Biz nima uchun elektr tizimlari uchun 50 Hz yoki 60 Hz chastotani ishlatamiz?

Elektr energiyasini yaratish, uzatish va taqsimotga qadar yetkazish uchun elektr tizimlari komponentlar tarmog'idir. Elektr tizimi aniq chastotada ishlaydi, bu chastota doimiy o'zgaruvchi tok (AC)ning bir soniya davomida tebranishlar sonidir. Eng keng tarqalgan chastotalar 50 Hz va 60 Hz, dunyo bo'lg'an joyiga qarab foydalaniladi. Ammo nima sababli biz boshqa chastotalarni emas, shu chastotalarni ishlatamiz? Turli chastotalarning afzalliklari va kamchiliklari nimalar? Va qanday qilib bu chastotalar standartlashtirildi? Bu maqola ushbu savollarga javob beradi va elektr tizimlari chastotasining tarixiy va texnik aspektlarini tushuntiradi.

Elektr tizimining chastotasi nima?

Elektr tizimining chastotasi AC tokning fazaviy burchagini o'zgartirish tezligi hisoblanadi. U gerts (Hz) bilan o'lchanadi, bu bir soniya davomida bir tebranishni ifodalaydi. Tizim chastotasi elektr energiyasini yaratish uchun ishlatiladigan generatorlar tezligiga bog'liq. Generatorlar tezroq aylanadilar, chastota oshadi. Chastota turli elektr jihozlari va qurilmalarining ishlash va dizaynini ham ta'sir qiladi.

50 Hz va 60 Hz chastotalari qanday paydo bo'ldi?

50 Hz yoki 60 Hz chastotalari elektr tizimlari uchun tanlangan sababi aniq texnik sabablar emas, balki tarixiy va iqtisodiy omillar. 19-asr oxiriga va 20-asr boshiga kelganda, ko'rsatkich va chastotalar standartlashtirilmagan ekan. Har bir hudud va mamlakat o'ziga xos chastotalarni ishlatgan, 16.75 Hz dan 133.33 Hz gacha bo'lgan oraliqdagi qiymatlarni olgan. Chastotani tanlashda quyidagi omillar muhim rol o'ynagan:

• Osiy osvobochka: Past chastotalarda inkandescent lampalarda va ark lampalarda katta tortib o'tish paydo bo'lgan. Yuqori chastotalar tortib o'tishni kamaytirib, osvobochka sifatini yaxshiladi.

• Aylanuvchi mashinalar: Yuqori chastotalar kichik va ozroq motor va generatorlarni imkoniyat beradi, bu material va transport sarflarini kamaytiradi. Amma yuqori chastotalar aylanuvchi mashinalarda zararlar va issiqroqni oshiradi, bu effektivlik va ishonchli ishlashni pasaytiradi.

• Uzatish va transformatorlar: Yuqori chastotalar uzatish liniyalari va transformatorlar impedansini oshiradi, bu energiya uzatish imkoniyatini kamaytiradi va voltajni pastaytiradi. Past chastotalar uzatish masofasini uzaytiradi va zararlarni kamaytiradi.

• Tizim ulash: Farqli chastotali tizimlarni ulash kompleks va qimmat konverterlar yoki sinkronizatorlar talab qiladi. Umumiy chastota tizimlarni integratsiya va koordinatsiya qilishga yordam beradi.

Elektr tizimlari kengayib borayotgan va ulashayotgan paytda, chastotalarni standartlashtirish zaruri bo'lgan. Amma turli ishlab chiqaruvchilar va hududlar o'z standartlarini saqlash va monopoliyasini barpo qilishni istagandi. Bu ikki asosiy guruhga ajratishga olib keldi: biri Evropa va Osiyoda 50 Hz ni, ikkinchisi Shamol Amerika va Latin Amerikaning ba'zi qismida 60 Hz ni standart chastota sifatida qabul qildi. Yaponiya 50 Hz va 60 Hz chastotalarni ishlatgan istisno holati: Tokiyo va sharqiy Yaponiyada 50 Hz, Osaka va g'arbiy Yaponiyada 60 Hz.

Turli chastotalarning afzalliklari va kamchiliklari nimalar?

50 Hz yoki 60 Hz chastotalaridan foydalanishning aniq afzalligi yoki kamchiligi yo'q, chunki har bir chastotada o'z afzalliklari va kamchiliklari mavjud. Quyidagi afzalliklar va kamchiliklar:

• Kuch: 60 Hz tizim 50 Hz tizimga nisbatan uzoqroq va yaqinroq kuchga ega. Bu demakki, 60 Hz da ishlaydigan mashinalar va motorlar 50 Hz da ishlaydiganlardan tezroq yoki ko'proq natija berishi mumkin. Amma bu esa 60 Hz da ishlaydigan mashinalar va motorlarni sovuqlovish yoki himoya qilish uchun ko'proq talab qiladi.

• Hajm: Yuqori chastota kichik va ozroq elektr jihozlari va qurilmalar imkoniyat beradi, chunki bu transformatorlar va motorlardagi magnit asoslar hajmini kamaytiradi. Bu joy, material va transport sarflarini arzonlaydi. Amma bu esa yuqori chastotali qurilmalar nisbatan pastroq izolyatsiya kuchi yoki yuqori zararlarni berishi mumkin.

   

• Zararlar: Yuqori chastota elektr jihozlari va qurilmalarda dermis effekti, eddy toki, gisteresis, dielektrik issiqroq va hokazo sababli zararlarni oshiradi. Bu zararlarni kamaytirish uchun laminatsiya, shirya, sovuqlovish va hokazo usullar ishlatilishi mumkin.

• Garmonikalar: Yuqori chastota past chastotadan ko'proq garmonikalar yaratadi. Garmonikalar fundamental chastotaning karralari bo'lib, elektr jihozlari va qurilmalarda distorsiyani, interferentsiyani, rezonansni va hokazo holatlarni yaratadi. Garmonikalar elektr tizimlaridagi energiya sifatini va ishonchini pasaytiradi. Amma garmonikalar filtrlar, kompensatorlar, konverterlar va hokazo usullar orqali rad etilishi mumkin.

Elektr tizimining chastotasi qanday boshqariladi?

Elektr tizimining chastotasi elektr energiyasini taqdim etish (yaratish) va talab (yuk) orasidagi balansni real vaqt rejimida boshqarish orqali nazorat qilinadi. Agar taqdim etilayotgan energiya talabdan oshsa, chastota oshadi; agar talab taqdim etilayotgan energiyadan oshsa, chastota pasayadi. Chastotadagi o'zgarishlar elektr tizimlari va elektr jihozlari va qurilmalarining ishlash va operatsiyalarini ta'sir qilishi mumkin.

Chastotani qabul qilish uchun mos chegaralarda (adbloktan ±0.5% oraliqda) elektr tizimlari quyidagi usullardan foydalanadi:

• Vaqt xatosini to'g'rilash (TEC): Bu usul generatorlar tezligini muddatli vaqt ichida chastotadagi o'zgarishlar sababli yig'ilgan vaqt xatosini to'g'rilash uchun periodik ravishda o'zgartirish orqali amalga oshiriladi. Masalan, agar chastota uzoq muddat davomida nominaldan past bo'lsa (masalan, yuk juda yuqori bo'lganda), generatorlar tezligini oshirish orqali o'tgan vaqtni to'g'rilaydi.

• Yuk-chastota nazorati (LFC): Bu usul yukda o'zgarishlar bo'lganda (masalan, aloqa qurilmalari yoqilganda) generatorlar o'z ichki yuklarini avtomatik ravishda moslashtirish orqali chastotani nazorat qiladi. Masalan, yuk juda tez oshsa, generatorlar o'z chiqishlarini moslash orqali chastotani saqlaydi.

• Chastotaning o'zgarish tezligi (ROCOF): Bu usul elektr tizimlarda xavf-xatarlar, masalan, xato yoki energiya kesilishi sababli chastotadagi tezkor yoki katta o'zgarishlarni aniqlash uchun ishlatiladi. Masalan, agar katta generator bevaqiba o'chib qolsa (masalan, xato sababli), ROCOF bu hodisadan sababli chastotaning o'zgarish tezligini ko'rsatadi.

• Shunuflanuvchi ovoz: Bu elektr jihozlari va qurilmalar, masalan, transformatorlar yoki motorlar, ichidagi mexanik titrebishlar orqali chastotadagi o'zgarishlarni shunuflanuvchi ravishda ko'rsatish usuli. Masalan, agar chastota pastroq yuk uchun oshsa, ba'zi qurilmalar normaldan yuqori tonli ovoz chiqarishi mumkin.

Xulosa

Elektr tizimining chastotasi elektr energiyasini yaratish, uzatish, taqsimotga qadar yetkazish va ishlatishni ta'sir qiladigan muhim parametrdir. 50 Hz yoki 60 Hz chastotalar elektr tizimlari uchun tanlangan sababi aniq texnik sabablar emas, balki tarixiy va iqtisodiy omillar. Har bir chastotada o'z afzalliklari va kamchiliklari mavjud, masalan, kuch, hajm, zararlar, garmonikalar va hokazo. Elektr tizimining chastotasi TEC, LFC, ROCOF va shunuflanuvchi ovoz kabi usullar orqali nazorat qilinadi, bu elektr tizimlari va elektr jihozlari va qurilmalarining ishonchli ishlashini ta'minlaydi.

Izoh: Asl matnni hurmat bilan, axborotni ulashish uchun yaxshi maqolalar. Agar huquqni buzilsa, o'chirish uchun bog'laning.