ماذا يعني 50 هرتز؟

خمسون هرتز يعني أن الجهاز مصمم للعمل على تيار متردد بتردد 50 هرتز. أي أنه يتغير من الصفر إلى الجهد الكامل في كلا الاتجاهين خمسين مرة في الثانية. الحقيقة هي أن تردد التيار المتردد الصناعي البالغ 50 هرتز المعتمد في أوروبا ليس عالميًا، وفي أجزاء أخرى من العالم يختلف تردد التيار الصناعي! في الولايات المتحدة الأمريكية، على سبيل المثال، 60 هرتز. وإذا كان التردد مختلفا، فقد يحترق الجهاز الذي يوجد فيه محرك كهربائي - لأن سرعة دوران المحرك الكهربائي المتزامن يعتمد بشكل مباشر على تردد التيار المتردد. أيضًا، إذا كان الجهاز يحتوي على محول، فلن يتم تحويل التيار بالنانو متر بشكل صحيح، على الرغم من أن جهد الدخل سيكون هو الذي تم تصميم الجهاز من أجله، ولكن بعد المرور عبر المحول الداخلي، تنخفض الفولتية (أو المتزايدة) سوف تكون مختلفة.

في روسيا، يبلغ تردد التيار الصناعي في الشبكة 50 هرتز، لذلك لا تحتاج إلى شراء الأجهزة المنزلية.

هيرتز هي وحدة القياس التردداتعملية دورية. وهذا يعني أنه إذا كانت هناك كمية ما تتغير ذهابًا وإيابًا طوال الوقت (أيًا كان - الجهد، الإحداثيات، إسقاط ناقل السرعة، تركيز المادة في المحلول، عدد الأفراد في مجتمع ما...)، إذن من المستحيل تقديم مفهوم التردد . أي كم عدد هذه التغييرات ذهابًا وإيابًا التي تحدث لكل وحدة زمنية. في الثانية، أو في الدقيقة، أو حتى في السنة، ولكن في الفيزياء عادة ما يشار إليها بالثانية. وإذا كان هناك 50 تغييرًا في ثانية واحدة ذهابًا وإيابًا ثم العودة إلى القيمة الأصلية ( أي واحدالقيمة الأولية - أي أنه بغض النظر عن القيمة اللحظية للمتغير الذي نأخذه، فإننا نضمن العودة إلى هذه القيمة بالضبط على فترات منتظمة)، فإن التردد يساوي 50 ذبذبة في الثانية، أو 50 هرتز.

في شبكة بهذا التردد، تتغير إشارة الجهد. شكل الجهد يتوافق مع موجة جيبية. لذا، إذا قمت بتوصيل راسم الذبذبات بمنفذ طاقة، فسيتم رسم جيبي بسعة 310 فولت تقريبًا على شاشته (نعم، نعم! السعة هناك ليست 220...)، وإذا كانت قيمة تقسيم الشاشة هي 1 ثانيا، سيكون لكل خلية 50 فترة من هذا الجيوب الأنفية.

لماذا يكتب ذلك على بعض الأجهزة: لأن دقة القراءات، حسب نوع نظام القياس، قد تعتمد على التردد. قد لا تعتمد، ولكن قد تعتمد. ويعني التعيين 50 هرتز (أو، في التعيين الدولي لهذه الوحدة، 50 هرتز) أنه عند تردد الشبكة هذا، يتم ضمان الدقة المعتمدة للجهاز.

الرقم 50 هرتز على تسميات الأجهزة الكهربائية يعني أنه من الضروري لتشغيلها استخدام جهد التيار المتردد بتردد 50 هرتز. التيار الكهربائي المتناوب هو عملية دورية تتغير في الحجم والاتجاه وفقًا للقانون الجيبي. السمة الرئيسية لأي عملية دورية هي تكرار العملية. يحدد التردد عدد التذبذبات لكل وحدة زمنية. وحدة التردد في النظام هي 1 هرتز - ذبذبة واحدة في الثانية. وبالتالي، فإن القيمة 50 هرتز تعني أنه في ثانية واحدة سيتغير اتجاه وشدة التيار 50 مرة. لقد تم اعتماد معيار جهد الشبكة هذا في بلدنا وفي العديد من البلدان الأخرى. هناك شبكات 60 هرتز و 400 هرتز.

تستخدم الشبكات الكهربائية المنزلية التيار المتردد. التيار المتردد هو عندما تتغير القطبية بشكل دوري. يشير التردد 50 أو 60 هرتز إلى أن قطبية التيار تتغير بعدد المرات المقابلة في الثانية. هذا التردد لم يتم اختياره بالصدفة وهو المعيار الموحد في العالم اليوم. عند هذا التردد، تكون الخسائر الناتجة عن مقاومة السلك مثالية. تم تصميم جميع المعدات ليتم تشغيلها بواسطة تيار متناوب بهذا التردد. إذا تغير التردد فجأة، فسوف تتوقف المعدات عن العمل، وسوف تحترق المحركات الكهربائية ببساطة. في السابق، كان الجهد الكهربي 220 فولت مهمًا أيضًا، ولكن اليوم تم تصميم كل شيء من أجل انتشار أكبر للجهد. ولكن يجب ألا يتجاوز التردد 50 إلى 60 هرتز.

هذا هو التردد. 1 هرتز - مرة واحدة في الثانية. 50 هرتز - 50 مرة في الثانية، هذا هو التردد الذي يغير به التيار المتردد اتجاهه في المقابس الروسية. في الولايات المتحدة الأمريكية توجد معايير مختلفة، حيث يبلغ تردد الشبكة 60 هرتز. إنه ليس أفضل أو أسوأ، فقط مختلف.

و50 هرتز هو صوت جهير منخفض. لا يمكنك سماعه من خلال سماعات الكمبيوتر المحمول أو سماعات الرأس الرخيصة.

هذا هو التردد. تردد الصوت) تردد النظام المتذبذب.

وهذا يعني أنه يجب توصيل هذه الأجهزة بمأخذ بجهد تردد يبلغ 50 هرتز. بشكل عام، في مقبس الشقة القياسية. 50 هرتز هو التردد الذي يتغير عنده التيار المتردد في المخرج.

وهذا يعني أن الجهاز مصمم للتعامل مع الكهرباء التي تتقلب 50000 مرة في الثانية.

إذن، كم مرة يظهر + على أحد السلكين في الثانية الواحدة بسرعة 50 هرتز؟ 50 أو 25 مرة؟

غالبًا ما يتم تصميم الأجهزة المنزلية من كوريا أو أي أجهزة أخرى أجنبية الصنع للعمل على شبكة كهربائية بتردد تيار متردد يبلغ 60 هرتز. بطبيعة الحال، لدى أصحاب هذه الأجهزة سؤال معقول: هل يمكن استخدامها في روسيا أو في بلدان أخرى بتردد مصدر طاقة يبلغ 50 هرتز؟ الجواب بسيط مثل جدول الضرب: يمكنك ذلك! ولكن مع الأخذ في الاعتبار أن الجهاز مصمم ليتم تشغيله من شبكة بجهد 220-230 فولت. على سبيل المثال، إذا كانت لوحة العصارة الكورية تشير إلى تردد تشغيل يبلغ 60 هرتز وجهد 220-230 فولت، فسيعمل الجهاز بشكل صحيح.

من أين أتوا حتى؟

بدأ العالم بالكهرباء في نهاية القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين. في أمريكا، كان إديسون وويستنجهاوس في أصولهما؛ وكانت أوروبا "اعتادت" على الطاقة الكهربائية بشكل رئيسي من قبل مهندسي الشركة الألمانية سيمنز. تم اختيار الترددين القياسيين 50 و 60 هرتز بشكل عشوائي نسبيا من المدى 40...60 هرتز. لم يتم اختيار حدود النطاق عن طريق الصدفة: عند تردد أقل من 40 هرتز، لم تتمكن مصابيح القوس، التي كانت المصدر الكهربائي الرئيسي للإضاءة الاصطناعية في ذلك الوقت، من العمل، وعلى تردد أعلى من 60 هرتز، محركات كهربائية غير متزامنة صممها نيكولا "تسلا" الأكثر شيوعاً في ذلك الوقت لم تنجح..

في أوروبا، تم اختيار معيار 50 هرتز ("الوسط الذهبي"!)، بينما اعتمد الأمريكيون معيار 60 هرتز - مصابيح القوس تعمل بشكل أكثر استقرارًا عند هذا التردد. لقد مر أكثر من قرن من الزمان، وأصبحت مصابيح القوس نادرة، ولكن المعايير لا تزال قائمة - وهذا الاختلاف البالغ 10 هرتز لا يؤثر عمليا على أداء المعدات الكهربائية. يعد الجهد الكهربي في الشبكة الكهربائية أكثر أهمية - فهو في العديد من البلدان يبلغ حوالي نصف ما هو عليه في روسيا! والتردد... في اليابان، على سبيل المثال، في ثلث المحافظات يكون المعيار 60 هرتز، وفي الثلثين المتبقيين يكون المعيار 50 هرتز.

يستطيع؟ يستطيع!

يمكننا أن نقول بأمان أن أداء الأجهزة المنزلية لا يعتمد على تردد شبكة إمداد الطاقة. من وجهة نظر الفيزياء بشكل عام والهندسة الكهربائية بشكل خاص، هذا واضح تمامًا: إن عمود المحرك الكهربائي المتردد 60 هرتز المتصل بشبكة 50 هرتز سيكون له سرعة دوران ستنخفض بنسبة قليلة فقط؛ ستنخفض قوة المحرك الكهربائي نفسه قليلاً. بمعنى آخر، سيعمل في وضع لطيف - في نفس، على سبيل المثال، عصارات الضغط البارد، وهذا فقط للأفضل.

في الأجهزة المزودة بمحركات التيار المستمر، لا يلعب تردد شبكة الإمداد أي دور على الإطلاق - حيث تتعامل الثنائيات المعدلة المثبتة في مصدر الطاقة مع الجهد من أي شكل و"هيرتز". إن الفرق في الفولتية المصححة الناشئة عن التغيرات في تردد شبكة الإمداد سيكون ببساطة ضئيلاً؛ بالإضافة إلى ذلك، عادة ما يتم تثبيت الجهد المصحح عن طريق "الملء" الإلكتروني للجهاز.

كل ما سبق ينطبق تمامًا على الأجهزة المنزلية التي تحتوي على مصدر طاقة مدمج أو خارجي. يكون الوضع أبسط إذا كان مصدر الطاقة يتضمن محولًا تقليديًا للتنحي - تتغير خصائص الخرج الخاصة به قليلاً نتيجة للتغيرات في تردد الجهد في الملف الأولي. أداء نوع آخر من الأجهزة - التدفئة - لا يعتمد على الإطلاق على تردد شبكة الإمداد الكهربائية؛ بالنسبة لهذه الأجهزة، تكون قيمة جهد التيار الكهربائي أكثر أهمية...

يستطيع! فقط...بحذر!

يمكن توصيل الأجهزة المصممة ليتم تشغيلها من مصدر رئيسي بتردد 60 هرتز بأمان بمصدر تيار رئيسي بتردد 50 هرتز. هذا، بالمناسبة، تؤكده حقيقة غير معروفة جيدًا: إذا قمت بفتح جهاز قديم إلى حد ما مزود بمحرك كهربائي - مكنسة كهربائية، ومجفف شعر، وخلاط، وعصارة ضغط بارد - وقرأت بعناية النقوش الموجودة على لوحة المحرك، يمكنك أن ترى: "تردد الإمداد... 50-60 هرتز"! يتم استخدام تردد 60 هرتز في التكنولوجيا من كوريا والولايات المتحدة واليابان وبعض الدول الأخرى. لذلك، إذا طلبت، على سبيل المثال، عصارة من كوريا، فأنت تعلم الآن أنه على الرغم من اختلاف تردد تشغيلها عن شبكاتنا، إلا أنه يمكنك توصيل الجهاز!

لكي نكون منصفين، تجدر الإشارة إلى أنه لا يزال هناك نوع من الأجهزة الكهربائية، من الأفضل عدم إدراجه في شبكة الكهرباء المحلية - وهي المعدات الكهربائية التي تستخدم محركًا غير متزامن أحادي الطور. والنقطة هنا ليست حتى أن سرعة دوران هذه المحركات الكهربائية لا تعتمد على تردد شبكة الإمداد، بل على الحمل المطبق على العمود - النقطة المهمة هي أنه نظرًا لمبدأ تشغيلها، فإن المحركات الكهربائية غير المتزامنة حساسون جدًا لتردد الشبكة عند البدء. الجهاز "غير المتزامن" المصمم لـ 60 هرتز لن يبدأ ببساطة عند 50 هرتز... بالمناسبة، قد يكون لنفس العصارة من كوريا نفس 60 هرتز في خصائصها، ولكن إذا كان بها نوع مختلف من المحرك، فكن كذلك على استعداد لحقيقة أن الجهاز لن يعمل. وينطبق الشيء نفسه على أي معدات من كوريا واليابان والولايات المتحدة الأمريكية.

هذا هو ما تحتاج بالتأكيد إلى الاهتمام به عند اختيار المعدات من كوريا واليابان وتايوان والولايات المتحدة الأمريكية وعدد من البلدان الأخرى - متطلبات جهد الإمداد! في العديد من البلدان التي تنتج المعدات (كوريا واليابان وغيرها)، تتمتع الشبكات الكهربائية بجهد تشغيل يبلغ 110 فولت، وليس 220 فولت، مثل شبكاتنا. يمكنك تشغيل جهاز مصمم لـ 110 فولت بدون محول محول مرة واحدة فقط - الأول والأخير... في أفضل الأحوال، سوف "يحترق" الجهاز، وفي أسوأ الحالات، سوف ينفجر بين يديك مباشرةً ! لذلك، إذا كانت العصارة من كوريا أو دولة أخرى ولها جهد تشغيل 110 فولت، فإن هذا الجهاز غير مناسب لشبكاتنا. عند اختيار عصارة الضغط البارد، انتبه إلى جهد تشغيل الجهاز - يجب أن يكون 220 فولت!

الوقت بتوقيت موسكو	تردد هرتز
01-09-2019 00:00	50.03
01-09-2019 01:00	50.00
01-09-2019 02:00	49.97
01-09-2019 03:00	49.97
01-09-2019 04:00	49.99
01-09-2019 05:00	50.01
01-09-2019 06:00	50.02
01-09-2019 07:00	49.99
01-09-2019 08:00	50.00
01-09-2019 09:00	50.02
01-09-2019 10:00	50.01
01-09-2019 11:00	50.01
01-09-2019 12:00	50.02
01-09-2019 13:00	49.99
01-09-2019 14:00	50.03
01-09-2019 15:00	49.98

• حفظ بتنسيق CSV
• حفظ بتنسيق XML

معلومات عن تردد التيار الكهربائي في UES في روسيا، نشرتها SO UES OJSC وفقًا لمرسوم حكومة الاتحاد الروسي بتاريخ 21 يناير 2004 رقم 24 "بشأن الموافقة على معايير الكشف عن المعلومات من قبل موضوعات أسواق الجملة والتجزئة للطاقة الكهربائية "(بصيغته المعدلة بموجب مراسيم حكومة الاتحاد الروسي بتاريخ 21/04/2009 رقم 334 وتاريخ 09/08/2010 رقم 609) ، المنشورة في القسم الفرعي "معلومات عن القيمة "تردد التيار الكهربائي في نظام الطاقة الموحد لروسيا" في قسم "الكشف عن معلومات حول عمل نظام الطاقة الموحد لروسيا"

حول التردد في نظام الطاقة الموحد لروسيا

تكراريعد التيار الكهربائي أحد مؤشرات جودة الطاقة الكهربائية وأهم معلمة لوضع نظام الطاقة. توضح قيمة التردد الحالة الحالية لتوازن الطاقة النشطة المولدة والمستهلكة في نظام الطاقة. تم التخطيط لتشغيل نظام الطاقة الموحد في روسيا بتردد اسمي قدره 50 هرتز. إن استمرارية إنتاج الكهرباء وعدم القدرة على تخزين الطاقة على نطاق صناعي والتغير المستمر في أحجام الاستهلاك تتطلب مراقبة مستمرة بنفس القدر لتوافق كمية الكهرباء المنتجة والمستهلكة. المؤشر الذي يميز دقة هذه المراسلات هو التردد.

عند التشغيل في وضع UES، تحدث تقلبات في توازن الطاقة باستمرار، ويرجع ذلك أساسًا إلى عدم استقرار الاستهلاك، وأيضًا (بشكل أقل تكرارًا) عند إيقاف تشغيل معدات التوليد وخطوط الطاقة والعناصر الأخرى لنظام الطاقة. تؤدي انحرافات توازن الطاقة المشار إليها إلى انحرافات التردد عن المستوى الاسمي.

إن زيادة مستوى التردد في نظام الطاقة بالنسبة إلى المستوى الاسمي يعني زيادة في الطاقة النشطة المولدة مقارنة باستهلاك نظام الطاقة، والعكس بالعكس، فإن مستوى التردد المنخفض يعني نقص الطاقة النشطة المولدة بالنسبة للاستهلاك.

وبالتالي، فإن تنظيم وضع نظام الطاقة حسب التردد يتمثل في الحفاظ باستمرار على توازن الطاقة المخطط له عن طريق تغيير الحمل يدويًا أو تلقائيًا (وفي كثير من الأحيان، كلاهما في نفس الوقت) لمولدات محطات الطاقة بحيث يظل التردد دائمًا قريبًا من الاسمي واحد. في حالات الطوارئ، عندما لا تكون احتياطيات معدات توليد محطات الطاقة كافية، يمكن تطبيق الحد من حمل المستهلكين لاستعادة مستوى التردد المسموح به.

يتم تنظيم تردد التيار الكهربائي في نظام الطاقة الموحد لروسيا وفقًا للمتطلبات التي حددها معيار JSC SO UES STO 59012820.27.100.003-2012 "تنظيم التردد وتدفقات الطاقة النشطة في نظام الطاقة الموحد روسيا. المعايير والمتطلبات" (بصيغتها المعدلة في 31 يناير 2017) والمعيار الوطني للاتحاد الروسي GOST R 55890-2013 "نظام الطاقة الموحد وأنظمة الطاقة التشغيلية المعزولة. التحكم في الإرسال التشغيلي. تنظيم التردد وتدفقات الطاقة النشطة. "القواعد والمتطلبات" (فيما يلي - المعايير).

وفقًا لهذه المعايير، في المنطقة المتزامنة الأولى لأنظمة UES في روسيا، يجب التأكد من الحفاظ على قيم التردد المتوسطة خلال فترة زمنية مدتها 20 ثانية ضمن حدود (50.00 ± 0.05) هرتز، في حين أنه مسموح به أن تكون قيم التردد ضمن (50.0 ± 0.2 ) هرتز مع استعادة التردد إلى مستوى (50.00±0.05) هرتز في مدة لا تزيد عن 15 دقيقة. ترجع المتطلبات العالية للحفاظ على التردد إلى الحاجة إلى تنسيق انحرافات التردد مع احتياطيات السعة المخططة للأقسام الخاضعة للرقابة من أنظمة UES في الظروف العادية. بالنسبة لأنظمة UES في روسيا، التي تتميز باتصالات واسعة النطاق بين الأنظمة المدرجة في الأقسام الخاضعة للرقابة، فإن المعايير الأكثر صرامة للحفاظ على التردد، وبالتالي توازن الطاقة، تجعل من الممكن تحقيق أقصى استفادة من إنتاجية هذه الاتصالات.

جميع الآليات الدوارة في أجزاء التشغيل المتزامن لنظام الطاقة (التوربينات والمولدات والمحركات وما إلى ذلك) لها سرعات تصميمية متناسبة مع التردد المقدر في الشبكة. من المعروف أن وضع التشغيل الاسمي لجميع الآليات الدوارة هو الأكثر فعالية من حيث كفاءتها وموثوقيتها ومتانتها. يؤدي الانحراف عن سرعة الدوران الاسمية إلى آثار غير مرغوب فيها في تشغيل معدات محطات الطاقة والمستهلكين (حدوث زيادة الاهتزازات، والتآكل، وما إلى ذلك)، وانخفاض في كفاءتها وموثوقيتها. بالنسبة للمعدات المختلفة، هناك الحد الأقصى المسموح به من انحرافات التردد عن القيمة الاسمية. يضمن الحفاظ على التردد عند مستوى قريب من الاسمي أقصى قدر من الكفاءة في تشغيل معدات الطاقة والحد الأقصى لهامش موثوقية أنظمة الطاقة.

يجب أن يُفهم مصطلح "التيار الكهربائي المتناوب" على أنه تيار يتغير بمرور الوقت بأي شكل من الأشكال، وفقًا لمفهوم "الكمية المتغيرة" المُدخل في الرياضيات. ومع ذلك، فإن مصطلح "التيار الكهربائي المتناوب" جاء في الهندسة الكهربائية ليعني تيارًا كهربائيًا متغيرًا في الاتجاه (على عكس )، وبالتالي في الحجم، لأنه من المستحيل فيزيائيًا تخيل تغيرات في التيار الكهربائي في الاتجاه دون تغيرات مقابلة في الحجم .

تسمى حركة الإلكترونات في السلك، أولاً في اتجاه واحد ثم في الاتجاه الآخر، تذبذب تيار متردد واحد. التذبذب الأول يتبعه ثانية، ثم ثالثة، وما إلى ذلك. عندما يتأرجح التيار في السلك المحيط به، يحدث تذبذب مماثل في المجال المغناطيسي.

يسمى وقت التذبذب الواحد بالفترة ويشار إليه بالحرف T. ويتم التعبير عن الفترة بالثواني أو بوحدات أجزاء من الثانية. وتشمل هذه: ألف من الثانية - مللي ثانية (مللي ثانية)، أي ما يعادل 10 -3 ثانية، مليون من الثانية - ميكروثانية (μs)، أي ما يعادل 10 -6 ثانية، ومليار من الثانية - نانوثانية (ns)، يساوي 10 -9 ثانية.

الكمية المهمة التي تميزها هي التردد. ويمثل عدد الذبذبات أو عدد الفترات في الثانية الواحدة ويرمز له بالحرف f أو F. ووحدة التردد هي الهرتز، سميت على اسم العالم الألماني ج.هيرتز ويختصر بـ هرتز (أو هرتز). إذا حدث اهتزاز كامل خلال ثانية واحدة، فإن التردد يساوي هرتزًا واحدًا. وعندما تحدث عشر اهتزازات خلال الثانية يكون التردد 10 هرتز. التكرار والدورة متبادلان:

و

على تردد 10 هرتز، تكون الفترة 0.1 ثانية. وإذا كانت الدورة 0.01 ثانية، فإن التردد يكون 100 هرتز.

التردد هو أهم خاصية للتيار المتردد.لا يمكن للآلات الكهربائية وأجهزة التيار المتردد أن تعمل بشكل طبيعي إلا بالتردد الذي صممت من أجله. التشغيل المتوازي للمولدات الكهربائية والمحطات على شبكة مشتركة ممكن فقط على نفس التردد. لذلك، في جميع البلدان، يتم توحيد تردد التيار المتردد الذي تنتجه محطات الطاقة بموجب القانون.

في الشبكة الكهربائية ذات التيار المتردد، يكون التردد 50 هرتز. ويتدفق التيار خمسين مرة في الثانية في اتجاه واحد، وخمسين مرة في الاتجاه المعاكس. ومائة مرة في الثانية تصل إلى قيمة سعة ومائة مرة تصبح صفراً، أي أنها تغير اتجاهها مائة مرة عند المرور بالقيمة الصفرية. المصابيح المتصلة بالشبكة تخفت مائة مرة في الثانية وتومض بشكل أكثر سطوعًا بنفس العدد من المرات، لكن العين لا تلاحظ ذلك، وذلك بفضل القصور الذاتي البصري، أي القدرة على الاحتفاظ بالانطباعات المستلمة لمدة 0.1 ثانية تقريبًا.

عند الحساب باستخدام التيارات المتناوبة، يتم استخدام التردد الزاوي أيضًا؛ وهو يساوي 2pif أو 6.28f. وينبغي التعبير عنها ليس بالهرتز، بل بالراديان في الثانية.

عند تردد التيار الصناعي المقبول وهو 50 هرتز، فإن الحد الأقصى لعدد دورات المولد الممكنة هو 50 دورة في الدقيقة (ع = 1). تم تصميم المولدات التوربينية لهذا العدد من الثورات، أي المولدات التي تعمل بالتوربينات البخارية. تعتمد سرعة التوربينات الهيدروليكية والمولدات الهيدروليكية التي تقودها على الظروف الطبيعية (الضغط في المقام الأول) وتختلف بشكل كبير، حيث تنخفض أحيانًا إلى 0.35 - 0.50 دورة في الدقيقة.

لعدد الثورات تأثير كبير على الأداء الاقتصادي للآلة - الأبعاد الإجمالية والوزن. المولدات الهيدروجينية ذات عدة دورات في الثانية لها قطر خارجي أكبر بـ 3 - 5 مرات وتزن عدة مرات أكثر من المولدات التوربينية التي لها نفس القدرة مع n = 50 دورة في الثانية. في مولدات التيار المتردد الحديثة، يدور نظامها المغناطيسي، ويتم وضع الموصلات التي يتم فيها تحفيز القوة الدافعة الكهربية في جزء ثابت من الماكينة.

عادة ما يتم تقسيم التيارات المتناوبة حسب التردد. تسمى التيارات ذات التردد الأقل من 10000 هرتز بالتيارات ذات التردد المنخفض (تيارات LF). ولهذه التيارات تردد يتوافق مع تردد الأصوات المختلفة للصوت البشري أو الآلات الموسيقية، ولذلك تسمى بتيارات الترددات الصوتية (باستثناء التيارات التي يقل ترددها عن 20 هرتز، والتي لا تتوافق مع الترددات الصوتية). في الهندسة الراديوية، يتم استخدام تيارات LF على نطاق واسع، وخاصة في نقل الهاتف الراديوي.

ومع ذلك، فإن الدور الرئيسي في الاتصالات الراديوية تلعبه التيارات المتناوبة بتردد يزيد عن 10000 هرتز، وتسمى التيارات عالية التردد، أو ترددات الراديو (تيارات التردد العالي). الوحدات المستخدمة لقياس تردد هذه التيارات هي كيلو هرتز (كيلو هرتز)، وتساوي ألف هرتز، وميجا هرتز، وتساوي مليون هرتز، وجيجا هرتز، وتساوي مليار هرتز. وبخلاف ذلك، يتم الإشارة إلى كيلوهرتز وميغاهيرتز وجيجاهرتز بواسطة كيلوهرتز، ميغاهرتز، غيغاهرتز. تسمى التيارات التي يبلغ ترددها مئات الميجاهرتز أو أعلى تيارات التردد العالي جدًا أو العالي جدًا (الميكروويف و UHF).

تعمل محطات الراديو باستخدام تيارات HF متناوبة بتردد يصل إلى مئات الكيلو هرتز وما فوق. في الهندسة الراديوية الحديثة، تُستخدم تيارات بتردد مليارات الهرتز لأغراض خاصة، وهناك أدوات تتيح قياس هذه الترددات فائقة الدقة بدقة.

لماذا يتم اختيار الترددات 50 و 60 هرتز وتبقى مقبولة في جميع أنحاء صناعة الطاقة حتى يومنا هذا لنقل وتوزيع الكهرباء؟ هل فكرت في ذلك؟ لكن هذا ليس عرضيًا على الإطلاق.

في أوروبا وبلدان رابطة الدول المستقلة، المعيار هو 220-240 فولت 50 هرتز، في بلدان أمريكا الشمالية والولايات المتحدة الأمريكية - 110-120 فولت 60 هرتز، وفي البرازيل 120 و127 و220 فولت 60 هرتز. بالمناسبة، مباشرة في الولايات المتحدة، قد يكون المنفذ في بعض الأحيان، على سبيل المثال، 57 أو 54 هرتز. أين هذه الأرقام تأتي من؟

دعونا ننظر إلى التاريخ لفهم هذا الموضوع. في النصف الثاني من القرن العشرين، قام علماء من العديد من دول العالم بدراسة الكهرباء بنشاط وبحثوا عن تطبيقات عملية لها. اخترع توماس إديسون أول مصباح كهربائي له، وبذلك أدخل الإضاءة الكهربائية. تم بناء أول محطات توليد الطاقة بالتيار المباشر. بداية الكهرباء في الولايات المتحدة الأمريكية.

كانت المصابيح الأولى عبارة عن مصابيح قوسية، وكانت تتوهج بواسطة تفريغ كهربائي مشتعل في الهواء الطلق، يتم إشعاله بين قطبين كهربائيين من الكربون. أثبت المجربون في ذلك الوقت بسرعة أنه عند 45 فولت يصبح القوس أكثر استقرارًا، ومع ذلك، من أجل الإشعال الآمن، تم توصيل صابورة مقاومة على التوالي مع المصباح، حيث انخفض حوالي 20 فولت أثناء تشغيل المصباح.

وهكذا، لفترة طويلة تم استخدام الجهد المستمر من 65 فولت. ثم تمت زيادته إلى 110 فولت بحيث يمكن توصيل مصباحين قوسيين على التوالي في وقت واحد.

كان إديسون مؤيدًا متعصبًا لأنظمة التيار المباشر، وكانت مولدات التيار المباشر الخاصة بإديسون تعمل في البداية على هذا النحو، حيث توفر 110 فولت من التيار المباشر لدوائر المستهلك.

لكن تقنية التيار المباشر لإديسون كانت باهظة الثمن للغاية، ولم تكن مربحة اقتصاديًا: كان من الضروري وضع الكثير من الأسلاك السميكة، ولم يتجاوز النقل من محطة توليد الكهرباء إلى المستهلك مسافة عدة مئات من الأمتار، حيث كانت خسائر النقل ضخم.

وفي وقت لاحق، تم تقديم نظام تيار مستمر ثلاثي الأسلاك بجهد 220 فولت (خطين متوازيين بجهد 110 فولت)، لكن اقتصاديات هذا النقل لم تتحسن بشكل ملحوظ.

في وقت لاحق قام بتطوير مولدات التيار المتردد الخاصة به والمبتكرة تمامًا، وقدم نظامًا فعالاً من حيث التكلفة لنقل الكهرباء بجهد عالي يصل إلى عدة آلاف من الفولتات، ويمكن نقل الكهرباء عبر آلاف الأمتار، وانخفضت خسائر النقل عشرات المرات. لا يمكن لتيار إديسون المباشر أن يتنافس مع تيار تسلا المتردد.

تقوم محولات الحديد بخفض الجهد العالي إلى 127 فولت على كل مرحلة من المراحل الثلاث، وتزويده للمستهلك على شكل تيار متردد. عند تشغيل مولدات التيار المتردد المدفوعة بالبخار أو الماء المتساقط، تدور دواراتها بتردد 3000 دورة في الدقيقة أو أكثر.

سمح ذلك للمصابيح بعدم الوميض، والمحركات غير المتزامنة للعمل بشكل طبيعي، والحفاظ على السرعات المقدرة، والمحولات لتحويل الكهرباء، وزيادة الجهد الكهربي وخفضه.

وفي الوقت نفسه، في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، ظل جهد الشبكة عند 127 فولت حتى الستينيات، ثم، مع نمو الطاقة الإنتاجية، تم رفعه إلى 220 فولت المألوفة الآن.

اقترح دوليفو دوبروفولسكي، مثل تسلا، الذي استكشف إمكانيات التيار المتردد، استخدام التيار الجيبي لنقل الكهرباء، واقترح ضبط التردد في النطاق من 30 إلى 40 هرتز. وفي وقت لاحق اتفقوا على 50 هرتز في الاتحاد السوفييتي و60 هرتز في الولايات المتحدة. كانت هذه الترددات مثالية لمعدات التيار المتردد، والتي كانت تعمل بكامل طاقتها في العديد من المصانع.

يبلغ تردد دوران مولد التيار المتردد ثنائي القطب 3000 أو بحد أقصى 3600 دورة في الدقيقة، ويعطي ترددات 50 و60 هرتز فقط أثناء التوليد. للتشغيل العادي للمولد، يجب أن يكون التردد على الأقل 50-60 هرتز. تقوم المحولات الصناعية بتحويل التيار المتردد بتردد معين بسهولة.

اليوم، من الممكن بشكل أساسي زيادة تردد نقل الكهرباء إلى عدة كيلو هرتز، وبالتالي توفير المواد الموصلة في خطوط الكهرباء، لكن البنية التحتية تظل مكيفة خصيصًا للتيار بتردد 50 هرتز، وقد تم تصميمها في الأصل بهذه الطريقة حول في العالم، تدور المولدات في محطات الطاقة النووية بنفس السرعة بتردد 3000 دورة في الدقيقة، ولا يزال لديهم نفس زوج الأقطاب. ولذلك، فإن تعديل أنظمة توليد الطاقة ونقلها وتوزيعها هي مسألة المستقبل البعيد. ولهذا السبب يبقى 220 فولت 50 هرتز هو معيارنا في الوقت الحالي.

أندريه بوفني