy jest w zasadzie maszyną jednostopniową, czyli parą biegunów magnetycznych.Aby wygenerować prąd o częstotliwości 50 Hz, wirnik obraca się z prędkością 3000 obr./min.Gdy obroty silnika osiągną 3000 obr/min, wyraźnie czuć wibracje silnika.Kiedy obroty wzrosną do 6000 lub 7000 obr/min, poczujesz, że silnik zaraz wyskoczy spod maski.
Ponieważ sceneria zmienia się szybko, ważące dziesiątki ton wirniki bardzo powoli zmniejszają lub zwiększają moc ze względu na ogromną bezwładność (koncepcja szybkości narastania), która nie nadąża za zmianami wytwarzania energii wiatrowej i fotowoltaicznej, więc czasami trzeba to porzucić.Wiatr i opuszczone światło.
Z tego widać
Powód, dla którego częstotliwość nie może być zbyt niska: transformator może być bardzo wydajny, a silnik może mieć mały rozmiar i dużą moc.
Powód, dla którego częstotliwość nie powinna być zbyt wysoka: straty w liniach i sprzęcie mogą być niewielkie, a prędkość generatora nie musi być zbyt wysoka.
Dlatego zgodnie z doświadczeniem i przyzwyczajeniem naszą energię elektryczną ustawiamy na 50 lub 60 Hz.
Czas publikacji: 6 lipca 2022 r