Għaliex Nistgħu Nużaw Il-Frekwenza ta’ 50 Hz jew 60 Hz għall-Sistemi tal-Elettricità?

Sistema tal-kurrent elektromagnetiku huwa reżettiva ta' komponenti elettrika li jġenraw, jtrasmettu u jdistribuwu kurrent elektromagnetiku lil utenti finali. Is-sistema tal-kurrent elektromagnetiku topera b'frequenza certa, li hi in-numru ta' sikli f'sekonda tal-kurrent elektromagnetiku (AC) tal-voltiġġ u tal-kurrent. Il-frequenzijiet aktar komuni li jintużaw għas-sistemi tal-kurrent elektromagnetiku huma 50 Hz u 60 Hz, skont it-tieni tad-dinja. Imma għal liex nużaw dawn il-frequenzijiet u mhux oħra? Xi huma l-benefiċċji u l-disvantaggi tal-frequenzijiet differenti? Kif divenit standardizzati dawn il-frequenzijiet? Dan l-artiklu jagħti r-risposti għal dawn il-mistoqsijiet u jispjega l-istorja u l-aspetti tekniki tal-frequenza tas-sistema tal-kurrent elektromagnetiku.

Xi hia la Frequenza tas-Sistema tal-Kurrent Elektromagnetiku?

Il-frequenza tas-sistema tal-kurrent elektromagnetiku hija definita bħala l-tasso ta’ varjazzjoni tal-anglu fazjal tal-voltiġġ AC jew tal-kurrent. Tmismaxxija fil-hertz (Hz), li hija equivalenti għal siklu waħid fis-sekonda. Il-frequenza tas-sistema tal-kurrent elektromagnetiku tdependi mill-veloċità tal-rotażjon tal-generaturi li jiġenraw il-voltiġġ AC. Aqwa sara l-rotazzjoni tal-generaturi, aqwa sara l-frequenza. Il-frequenza taffetwa wkoll il-prestazzjoni u d-disinn ta' diversi aparati u ekipament elettriku li jżużaw jew jiġenraw kurrent elektromagnetiku.

Kif Divenit Standardizzati l-Frequenzijiet 50 Hz u 60 Hz?

Il-għażla tal-frequenza 50 Hz jew 60 Hz għas-sistemi tal-kurrent elektromagnetiku ma tantx basata fuq raġuni teknika ħafifa, imma piuttost fuq fatturi storici u ekonomiċi. Fl-aħħar tas-seklu t-19 u ft-tieni tas-seklu t-20, meta kien qed jinvolvi sistemi elettriku komerċjali, kien hemm ebda standardizzazzjoni tal-frequenza jew tal-voltiġġ. Reġjonijiet u pajsi differenti kuntentu bi-frequenzijiet differenti, mill-16.75 Hz sal-133.33 Hz, skont l-ebda preferenzi u l-bisogni lokali. Xi minn l-fatturi li influenzaw il-għażla tal-frequenza kienu:

• Id-dekorazzjoni: Il-frequenzijiet bażi kienu jipproduċu flimmer notevoli fi l-lampi inkandescenti u l-lampi tal-ark, li kienu murrani użati għall-id-dekorazzjoni fit-tmieni. Il-frequenzijiet aqwa zghalġu l-flimmer u ssodfu l-id-dekorazzjoni.

• Il-mašini rotanti: Il-frequenzijiet aqwa alluvjaru motors u generaturi iżgħar u in-nifs, li żgħalġu l-kostijiet tal-materiali u tal-trasport. Imma l-frequenzijiet aqwa kienu jżidu l-perdi u l-ħilwa fil-mašini rotanti, li qalġu l-effiċjenza u r-relibiltà.

• It-trasferiment u l-transformatori: Il-frequenzijiet aqwa żidu l-impedanza tal-linji tat-trasferiment u l-transformatori, li qalġu l-kapaċità tat-trasferiment u żidu l-kapt tal-voltiġġ. Il-frequenzijiet infsarju distanzi tat-trasferiment aqwa u perdi infsa.

• L-interkonnessjoni tas-sistema: L-interkonnessjoni tas-sistemi tal-kurrent elektromagnetiku mal-frequenzijiet differenti richiedu konvertitori jew sinchronizzaturi kompliċati u kostanti. Il-frequenza komuni facilita l-integrazzjoni u l-koordinazzjoni tas-sistema.

Waqt li s-sistemi tal-kurrent elektromagnetiku kienu jispandu u jinterkonnessjaw, kien hemm bisogna għall-standardizzazzjoni tal-frequenza biex tinqasam il-kompliċitajiet u tżid il-kompattibilità. Imma kien hemm ukoll rivaltà bejn manufatturieri u reġjonijiet differenti li vullu jmantanu l-standards tagħhom u monopolji. Dan l-ivvissel bejn żewġ gruppi prinċipali: wieħed li adotta 50 Hz bħala frequenza standard, l-ebda fil-Ewropa u l-Asia, u l-ieħor li adotta 60 Hz bħala frequenza standard, l-ebda f’Amerka t-Tramuntana u parti minn Amerka Latina. Il-Ġappun kien l-iżċezzzjoni li użat tfrekwenzijiet żewġ: 50 Hz f’l-Ġappun tal-est (inkluż Tokyo) u 60 Hz f’l-Ġappun tal-pjest (inkluż Osaka).

Xi huma l-Benefiċċji u l-Disvantaggi tal-Frequenzijiet Differenti?

M'hemmx benefiċċju jew disvantaggi ċar li jiġu użati l-frequenzijiet 50 Hz jew 60 Hz għas-sistemi tal-kurrent elektromagnetiku, għax iffrakwenzijiet differenti għandhom pros u kontrovsersiji skont diversi fatturi. Xi minn l-benefiċċji u l-disvantaggi huma:

• Il-potenza: Sistem 60 Hz għandu 20% akbar potenza minn sistem 50 Hz għal voltiġġ u kurrent stess. Dan ifisser li motors u mašini li jirrijnu fuq 60 Hz jistgħu jirrijnu aqwa jew jipproduċu akbar output minn dak li jirrijnu fuq 50 Hz. Imma dan ifisser ukoll li motors u mašini li jirrijnu fuq 60 Hz jistgħu jirrigħu l-ebda raffreddament jew protezzjoni akbar milli dak li jirrijnu fuq 50 Hz.

• Is-saġġar: Frequenza aqwa alluvjaru aparati u ekipament elettriku iżgħar u in-nifs, għaliex tirduna l-saġġar tal-magħluq magnetiku fit-transformatori u motors. Dan jista' jsalva spazju, materiali, u kostijiet tal-trasport. Imma dan ifisser ukoll li l-apparati ta' frequenza aqwa jistgħu jkunu bl-insolazzjoni nqs u perdi aqwa milli l-apparati ta' frequenza infsa.

   

• Il-perdi: Frequenza aqwa żidu l-perdi fil-apparati u l-ekipament elettriku għal effetti tal-kutina, correnti eddy, isteresi, ħilwa dielectrica, u sliem. Dawn il-perdi qalġu l-effiċjenza u żidu l-ħilwa fil-apparati u l-ekipament elettriku. Imma dawn il-perdi jistgħu jiġu minimizzati permezz ta' tekniki tad-disinn proprija bħal laminazzjoni, scudi, raffreddament, u sliem.

• L-armoniċi: Frequenza aqwa ipproduċu aktar armoniċi milli frequenza infsa. L-armoniċi huma multipli tal-frequenza fondamentali li jistgħu jipproduċu distorzjoni, interferenza, resonanza, u sliem, fil-apparati u l-ekipament elettriku. L-armoniċi jistgħu jqaldu l-kwalità tal-potenza u r-relibiltà fis-sistemi tal-kurrent elektromagnetiku. Imma l-armoniċi jistgħu jiġu mitigati permezz ta' filtri, kompensaturi, konvertitori, u sliem.

Kif Tikkontrolla l-Frequenza tas-Sistema tal-Kurrent Elektromagnetiku?

Il-frequenza tas-sistema tal-kurrent elektromagnetiku tkontrollata permezz ta' bilanġ tal-fornitura (ġenrazzjoni) u tal-domanda (karigg) tal-kurrent elektromagnetiku fit-tmiem. Jekk il-fornitura tuġġa l-domanda, l-frequenza tizdied; jekk il-domanda tuġġa l-fornitura, l-frequenza tniqsu. Il-varjazzjonijiet tal-frequenza jistgħu jaffettwaw l-stabilità u l-sigurtà tas-sistemi tal-kurrent elektromagnetiku, kif ukoll il-prestazzjoni u l-operazzjoni tal-apparati u l-ekipament elettriku.

Biex tmantni l-frequenza f'limiti aċċettabbli (solitament ±0.5% għal valur nominal), is-sistemi tal-kurrent elektromagnetiku jistgħu jżużaw metodi diversi bħal:

• Korezzjoni tal-errur tal-ħin (TEC): Dan huwa metodu biex jmodifikaw il-veloċità tal-generaturi periodikament biex jkoreġġu l-errur tal-ħin accumulata għal varjazzjonijiet tal-frequenza su l-perjodu twil. Pereżempju, jekk il-frequenza tkun infsa minn nominal għal perjodu twil (pereżempju, għal karigg aqwa), il-generaturi jispeċċaw ħafna biex jkompensaw l-ħin miftuħ.

• Kontroll tal-karigg u tal-frequenza (LFC): Dan huwa metodu biex jmodifikaw l-output tal-generaturi awtomatikament biex jimmaqqsu l-ebda varjazzjoni fil-karigg f'żona jew àrea certa (pereżempju, stat jew paġna). Pereżempju, jekk il-karigg tiżdied subiti (pereżempju, għal switċi ta' apparati), il-generaturi jiżdiedu l-output tagħhom diġà biex jmantanu l-frequenza.

• Tasso ta' varjazzjoni tal-frequenza (ROCOF): Dan huwa metodu biex jiddektej l-ebda varjazzjoni subita u kbira tal-frequenza għal disturbi bħal difetti jew interrupzioni fis-sistemi tal-kurrent elektromagnetiku. Pereżempju, jekk generator kbir jiġi offline waqqfa (pereżempju, għal difett), il-ROCOF jindika kemm bħalissa l-frequenza tibdel għal din l-ġrajja.

• Ħlas audibil: Dan huwa indikazzjoni audibil ta' l-ebda varjazzjoni tal-frequenza għal vibrazzjonijiet mekaniki fil-apparati u l-ekipament elettriku bħal transformatori jew motors. Pereżempju, jekk il-frequenza tizdied qasir (pereżempju, għal karigg infsa), xi apparati jistgħu jipproduċu ħlas aqwa minn normali.

Konkluzzjoni

Il-frequenza tas-sistema tal-kurrent elektromagnetiku hija parametru importanti li jaffettwa l-ġenrazzjoni, it-trasferiment, id-distribuzzjoni, u l-konsum tal-kurrent elektromagnetiku. Il-għażla tal-frequenza 50 Hz jew 60 Hz għas-sistemi tal-kurrent elektromagnetiku hija bsata fuq raġuni storici u ekonomiċi, mhux teknika. L-frequenzijiet differenti għandhom benefiċċji u disvantaggi skont diversi fatturi bħal potenza, saġġar, perdi, armoniċi, u sliem. Il-frequenza tas-sistema tal-kurrent elektromagnetiku tkontrollata permezz ta' diversi metodi bħal TEC, LFC, ROCOF, u ħlas audibil biex tmantni l-stabilità u r-relibiltà tas-sistemi tal-kurrent elektromagnetiku u l-prestazzjoni u l-operazzjoni tal-apparati u l-ekipament elettriku.

Deklarazzjoni: Ir-respekt għal l-orignali, artikoli ħafna validi li huma xieraq daqs, jekk jkun hemm infringement jekk jogħġbok ikkuntattja biex tneħħa.