რიტმი 50 Hz ან 60 Hz ელექტროსისტემებისთვის რატომ გამოვიყენებთ

ელექტროსისტემა არის ელექტროკომპონენტთა ქსელი, რომელიც წარმოქმნის, გადაცემს და დანერგებს ელექტროენერგიას ფინალურ მომხმარებლებთან. ელექტროსისტემა ფუნქციონირებს კონკრეტული სიხშირით, რომელიც არის ცვლილების რაოდენობა წამში შემდეგი საცავის მიხედვით: ალტერნატიული დენი (AC) ძრავა და დენი. ყველაზე ხშირად გამოყენებული სიხშირეები ელექტროსისტემებისთვის არიან 50 Hz და 60 Hz, რითიც დამოკიდებულია მსოფლიოს რეგიონი. მაგრამ რატომ გამოვიყენებთ ამ სიხშირეებს და არა სხვა სიხშირეებს? რა არის სხვადასხვა სიხშირეების სარგებელები და შემცირებულები? და როგორ გახდა ეს სიხშირეები სტანდარტული? ეს სტატია უპასუხებს ამ კითხვებზე და ახსენებს ელექტროსისტემის სიხშირის ისტორიას და ტექნიკურ ასპექტებს.

რის არის ელექტროსისტემის სიხშირე?

ელექტროსისტემის სიხშირე განიხილება როგორც AC ძრავისა ან დენის ფაზური კუთხის ცვლილების ტემპი. ის იზორიება ჰერცებში (Hz), რაც არის ერთი ციკლი წამში. ელექტროსისტემის სიხშირე დამოკიდებულია ძრავების ბრუნვის სიჩქარეზე, რომლებიც წარმოქმნიან AC ძრავას. რაც უფრო სწრაფად ბრუნდებიან ძრავები, მით უფრო მაღალია სიხშირე. სიხშირე ასევე გავლენას ახდენს სხვადასხვა ელექტრონულ მოწყობილობას და ტექნიკას, რომელიც გამოიყენებს ან წარმოქმნის ელექტროენერგიას.

როგორ გახდნენ 50 Hz და 60 Hz სიხშირეები?

50 Hz ან 60 Hz სიხშირეების არჩევა ელექტროსისტემებისთვის არ არის დამყარებული ნებისმიერ ძლიერ ტექნიკურ მიზეზზე, არამედ ისტორიულ და ეკონომიკურ ფაქტორებზე. 19 საუკუნის ბოლოს და 20 საუკუნის დასაწყისში, როდესაც კომერციული ელექტროენერგიის სისტემები იყო განვითარებული, სიხშირისა და ძრავის სტანდარტიზაცია არ არსებობდა. სხვადასხვა რეგიონები და ქვეყნები გამოიყენებდნენ სხვადასხვა სიხშირეებს, რომლებიც იზორიებდა 16.75 Hz-დან 133.33 Hz-მდე, დამოკიდებული მათ ლოკალური პრეფერენციებისა და საჭიროებებზე. სიხშირის არჩევაზე გავლენას ახდენდა სხვადასხვა ფაქტორები:

• განათება: დაბალი სიხშირეები იწვევდნენ შემჩერებას ინკანდესცენტურ ლამპებში და დугაში ლამპებში, რომლებიც იყო ფართოდ გამოყენებული განათებისთვის იმ დროს. უფრო მაღალი სიხშირეები შემცირებდნენ შემჩერებას და უზრუნველყოფდნენ უკეთ განათებას.

• როტირებადი მანქანები: უფრო მაღალი სიხშირეები აძლევდნენ შესაძლებლობას შექმნას მცირე და საშუალო მოტორებს და ძრავებს, რაც შემცირებდა მასალების და ტრანსპორტირების ხარჯებს. თუმცა, უფრო მაღალი სიხშირეები ასევე ზრდიდნენ კარგებს და გათბობას როტირებად მანქანებში, რაც შემცირებდა ეფექტურობას და ნდობილობას.

• ტრანსპორტირება და ტრანსფორმატორები: უფრო მაღალი სიხშირეები ზრდიდნენ ტრანსპორტირების ხაზებისა და ტრანსფორმატორების იმპედანსს, რაც შემცირებდა ძრავის გადაცემის შესაძლებლობას და ზრდიდა ძრავის დაშვებას. დაბალი სიხშირეები აძლევდნენ საშუალებას განვითარებას უფრო გრძელ დისტანციებზე და შემცირებდა კარგებს.

• სისტემების შერწყმა: სხვადასხვა სიხშირეების მქონე ელექტროსისტემების შერწყმა მოითხოვდა კომპლექსურ და ხარჯებს კონვერტერებს ან სინქრონიზატორებს. ერთი საერთო სიხშირე ხელს უწყო სისტემების ინტეგრაციას და კოორდინაციას.

რაც ელექტროსისტემები განვითარდნენ და შერწყმილნი გახდნენ, სიხშირის სტანდარტიზაციის საჭიროება გაიზარდა რთულების შემცირებისა და სათანადობობის ზრდის მიზნით. თუმცა, სხვადასხვა წარმოებელებს და რეგიონებს სურდათ შეინარჩუნებინათ მათ საკუთარი სტანდარტები და მონოპოლიებები. ეს განაპირობა დაშორებას შორის ორ მთავარ ჯგუფს: ერთი მიიღო 50 Hz-ის სტანდარტულ სიხშირეს, ძირითადად ევროპაში და აზიაში, ხოლო მეორე მიიღო 60 Hz-ის სტანდარტულ სიხშირეს, ძირითადად ჩრდილოეთ ამერიკაში და ლათინურ ამერიკის ნაწილებში. იაპონია იყო ერთი ისტისები, რომელიც გამოიყენებდა ორივე სიხშირეს: 50 Hz აღმოსავლეთ იაპონიაში (შესარის ტოკიო) და 60 Hz დასავლეთ იაპონიაში (შესარის ოსაკა).

რა არის სხვადასხვა სიხშირეების სარგებელები და შემცირებულები?

50 Hz ან 60 Hz სიხშირეების გამოყენება ელექტროსისტემებისთვის არ არის ნათარგმნი სარგებელი ან შემცირებული, რადგან როდესაც სხვადასხვა ფაქტორები განხილულია. ზოგიერთი სარგებელი და შემცირებული არის:

• ძრავა: 60 Hz სისტემა აქვს 20%-ით მეტი ძრავა 50 Hz სისტემაზე იმავე ძრავასა და დენის პირობებში. ეს ნიშნავს, რომ მანქანები და მოტორები, რომლებიც მუშაობენ 60 Hz-ზე, შეიძლება მუშაობდნენ უფრო სწრაფად ან წარმოებდნენ უფრო მეტ გამოყენებას ვიდრე 50 Hz-ზე. თუმცა, ეს ასევე ნიშნავს, რომ მანქანები და მოტორები, რომლებიც მუშაობენ 60 Hz-ზე, შეიძლება საჭიროებდნენ უფრო მეტ გამოსუნთქვას ან დაცვას ვიდრე 50 Hz-ზე მუშაობისას.

• ზომა: უფრო მაღალი სიხშირე აძლევს შესაძლებლობას შექმნას მცირე და საშუალო ელექტრონულ მოწყობილობებს და ტექნიკას, რადგან შემცირებს მაგნიტური ბუშტების ზომას ტრანსფორმატორებში და მოტორებში. ეს შეიძლება შემციროს სივრცე, მასალები და ტრანსპორტირების ხარჯები. თუმცა, ეს ასევე ნიშნავს, რომ უფრო მაღალი სიხშირის მოწყობილობები შეიძლება აქვთ დაბალი იზოლაციის ძალა ან უფრო მეტი კარგები ვიდრე დაბალი სიხშირის მოწყობილობები.

   

• კარგები: უფრო მაღალი სიხშირე ზრდის კარგებს ელექტრონულ მოწყობილობებში და ტექნიკაში კუთხის ეფექტების, ტექტიური დენის, ჰისტერეზის, დიელექტრული გათბობის და ა.შ. გამო. ეს კარგები შემცირებს ეფექტურობას და ზრდის გათბობას ელექტრონულ მოწყობილობებში და ტექნიკაში. თუმცა, ეს კარგები შეიძლება შემცირდეს საბოლოო დიზაინის ტექნიკებით, როგორიცაა ლამინაცია, საფარი, გამოსუნთქვა და ა.შ.

• ჰარმონიკები: უფრო მაღალი სიხშირე წარმოქმნის უფრო მეტ ჰარმონიკებს ვიდრე დაბალი სიხშირე. ჰარმონიკები არიან ფუნდამენტური სიხშირის ჯერადი, რომელიც შეიძლება იწვევდეს დეფორმაციას, ინტერფერენციას, რეზონანსას და ა.შ. ელექტრონულ მოწყობილობებში და ტექნიკაში. ჰარმონიკები შემცირებს ძრავის ხარატერისტიკებს და ნდობილობას ელექტროსისტემებში. თუმცა, ჰარმონიკები შეიძლება შემცირდეს ფილტრებით, კომპენსატორებით, კონვერტერებით და ა.შ.

როგორ ხდება ელექტროსისტემის სიხშირის კონტროლი?

ელექტროსისტემის სიხშირის კონტროლი ხდება ელექტროენერგიის შესაძლებლობის (გენერაციის) და მოთხოვნის (ტვირთის) ბალანსით რეალურ დროში. თუ შესაძლებლობა აღემატება მოთხოვნას, სიხშირე ზრდის; თუ მოთხოვნა აღემატება