Деякі країни світу, такі як Великобританія та Сполучені Штати, використовують змінний струм частотою 60 Гц, тому що вони використовують десяткову систему числення, що 12 сузір’їв, 12 годин, 12 шилінгів дорівнюють 1 фунту тощо.Пізніше країни прийняли десяткову систему, тому частота становить 50 Гц.
А якщо частота нижча?
Милий Діксон теж у підсумку програв Tesla, а AC переміг DC з перевагою легкої зміни рівня напруги.У разі однакової потужності передачі збільшення напруги призведе до зменшення струму передачі, а також зменшиться енергія, що споживається на лінії.Інша проблема передачі постійного струму полягає в тому, що її важко зламати, і ця проблема залишається проблемою досі.Проблема передачі постійного струму така ж, як іскра, яка виникає, коли електричну вилку витягують у звичайний час.Коли сила струму досягає певного рівня, іскру неможливо згасити.Ми називаємо це «дуга».
Для змінного струму струм буде змінювати напрямок, тому є час, коли струм перетинає нуль.Використовуючи цей малий поточний момент часу, ми можемо відключити мережевий струм через пристрій для гасіння дуги.Але напрямок постійного струму не зміниться.Без цієї нульової точки нам було б дуже важко загасити дугу.
Трансформатор покладається на зміну магнітного поля на первинній стороні, щоб відчути підвищення або зниження вторинної сторони.Чим повільніше змінюється частота магнітного поля, тим слабша індукція.Крайнім випадком є постійний струм, а індукції взагалі немає, тому частота занадто низька.
Наприклад, швидкість двигуна автомобіля – це його частота, наприклад 500 об/хв на холостому ходу, 3000 об/хв під час прискорення та перемикання передач, а конвертовані частоти становлять 8,3 Гц і 50 Гц відповідно.Це свідчить про те, що чим вище швидкість, тим більше потужність двигуна.
Таким же чином, за однакової частоти, чим більший двигун, тим більша вихідна потужність, тому дизельні двигуни більші за бензинові, а великі та потужні дизельні двигуни можуть керувати важкими транспортними засобами, такими як автобуси.
Таким же чином двигун (або всі обертові механізми) потребують як невеликого розміру, так і великої вихідної потужності.Є тільки один шлях - збільшити швидкість, тому частота змінного струму не може бути занадто низькою, тому що нам потрібен маленький розмір, але велика потужність.електричний двигун.
Те ж саме стосується інверторних кондиціонерів, які регулюють вихідну потужність компресора кондиціонера шляхом зміни частоти змінного струму.Таким чином, потужність і частота позитивно корелюють у певному діапазоні.
Що робити, якщо частота висока?Наприклад, як щодо 400 Гц?
Давайте спочатку поговоримо про втрати.Лінії електропередач, обладнання підстанцій та електрообладнання мають реактивний опір.Реактивний опір пропорційний частоті.менше.
В даний час реактивний опір лінії передачі 50 Гц становить близько 0,4 Ом, що приблизно в 10 разів перевищує опір.Якщо його збільшити до 400 Гц, реактивний опір становитиме 3,2 Ом, що приблизно у 80 разів перевищує опір.Для високовольтних ліній електропередачі зменшення реактивного опору є ключовим фактором підвищення потужності передачі.
Відповідно до реактивного опору існує також ємнісний реактивний опір, який обернено пропорційний частоті.Чим вища частота, тим менший ємнісний опір і більший струм витоку лінії.Якщо частота висока, струм витоку лінії також збільшиться.
Ще одна проблема – швидкість роботи генератора.Генератор струму в основному є одноступеневою машиною, тобто парою магнітних полюсів.Щоб генерувати електроенергію з частотою 50 Гц, ротор обертається зі швидкістю 3000 обертів на хвилину.Коли оберти двигуна досягають 3000 об/хв, ви чітко відчуваєте вібрацію двигуна.Коли він досягне 6000 або 7000 обертів на хвилину, ви відчуєте, що двигун ось-ось вискочить з капота.
Оскільки обстановка швидко змінюється, ротори вагою в десятки тонн дуже повільно зменшують або збільшують вихідну потужність через величезну інерцію (концепція швидкості наростання), яка не встигає за змінами енергії вітру та виробництва фотоелектричної енергії, тому іноді від нього доводиться відмовлятися.Вітер і покинуте світло.
З цього видно
Причина, чому частота не може бути занадто низькою: трансформатор може бути високоефективним, а двигун може бути малим за розміром і великою за потужністю.
Причина, чому частота не повинна бути занадто високою: втрати ліній і обладнання можуть бути невеликими, а швидкість генератора не повинна бути занадто високою.
Тому, згідно з досвідом і звичкою, наша електрична енергія встановлюється на 50 або 60 Гц.
Час публікації: 06 липня 2022 р