Біз қандай себептермен энергетикалық жүйелер үшін 50 Гц же 60 Гц частотасын пайдаланамыз?

Электр энергиясын өндіру, өту және тарату үшін қолданылатын электр құрылғылардың тармактарынан тұратын электр энергиясының жүйесі деп аталады. Электр энергиясының жүйесі белгілі бір табиғатта іске қосылады, ол алтын токтың секундасына сәйкес циклдерінің санымен өлшенеді. Электр энергиясының жүйелері үшін ең көп қолданылатын табиғаттар - 50 Гц және 60 Гц, дүниедегі аймаққа байланысты. Бірақ неліктен біз басқа табиғаттарды қолданбай, осы табиғаттарды ғана қолданамыз? Аралық табиғаттардың қандай артықшылықтары және жетістіктері бар? Осы табиғаттар қалай стандарттастырылды? Бұл мақала бұл сұрақтарға жауап береді және электр энергиясының жүйесінің табиғатының тарихы мен техникалық аспектілерін түсіндіреді.

Электр энергиясының жүйесінің табиғаты не?

Электр энергиясының жүйесінің табиғаты - бұл алтын токтың напряжениесы немесе токтың фазалық бұрышының өзгеру темпі. Ол герц (Гц) арқылы өлшенеді, бұл бір секундаға бір циклге тең. Электр энергиясының жүйесінің табиғаты алтын токты өндірген генераторлардың айналу шығысқа байланысты. Генераторлар әлі жылдам айналса, табиғаты де жоғары болады. Табиғаттың өзгеруі электр энергиясын пайдалану немесе өндіру үшін қолданылатын әртүрлі электр құрылғылардың және жабдықтардың жұмыс істеуіне және құрылымына әсер етеді.

50 Гц және 60 Гц табиғаттары қалай пайда болды?

Электр энергиясының жүйесі үшін 50 Гц немесе 60 Гц табиғатын таңдау қатаң техникалық себептерге негізделген емес, бірақ тарихи және экономикалық факторларға. 19-жылдардың аяғында және 20-жылдардың басында, коммерциялық электр энергиясының жүйелері әзірленген кезде, табиғаттың немесе напряжениестың стандарттастырылуы жоқ болды. Аймақтар мен елдер өздерінің арнайы табиғаттарын қолданды, олар 16.75 Гц-ден 133.33 Гц-ге дейін өзара айырмаланып, өздерінің ұнатқыштары мен талаптарына байланысты. Табиғатты таңдаудың бірнеше факторлары болды:

• Жарық: Төмен табиғаттар инкандесцентті лампалау және дугалық лампаларда айналымдық жарықтың көрінетін мерекелендіруіне әсер етті, олар оның уақытында кеңінен қолданылған. Жоғары табиғаттар мерекелендіруді азайтып, жарықтың сапасын жақсартты.

• Айналу құрылғылары: Жоғары табиғаттар қысқа және жеңіл моторлар және генераторларға мүмкіндік берді, бұл материалдарды және транспортировка құнын азайтты. Бірақ жоғары табиғаттар айналу құрылғыларында жоюларды және жылуларды арттырды, бұл үздікке және ыңғайлылыққа әсер етті.

• Өту және трансформаторлар: Жоғары табиғаттар трансформаторлардың және өту сызықтарының импедансын арттырды, бұл өту қабілетін азайтты және напряжение төмендігін арттырды. Төмен табиғаттар ұзақ өту аралықтарын және төмен жоюларды мүмкіндік берді.

• Жүйелердің байланысы: Қарама-каршы табиғаттар бойынша энергия жүйелерін байланыстыру үшін татаң және қымбат конверторлар немесе синхронизаторлар қажет болды. Ерекше табиғатты қолдану жүйелердің интеграциясын және координациясын ыңғайлаштырды.

Энергия жүйелері кеңейіп, байланыстырылған кезде, табиғатты стандарттастыру үшін қажет болды, бұл қиындықты азайтты және ұқсастықты арттырды. Бірақ әртүрлі өндірушілер мен аймақтар өздерінің стандарттарын және монополияларын сақтау үшін де қатысты. Бұл 50 Гц табиғатын стандарт ретінде қабылдайтын негізгі топқа және әсіресе Солтүстік Америка және Латын Америкасының бөлігінде 60 Гц табиғатын стандарт ретінде қабылдайтын екінші топқа бөлініп қалды. Япония екі табиғатты қолданды: Токиодың аймагында (Түнгі Японияда) 50 Гц, Осаканың аймагында (Батыс Японияда) 60 Гц.

Аралық табиғаттардың қандай артықшылықтары және жетістіктері бар?

Электр энергиясының жүйесі үшін 50 Гц немесе 60 Гц табиғатын қолдану үшін нақты артықшылық немесе жетістік жоқ, бірақ екі табиғат да әртүрлі факторларға байланысты өзінің артықшылықтары және жетістіктері бар. Артықшылықтар және жетістіктері мынадай:

• Энергия: 60 Гц жүйесі 50 Гц жүйесінен 20% көп энергия береді, напряжение және ток бірдей болғанда. Бұл 60 Гц бойынша иштеу моторлары және машиналары 50 Гц бойынша иштеу моторларынан ынтымалырақ же көп шығыс беретінін білдіреді. Бірақ, бұл да 60 Гц бойынша иштеу моторлары мен машиналары 50 Гц бойынша иштеу моторларынан көбірек соңыту немесе корғау қажет екенін білдіреді.

• Өлшем: Жоғары табиғат өлшемі аз, жеңіл электр құрылғыларын және жабдықтарын қолдайды, трансформаторлардың және моторлардың магниттік ядросын азайтады. Бұл ұяшықты, материалды, транспортировка құнын азайтады. Бірақ, бұл да жоғары табиғатты құрылғыларда төмен жоғары табиғатты құрылғылардағы диэлектрикалық құрғау құнын немесе жоюларын арттырады.

   

• Жоюлар: Жоғары табиғат өзінің өзектілігі, вихрьлік токтары, гистерезис, диэлектрикалық жылулар және т.б. себептерінен электр құрылғыларында және жабдықтарда жоюларды арттырады. Бұл жоюлар құрылғылардың және жабдықтардың үздігін төмендетеді және оларды жылытады. Бірақ, бұл жоюлар ламинация, экрандау, соңыту және т.б. тәсілдерін қолдану арқылы минималдауға болады.

• Армоникалар: Жоғары табиғат үстелік табиғаттан көп армоникаларды өндіреді. Армоникалар - бұл электр құрылғыларында және жабдықтарда деформация, интерференция, резонанс және т.б. әсер етуі мүмкін болатын негізгі табиғаттың көбейтінділері. Армоникалар электр энергиясының жүйелеріндегі энергияның сапасын және ыңғайлылығын азайтады. Бірақ, армоникалар фильтрлер, компенсаторлар, конверторлар және т.б. қолдану арқылы азайтуға болады.

Электр энергиясының жүйесінің табиғаты қалай басқарылады?

Электр энергиясының жүйесінің табиғаты реалды уақытта электр энергиясының өндіру (жабдық) және талап (жүктік) арасында теңсіздіктерді теңестіру арқылы басқарылады. Егер өндіру талапқа ұстанса, табиғат өседі; егер талап өндіруге ұстанса, табиғат төмендейді. Табиғаттың өзгеруі электр энергиясының жүйелерінің стабилдігіне және қауіптілігіне, электр құрылғыларының және жабдықтардың жұмыс істеуіне және құрылымына әсер етеді.

Табиғатты нормалды шектерде (адықтақ мәнінен ±0,5% аймағында) сақтау үшін электр энергиясының жүйелері төмендегі әдістерді қолданады:

• Уақыт қателігін түзету (УҚТ): Бұл әдіс генераторлардың жылдамдығын периодты түрде өзгерту үшін қолданылады, бұл табиғаттың ұзақ мерзімде өзгеруінен туындап шыққан барлық уақыт қателігін түзету үшін. Мысалы, егер табиғат адымдық мәннен ұзақ уақыт (мысалы, жүктік өсіп қалғанда) төмен болса, генераторлар қысқа уақыт үшін жылдамдығын қосады, бұл өткен уақытты толтыру үшін.

• Жүктік-табиғат басқару (ЖТБ): Бұл әдіс генераторлардың шығысын автоматты түрде өзгерту үшін қолданылады, бұл белгілі бір аймақта немесе зонада (мысалы, мемлекетте немесе өлкеде) жүктік өзгерістеріне сай. Мысалы, егер жүктік тез өссе (мысалы, приборларды қосқанда), генераторлар табиғатты сақтау үшін шығысын өзгертуі керек.

• Табиғаттың өзгеру жылдамдығы (ТОЖ): Бұл әдіс электр энергиясының жүйелеріндегі қызметкерлер, ауытқулар және басқа ыңғайсыздықтарды анықтау үшін қолданылады. Мысалы, егер үлкен генератор кезінше қосылмай қалса (мысалы, қызметкерлердің қозғалысынан), ТОЖ бұл оқиға үшін табиғаттың қалай өзгеруін көрсетеді.

• Есік шуы: Бұл әдіс электр құрылғыларында және жабдықтарда механикалық вибрациялардан туындап шыққан табиғаттың өзгеруін аудару үшін қолданылады. Мысалы, егер табиғат қысқа уақыт (мысалы, жүктік төмен болғанда) өссе, біреуі әдеттен жоғары ұндауы мүмкін.

Жалпы салыстыру

Электр энергиясының жүйесінің табиғаты - бұл электр энергиясын өндіру, өту, тарату және тұтынуға әсер ететін маңызды параметр. Электр энергиясының жүйесі үшін 50 Гц немесе 60 Гц табиғатын таңдау техникалық себептерге қарама-каршы, тарихи және экономикалық себептерге негізделген. Екі табиғат да энергия, өлшем, жоюлар, армоникалар және т.б. факторларға байланысты өзінің артықшылықтары және жетістіктері бар. Электр энергиясының жүйесінің табиғаты УҚТ, ЖТБ, ТОЖ және есік шуы сияқты әдістер арқылы басқарылады, бұл электр энергиясының жүйелерінің стабилдігі мен ыңғайлылығын, электр құрылғыларының және жабдықтардың жұмыс істеуін және құрылымын қамтамасыз етеді.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.