Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

 
 
 

Сайт электрика

Избранные статьи » Интересные факты

Почему в электроэнергетике выбран стандарт частоты 50 герц

Почему по сей день в энергетической отрасли для передачи и распределения электроэнергии всюду выбраны и остаются принятыми частоты 50 и 60 Гц? Вы когда-нибудь задумывались об этом? А ведь это совсем не случайно. В странах Европы и СНГ принят стандарт 220-240 вольт 50 герц, в североамериканских странах и в США — 110-120 вольт 60 Гц, а в Бразилии 120, 127 и 220 вольт 60 Гц. Кстати, непосредственно в США в розетке порой может оказаться, скажем, 57 или 54 Гц. Откуда эти цифры?

Почему в электроэнергетике выбран стандарт частоты 50 герц

Давайте обратимся к истории, чтобы разобраться в данной теме. Во второй половине 20 столетия ученые многих стран мира активно изучали электричество и искали ему практическое применение. Томас Эдисон изобрел свою первую лампочку, внедрив тем самым электрическое освещение. Возводились первые электростанции постоянного тока. Начало электрификации в США.

Первые лампы были дуговыми, они светились электрическим разрядом, горящим на открытом воздухе, зажигаемым между двумя угольными электродами. Экспериментаторы того времени довольно быстро установили, что именно при 45 вольтах дуга становится более устойчивой, однако для безопасного зажигания, последовательно с лампой подключали резистивный балласт, на котором падало в процессе работы лампы около 20 вольт.

Так, долгое время применялось постоянное напряжение 65 вольт. Затем его повысили до 110 вольт, чтобы можно было последовательно включить в сеть сразу две дуговые лампы.

Томас Эдисон

Эдисон был фанатичным сторонником систем постоянного тока, и генераторы постоянного тока Эдисона поначалу так и работали, подавая в потребительские сети 110 вольт постоянного напряжения.

Но технология постоянного тока Эдисона была очень-очень затратной, экономически не выгодной: нужно было прокладывать много толстых проводов, да и передача от электростанции до потребителя не превышала расстояния в несколько сотен метров, поскольку потери при передаче были огромны.

Позже была введена трехпроводная система постоянного тока на 220 вольт (две параллельные линии по 110 вольт), однако существенно положение относительно экономичности такой передачи не улучшилось.

Никола Тесла

Позже Никола Тесла разработал свои, совершенно новаторские генераторы переменного тока, и внедрил экономически более эффективную систему передачи электроэнергии при высоком напряжении в несколько тысяч вольт, и электроэнергию можно стало передавать на тысячи метров, потери при передаче снизились в десятки раз. Постоянный ток Эдисона не выдержал конкуренции с переменным током Тесла.

Трансформаторы на железе понижали высокое напряжение до 127 вольт на каждой из трех фаз, подавая его потребителю в виде переменного тока. При работе генераторов переменного тока, приводимых в движение паром или падающей водой, роторы их вращались с частотой от 3000 оборотов в минуту и даже больше. Это позволяло лампам не мерцать, асинхронным двигателям нормально работать, выдерживая номинальные обороты, а трансформаторам — преобразовывать электричество, повышать и понижать напряжение.

Генератор Доливо-Добровольского

Между тем, в СССР напряжение сетей до 60-х годов оставалось на уровне 127 вольт, затем с ростом производственных мощностей его подняли до привычных нам теперь 220 вольт.

Доливо-Добровольский, так же как и Тесла, исследовавший возможности переменного тока, предложил использовать для передачи электроэнергии именно синусоидальный ток, а частоту предложил установить в пределах от 30 до 40 герц. Позже сошлись на 50 герцах в СССР и на 60 герцах — в США. Эти частоты были оптимальными для оборудования переменного тока, во всю работавшего на многих заводах.

Современный генератор переменного тока

Частота вращения двухполюсного генератора переменного тока составляет 3000 либо максимум 3600 оборотов в минуту, и дает как раз частоты 50 и 60 Гц при генерации. Для нормальной работы генератора переменного тока, частота должна быть не менее 50-60 Гц. Промышленные трансформаторы без проблем преобразуют переменный ток данной частоты.

Сегодня принципиально можно повысить частоту передачи электроэнергии до многих килогерц, и сэкономить таким образом на материалах проводников в ЛЭП, однако инфраструктура остается приспособленной именно для тока частотой 50 Гц, она была так спроектирована изначально по всему миру, генераторы на атомных электростанциях вращаются с все той же частотой 3000 оборотов в минуту, имеют всё ту же пару полюсов. Поэтому модификация систем генерации, передачи и распределения электроэнергии - вопрос отдаленного будущего. Вот почему 220 вольт 50 герц остаются у нас пока стандартом.

Андрей Повный



Другие статьи:


Мы ВКонтакте:

Мы в Facebook:

Смотрите также на Электрик Инфо:

  • Что такое динамо-машина. Первые генераторы постоянного тока
  • Автомобильный генератор и его особенности
  • Как определить скорость вращения электродвигателя
  • Будущее за системами электроснабжения постоянного тока?
  • Способы беспроводной передачи электроэнергии
  •  
      Комментарии:

    #1 написал: Алексей |

     
     

    Добрый день.
    Спасибо за статью. Интересовался єтим вопросом, а сегодня получил исчерпывающий ответ.
    Но есть пару вопросов:
    На сколько трудоемкое дело трансформация частоты?
    Почему "по всему миру" если Европейский и Американский стандарты отличаются?
    И последнее, попадаются очень много блоков питания на 50/60 Гц. Какой электрический прибор еще не может иметь двойных стандартов?

      Комментарии:

    #2 написал: Владимир |

     
     

     В принципе все правильно, но если учесть то, что экономически нецелесообразно передавать переменный ток повышенной частоты на большие расстояния из-за  потерь, вызванных емкостной составляющей линий электропередач, то это было бы более правдоподобным объяснением. Понижение частоты  опять - же влечет за собой значительные  затраты, связанные с увеличением габаритов, а естественно и материальных затрат при производстве оборудования.

      Комментарии:

    #3 написал: гость |

     
     

    Все от того, что не было возможности поднять напряжение для передачи мощности на расстояния - трансформаторы работают на переменном токе. На то время это было единственно правильное решение..

      Комментарии:

    #4 написал: alex |

     
     

    Насчет Доливо-Добровольского---этот "инженер-новатор" работал в компании Эдисона, укравшего (не заплатившего) патенты Тесла на часть оборудование двухфазной системы переменного тока....при этом сам Тесла вполне серьезно пригрозил тому судом...Эдисон видя, как денежки уплывают в компанию Вестингауза (работы по совершенствованию продолжались), ничего лучшего не придумал и запатентовал систему трехфазного тока.....при самых примитивных модификациях системы двухфазного..Работы по модификации и выполнил Доливо-Добровольский, что удорожило все ровно на 30% по расходным материалам, а выгоды ровно никакой кроме лишнего провода и усложнения конструкции. Проделано это было в Европе, где было мало линий постоянного тока на два провода в отличии от Америки, где они уже были повсеместно и Тесла лишь в целях их использования разрабатывал двухфазную систему с "землей"..

    Электрика дома  | Электрообзоры  | Энергосбережение
    Секреты электрика | Источники света | Делимся опытом
    Домашняя автоматика | Электрика для начинающих
    Электромастерская | Электротехнические новинки

    Электрик Инфо - электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.
    Информация и обучающие материалы для начинающих электриков.
    Кейсы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок.
    Copyright © 2008-2017 electrik.info
    Е-mail: electroby@mail.ru Сайт в Google+ Карта сайта
    Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Полезное

    Стабилизаторы напряжения IEK