Ինչու օգտագործում ենք 50 Հց կամ 60 Հց հաճախություն էլեկտրաէներգիայի համակարգերի համար

Էլեկտրաէներգիայի համակարգը էլեկտրական բաղադրիչների ցանց է, որը ստեղծում, փոխանցնում և բաշխում է էլեկտրաէներգիան վերջնապատվոր օգտագործողներին։ Էլեկտրաէներգիայի համակարգը գործում է որոշակի հաճախությամբ, որը էլեկտրական հոսանքի (AC) լարման և հոսանքի ցիկլերի քանակն է վայրկյանում։ Աշխարհի տարբեր շրջաններում էլեկտրաէներգիայի համակարգերում ամենահաճախ օգտագործվող հաճախություններն են 50 Hz և 60 Hz։ Բայց ինչու՞ է մենք օգտագործում այդ հաճախությունները և ոչ այլն։ Ի՞նչ են տարբեր հաճախությունների առավելությունները և թերությունները։ Եվ ինչպե՞ս դարձավ այդ հաճախությունները ստանդարտացված։ Այս հոդվածը պատասխանելու է այդ հարցերին և բացատրելու է էլեկտրաէներգիայի համակարգի հաճախության պատմությունը և տեխնիկական հատկությունները։

Ինչ է էլեկտրաէներգիայի համակարգի հաճախությունը?

Էլեկտրաէներգիայի համակարգի հաճախությունը սահմանվում է որպես AC լարման կամ հոսանքի փուլային անկյան փոփոխման արագություն։ Այն չափվում է հերցերով (Hz), որը համարժեք է մեկ ցիկլ վայրկյանում։ Էլեկտրաէներգիայի համակարգի հաճախությունը կախված է գեներատորների պտտման արագությունից, որոնք ստեղծում են AC լարումը։ Որքան ավելի արագ պտտվում են գեներատորները, այնքան ավելի բարձր է հաճախությունը։ Հաճախությունը նաև ազդում է տարբեր էլեկտրական սարքերի և սարքավորումների հանրահաշվական և նախագծման վրա, որոնք օգտագործում են կամ ստեղծում էլեկտրաէներգիա։

Ինչպե՞ս երկարվեցին 50 Hz և 60 Hz հաճախությունները:

50 Hz կամ 60 Hz հաճախությունների ընտրությունը էլեկտրաէներգիայի համակարգերի համար չի հիմնվում որևէ համարժեք տեխնիկական պատճառի վրա, այլ պատմական և տնտեսական գործոնների վրա։ 19-րդ դարի վերջին և 20-րդ դարի սկզբին, երբ առաջացավ կոմերցիոն էլեկտրաէներգիայի համակարգերը, հաճախության և լարման ստանդարտիզացիան չէր գոյություն ունենալ։ Տարբեր շրջաններում և երկրներում օգտագործվում էին տարբեր հաճախություններ՝ 16.75 Hz-ից մինչև 133.33 Hz, ըստ տեղական պահանջների և նախընտրությունների։ Հաճախությունը ընտրելու որոշ գործոններն էին.

• Լուսաբանումը. 낮은 주파수는 당시 널리 사용되던 백열등과 아크등에서 눈에 띄는 깜빡임을 일으켰습니다. 더 높은 주파수는 깜빡임을 줄이고 조명 품질을 개선했습니다.

• Պտտվող մեքենաները. Բարձր հաճախությունները թույլ էին տալիս փոքր և թեթև մոտորներ և գեներատորներ ստեղծել, որոնք նվազում էին նյութերի և տրանսպորտային ծախսերը։ Սակայն բարձր հաճախությունները նաև ավելացնում էին պտտվող մեքենաներում կորուստները և տաքացումը, որը նվազում էր արդյունավետությունը և հավասարակշռությունը։

• Տրանսպորտային և տրանսֆորմատորները. Բարձր հաճախությունները ավելացնում էին տրանսպորտային գծերի և տրանսֆորմատորների իմպեդանսը, որը նվազում էր էլեկտրաէներգիայի փոխանցման հնարավորությունը և ավելացնում լարման կորուստը։ Նիստ հաճախությունները թույլ էին տալիս ավելի երկար տրանսպորտային հեռավորություններ և նվազում էին կորուստները։

• Համակարգի միացումը. Միացումը տարբեր հաճախություններով էլեկտրաէներգիայի համակարգերի համար պահանջում է բարդ և թանկ կոնվերտերներ կամ սինխրոնիզատորներ։ Համանման հաճախությունները համակարգի ինտեգրացիան և կոորդինացումը հեշտացնում էին։

Որպեսզի համակարգերը ընդլայնվեն և միացվեն, հաճախության ստանդարտիզացիան անհրաժեշտ էր կոմպլեքսության նվազման և համատեղելիության ավելացման համար։ Սակայն նաև տարբեր պարագաներում և շրջաններում անկախ ստանդարտներ և մոնոպոլիաներ պահպանելու համար կոմպետենցիա կար։ Սա հանգեցրեց երկու գլխավոր խմբերի բաժանմանը. մեկը ընդունեց 50 Hz-ը ստանդարտ հաճախություն որպես գլխավոր հաճախություն, գլխավորապես Եվրոպայում և Ասիայում, իսկ մյուսը ընդունեց 60 Hz-ը որպես ստանդարտ հաճախություն, գլխավորապես צפון Ամերիկայում և Լատինամերիկայի մի մասում։ Ճապոնիան հատուկ դեպք էր, որտեղ օգտագործվում էին երկու հաճախություններ. 50 Hz-ը ճապոնական արևելյան մասում (ներառյալ Տոկիո) և 60 Hz-ը ճապոնական արևմուտքյան մասում (ներառյալ Օսակա)։

Ինչ են տարբեր հաճախությունների առավելությունները և թերությունները：

Ոչ կա հաստատուն առավելություն կամ թերություն 50 Hz կամ 60 Hz հաճախությունների օգտագործման համար էլեկտրաէներգիայի համակարգերում, քանի որ երկու հաճախություններն էլ ունեն իրենց առավելությունները և թերությունները տարբեր գործոնների համար։ Այստեղ են որոշ առավելությունները և թերությունները.

• Էլեկտրաէներգիա. 60 Hz համակարգը նույն լարման և հոսանքի դեպքում 20% ավելի էլեկտրաէներգիա ունի, քան 50 Hz համակարգը։ Սա նշանակում է, որ 60 Hz-ով աշխատող մեքենաները և մոտորները կարող են ավելի արագ աշխատել կամ ավելի շատ արդյունք ստեղծել, քան 50 Hz-ով աշխատողները։ Սակայն նաև նշանակում է, որ 60 Hz-ով աշխատող մեքենաները և մոտորները կարող են ավելի շատ հովացում կամ պաշտպանություն պահանջել, քան 50 Hz-ով աշխատողները։

• Չափը. Բարձր հաճախությունը թույլ է տալիս փոքր և թեթև էլեկտրական սարքեր և սարքավորումներ ստեղծել, քանի որ նվազում է տրանսֆորմատորների և մոտորների մագնիսական կորի չափը։ Սա կարող է պահպանել տարածություն, նյութեր և տրանսպորտային ծախսեր։ Սակայն նաև նշանակում է, որ բարձր հաճախությամբ սարքերը կարող են ունենալ ավելի ցածր այզոլացիոն ուժ կամ ավելի շատ կորուստներ, քան ցածր հաճախությամբ սարքերը։

   

• Կորուստներ. Բարձր հաճախությունը ավելացնում է էլեկտրական սարքերի և սարքավորումներում կորուստները առաջացնող գործոնների պատճառով, ինչպիսիք են կողմնային էֆեկտները, պտտական հոսանքները, հիստերեսը, դիէլեկտրիկ ալորացումը և այլն։ Այս կորուստները նվազում են էֆեկտիվությունը և ավելացնում են էլեկտրական սարքերի և սարքավորումների ալորացումը։ Սակայն այս կորուստները կարող են նվազել ճիշտ նախագծման մեթոդներով, ինչպիսիք են լամինացումը, դիմադրությունը, հովացումը և այլն։

• Համակարգի հաճախության կառավարումը կատարվում է էլեկտրաէներգիայի համար առաջացող և պահանջվող էլեկտրաէներգիայի հավասարակշռումը իրական ժամանակում։ Եթե առաջացող էլեկտրաէներգիան գերազանցում է պահանջվողը, հաճախությունը ավելանում է. եթե պահանջվողը գերազանցում է առաջացողը, հաճախությունը նվազում է։ Հաճախության շեղումները կարող են ազդել էլեկտրաէներգիայի համակարգի կայունության և անվտանգության վրա, ինչպես նաև էլեկտրական սարքերի և սարքավորումների աշխատանքի և գործառույթի վրա։

Ինչպե՞ս է կառավարվում էլեկտրաէներգիայի համակարգի հաճախությունը：

Էլեկտրաէներգիայ