Цікаві факти. Чому використовується стандарт частоти струму 50 Герц
У галузі електроенегетики, щоб передати і розподілити електричний струм, використовуються однакові стандарти частоти, які становлять 50 чи 60 Гц. Це справді аж ніяк не випадково. Так, наприклад, у нашій країні, СНД та країнах Європи використовуються єдині правила: струм у 220-240 Вольт частотою 50 Гц. На американському континенті прийнято стандарт 110-120 Вольт частотою 60 Гц. Звідки беруться ці величини. Давайте розберемося.
Історія
Для початку згадаємо, як все було. Ще в другій половині ХХ століття багато вчених із різних країн активно вивчали принцип роботи електрики, отримували практичний досвід, яким чином його можна буде використовувати у побуті та виробничій діяльності людини. Так, усім відомий вчений-винахідник Томас Едісон зробив першу електричну лампочку і відкрив нове століття - століття електрифікації. Це призвело до будівництва електростанцій (зокрема спочатку в США), де використовувався постійний струм.
Зазначимо, що перші лампочки світилися електричним розрядом, що горів у повітрі. Запалювання відбувалося між двома вугільними електродами, саме тому лампи називалися дуговими. Початок було покладено і саме завдяки цим крокам, вчені-експериментатори зрозуміли, що якщо використовувати струм 45 вольт, то дуга стає стійкішою, але при цьому не такою безпечною. Щоб отримати безпечний варіант, використовувався резистивний баласт, на якому в процесі експлуатації лампочки падало приблизно 20 Вольт.
Досить тривалий час у побуті застосовувалася напруга постійного типу, величиною 65 Вольт. Трохи пізніше його підвищили до 110, щоб була можливість включити в мережу кілька (дві) послідовно з'єднаних ламп.
Вчений Томас Едісон впевнено вважав, що саме постійний струм кращий за змінний. Його пристрої – генератори – якийсь час подавали до мережі саме такий струм. Як з'ясувалося, такий спосіб використання був дуже витратним та невигідним через необхідність застосування великої кількості провідникової продукції, а також їх трудомісткої прокладки. При цьому втрата електроенергії в процесі передачі була колосальною.
Пізніше почали використовувати систему постійного струму - 3-провідну в 220 Вольт, де були дві паралельні лінії по 110 В. Як з'ясувалося, економічно даний варіант електрифікації не покращив загального стану справ.
Нікола Тесла вже через кілька років представив світові свої унікальні роботи, зокрема, генератор змінного струму, що спрацювало у вірному напрямку та дозволило, завдяки його ж ідеям, значно знизити витратну частину при передачі електроенергії. При цьому, у багато разів зросла ефективність її передачі, коли велике напруження могло проходити без значних втрат великі відстані. Як показала практика, змінний струм Тесли значно перевершував за всіма параметрами постійний Едісон.
Трансформатори, що складаються із заліза, на кожній з трьох фаз знижують високу напругу до значення 127 Ст.
Споживач отримує у вигляді змінного струму. Генератори змінного струму оснащені роторами, які оберталися із частотою понад 3000 об/хв. Вони рухалися водою чи парою. Як результат, лампи, що працюють, не мерехтіли, а значить і асинхронні двигуни могли якісно виконувати поставлене завдання (виконуючи номінальні обороти). Трансформатор у своїй підвищував і знижував напруга електрики до необхідної величини.
На території наших країн до середини 60-х років ХХ століття напруга в мережах була на рівні 127 Вольт. І вже пізніше, коли виробничі потужності значно зросли, цей показник був піднятий до звичного нам сьогодні значення 220 Вольт.
Вчений Долів-Добровольський, який досліджував змінне джерело, запропонував використовувати для передачі електроенергії синусоїдальний струм. Також він запропонував застосовувати частоту в 30-40Гц. Оптимальними для роботи обладнання та приладів виявились 50 Гц на території наших країн та Європи, а в США застосовують частоту 60 Гц.
Двополюсні генератори змінного струму характеризуються частотою обертання в 3000-3600 об/хв. Саме така робота дає внаслідок частоти 50-60 Гц. Такі показники потрібні для нормальної роботи генератора.
Звісно, на сьогоднішній день можна значно збільшити частоту передачі електроенергії. Це призвело б до дуже великої економії використання кабельно-провідникової продукції. Однак, на всій планеті інфраструктура побудована і пристосована саме до цих давно знайомих нам величин, що стосується будь-яких генераторів струму на атомних електростанціях. Отже, питання глобальної зміни системи передачі та подальшої комутації електроенергії відноситься більше до ще далекого майбутнього і сьогодні струм 220 Вольт та 50 Гц є загальноприйнятим стандартом.
Автор: МЕГА КАБЕЛЬ