Cur Quod Utilizamus Frequensiam 50 Hz vel 60 Hz pro Systematibus Electricitatis?
Systema electricum est rete componentium electricorum quae generant, transmittunt et distribuunt electricitatem ad usus finales. Systema electricum operatur ad certam frequensiam, quae est numerus cyclorum per secundum currentis alternantis (CA) voltage et currentis. Frequensiae communes ad systemata electrica sunt 50 Hz et 60 Hz, secundum regionem mundi. Sed cur utimur his frequensiis et non aliis? Quae sunt beneficia et incommoda diversarum frequensiarum? Et quomodo istae frequensiae standardizatae factae sunt? Hoc articulus respondebit ad haec quaestiones et explicabit historiam et aspectus technicos frequensiae systematis electrici.
Quid est frequensia systematis electrici?
Frequensia systematis electrici definitur ut ratio mutationis anguli phasalis voltage CA vel currentis. Metitur in hertz (Hz), quod est aequale unum cyclus per secundum. Frequensia systematis electrici pendet ab velocitate rotationis generatorum qui producunt voltage CA. Celerius generatorum rotant, maius est frequensia. Frequensia etiam affectat operationem et designum variorum apparatorum electricorum et equipmenti quae utuntur vel producunt electricitatem.
Quomodo frequensiae 50 Hz et 60 Hz emergere coeperunt?
Electio frequensiae 50 Hz vel 60 Hz pro systematibus electricis non fundatur super ratione technica sed potius super factoribus historicis et economicis. In fine saeculi 19 et initio saeculi 20, quando systemata electrica commercialem se desiderabant, non erat standardizatio frequensiae vel voltage. Diversae regiones et nationes usabant diversas frequensias a 16.75 Hz ad 133.33 Hz, secundum suas preferences locales et necessitates. Quaedam factorum quae influerunt electio frequensiae fuerunt:
Luminare: Frequensiae inferiores causabant flickering notabile in lampadibus incandescentibus et lampadibus arcu, quae late usabantur ad luminare tunc. Frequensiae superiores reducebant flickering et meliorabant qualitatem luminis.
Machinae rotantes: Frequensiae superiores permiserunt motores et generatorum minores et leves, quae reducerent costus materialis et transportationis. Tamen, frequensiae superiores etiam increverunt perdas et calefactionem in machinis rotantibus, quae reducerent efficientiam et fiduciam.
Transmissiones et transformatores: Frequensiae superiores increverunt impedimentum lineae transmissionis et transformatorum, quae reducerent capabilitym transferendi potentiam et increverunt voltus cadens. Frequensiae inferiores permiserunt longius distances transmissionis et minores perdas.
Interconnectiones systematum: Interconnectio systematum electricorum cum diversis frequensiis requirit converteres vel synchronizatores complexos et costosos. Habere communem frequensiam facilitavit integrationem et coordinationem systematis.
Cum systemata electrica extenderentur et interconectarentur, fuit necessitas standardizationis frequensiae ad reducendum complexitatem et incrementum compatibilitatis. Tamen, fuit et rivalitas inter diversos manufacturas et regiones quae voluerunt conservare suas propriae standards et monopolia. Hoc duxit ad scissuram inter duos maiores grupos: unus qui adoptavit 50 Hz ut standard frequensia, principiter in Europa et Asia, et alter qui adoptavit 60 Hz ut standard frequensia, principiter in America Septentrionali et partibus Latinis Americae. Iaponia fuit exceptio quae usavit ambas frequensias: 50 Hz in orientali Iaponia (inclusivus Tokyo) et 60 Hz in occidentali Iaponia (inclusivus Osaka).
Quae sunt beneficia et incommoda diversarum frequensiarum?
Non est clarum beneficium vel incommodum utendi 50 Hz vel 60 Hz frequensia pro systematibus electricis, ut ambae frequensiae habent suos pros et cons secundum varios factores. Quaedam beneficia et incommoda sunt:
Potentia: Systema 60 Hz habet 20% plus potentiae quam systema 50 Hz pro eodem voltage et currente. Hoc significat quod machinae et motores operantes in 60 Hz possunt celerius moveri vel plus producti quam illi operantes in 50 Hz. Tamen, hoc etiam significat quod machinae et motores operantes in 60 Hz fortasse requirunt plus refrigerationis vel protectionis quam illi operantes in 50 Hz.
Magnitudo: Frequensia superior permittit apparatos et equipmenta electrica minora et leviora, quia reducit magnitudinem nucleorum magneticorum in transformatoribus et motoribus. Hoc potest salvare spatium, materiale, et costus transportationis. Tamen, hoc etiam significat quod apparati frequentiae superioris fortasse habeant minus fortitudinem insulationis vel plures perdas quam apparati frequentiae inferioris.
Perdas: Frequensia superior increvit perdas in apparatis et equipmentis electricis propter effectus cutaneos, currentes eddy, hysteresis, calefactio dielectrica, etc. Haec perdas reducunt efficientiam et increvent calefactionem in apparatis et equipmentis electricis. Tamen, haec perdas possunt minimizari per usum properarum technicarum designi sicut laminatio, shielding, refrigeratio, etc.
Harmonici: Frequensia superior producit plures harmonicos quam frequensia inferior. Harmonici sunt multiplices frequensiae fundamentalis quae possunt causare distortionem, interficientiam, resonantiam, etc., in apparatis et equipmentis electricis. Harmonici possunt reducere qualitatem et fiduciam potentiae in systematibus electricis. Tamen, harmonici possunt mitigari per usum filterorum, compensatorum, converterum, etc.
Quomodo controlatur frequensia systematis electrici?
Frequensia systematis electrici controlatur per balancementum supply (generationis) et demand (load) electricitatis in real-time. Si supply excedit demand, frequensia increvit; si demand excedit supply, frequensia decrevit. Deviationes frequensiae possunt affectare stabilitatem et securitatem systematum electricorum, sicut et operationem et performance apparatorum et equipmenti electricorum.
Ut maintineat frequensiam intra limites acceptabiles (usualiter ±0.5% circa valorem nominalem), systemata electrica utuntur variis methodis sicut:
Correctio erroris temporis (TEC): Haec est methodus ad adjustandum velocitatem generatorum periodiciter ut corrigat pro omni tempore erroris accumulati propter deviationes frequensiae per longum tempus. Exempli gratia, si frequensia est sub nominali per longum tempus (e.g., propter load altum), generatorum accelerabit parum ut compenset pro tempore perdito.
Controlis load-frequensiae (LFC): Haec est methodus ad adjustandum output generatorum automaticiter ut matchet omnes mutationes in load intra certam aream vel zonam (e.g., statum vel nacionem). Exempli gratia, si load increvit subito (e.g., propter switching on appliances), generatorum increvet output suum secundum ut maintineat frequensiam.
Rate of change of frequency (ROCOF): Haec est methodus ad detectandum omnes subitaneas vel grandes mutationes in frequensia propter disturbance sicut faults vel outages in systematibus electricis. Exempli gratia, si magnus generator trippat offline inexpectate (e.g., propter fault), ROCOF indicabit quomodo celeriter frequensia mutat propter hoc eventum.
Audible noise: Haec est indicatio audibilis omnis mutationis in frequensia propter vibrationes mechanicarum in apparatis et equipmentis electricis sicut transformatoribus vel motoribus. Exempli gratia, si frequensia increvit parum (e.g., propter low load), quidam apparati possunt producere sonum altius quam normaliter.
Conclusio
Frequensia systematis electrici est parameter importantis qui affectat generationem, transmissionem, distributionem, et consumptionem electricitatis. Electio 50 Hz vel 60 Hz frequensiae pro systematibus electricis fundatur super rationes historicis et economicis potius quam technicis. Ambo frequensiae habent sua beneficia et incommoda secundum varios factores sicut potentia, magnitudo, perdas, harmonici, etc. Frequensia systematis electrici controlatur per varias methodos sicut TEC, LFC, ROCOF, et noise audibile ut securitatem et stabilietatem systematum electricorum et operationem et performance apparatorum et equipmenti electricorum assecurat.
Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
