НОВОСТИ

Вибрация двигателя является одним из текущих условий работы двигателей.Знаете ли вы, почему двигатели и другое электрооборудование используют переменный ток с частотой 50 Гц вместо 60 Гц?

Некоторые страны мира, такие как Великобритания и США, используют переменный ток частотой 60 Гц, потому что они используют двенадцать двоичных чисел, что 12 созвездий, 12 часов, 12 шиллингов равны 1 фунту и т. д.Позже страны приняли десятичную систему, поэтому частота составляет 50 Гц.

Итак, почему мы выбираем 50 Гц переменного тока вместо 5 Гц или 400 Гц?

Самая низкая частота равна 0, что соответствует постоянному току.Чтобы доказать, что переменный ток Теслы опасен, Эдисон использовал переменный ток, чтобы убить множество мелких животных.Если слоны тоже мелкие животные...Объективно говоря, при одном и том же уровне тока человеческий организм дольше выдерживает постоянный ток, чем переменный, что связано с фибрилляцией желудочков, то есть переменный ток более опасен.

В конце концов Эдисон все же проиграл Тесле, а переменный ток победил постоянный в силу преимущества удобного изменения уровня напряжения.При той же мощности передачи, если увеличить напряжение, ток передачи уменьшится, и соответственно уменьшится энергия, потребляемая на линии.

Другая проблема с передачей энергии постоянного тока заключается в том, что ее трудно отключить, и эта проблема до сих пор остается проблемой.Проблема передачи энергии постоянного тока такая же, как и электрическая искра, которая возникает при выдергивании штепсельной вилки. Когда ток достаточно велик, электрическую искру нельзя погасить. Мы называем это «дугой».

Для переменного тока ток изменит направление, поэтому есть момент, когда ток пересекает 0. Используя этот небольшой момент времени, мы можем отключить линейный ток через устройство гашения дуги.Но направление постоянного тока не изменится.Без этой точки пересечения нуля нам будет очень сложно погасить дугу.

Что не так с низкочастотным переменным током?

1. Вопросы эффективности трансформатора

Трансформатор полагается на изменение магнитного поля на первичной стороне, чтобы определить усиление или понижение вторичной стороны.Чем медленнее изменяется частота магнитного поля, тем слабее индукция, крайний случай - постоянный ток, а индукции нет вообще, поэтому частота слишком низкая.

2. проблема с энергопотреблением

Например, частота вращения двигателя автомобиля – это его частота, например, 500 об/мин на холостом ходу и 3000 об/мин при ускорении при переключении передач, преобразованные частоты составляют 8,3 Гц и 50 Гц соответственно.Видно, что чем выше скорость, тем больше мощность двигателя.

Таким же образом, при той же частоте, чем больше двигатель, тем больше выходная мощность, поэтому дизельные двигатели больше, чем бензиновые.Только большие дизельные двигатели могут управлять тяжелыми транспортными средствами, такими как автобусы и грузовики.

Точно так же двигатели (или все вращающиеся механизмы) требуют как малых размеров, так и высокой выходной мощности.Путь только один - увеличить скорость.Поэтому частота переменного тока не должна быть слишком низкой, потому что нам нужна небольшая, но мощный двигатель электродвигатель.

То же самое верно и для инверторных кондиционеров, которые регулируют выходную мощность компрессора кондиционера, изменяя частоту переменного тока. Короче говоря, мощность положительно коррелирует с частотой в определенном диапазоне.

Кроме того, что происходит, когда частота высока?Как насчет того, чтобы установить его на 400 Гц, например?

Две проблемы, одна — повышенные потери линий и оборудования, а другая — слишком быстрое вращение генератора.

Давайте сначала поговорим о потерях. Линии электропередачи, оборудование для преобразования мощности и электрическое оборудование имеют реактивное сопротивление. Реактивное сопротивление пропорционально частоте. Чем выше частота, тем больше реактивное сопротивление, тем больше потребляемая реактивная мощность и активная мощность, которая может быть передается меньше

В настоящее время реактивное сопротивление линии передачи 50 Гц составляет около 0,4 Ом, что примерно в 10 раз превышает сопротивление, а если увеличить его до 400 Гц, реактивное сопротивление составит 3,2 Ом, что примерно в 80 раз превышает сопротивление. Для высоковольтных линий передачи снижение реактивного сопротивления является ключом к увеличению мощности передачи.

Реактивному сопротивлению соответствует емкостное сопротивление, которое обратно пропорционально частоте.Чем выше частота, тем меньше емкостное сопротивление и тем больше ток утечки линии. Если частота высока, ток утечки линии также будет увеличиваться.

Еще одна проблема — скорость вращения генератора.Генераторная установка представляет собой в основном одноступенчатую машину, то есть пару магнитных полюсов.Для выработки электроэнергии частотой 50 Гц скорость вращения ротора должна достигать 3000 оборотов в минуту.Когда обороты двигателя автомобиля достигают 3000 об/мин, вы явно чувствуете вибрацию двигателя, а когда он достигает 6000 или 7000 об/мин, вы чувствуете, что двигатель вот-вот выпрыгнет из-под капота.

Это справедливо для автомобильного двигателя, не говоря уже о массивном железном роторе и паровой турбине весом в сотню тонн, из-за чего шум силовой установки очень громкий.Стальному ротору весом 100 тонн нелегко вращаться со скоростью 3000 оборотов в минуту, если частота в три-четыре раза выше, считается, что генератор может вылететь с завода.

Такой тяжелый ротор имеет значительную инерцию, что также является предпосылкой того, что система питания, известная как инерционная система, может поддерживать безопасную и стабильную работу.Это также является причиной того, что прерывистые источники энергии, такие как энергия ветра и солнечная энергия, бросают вызов традиционным источникам энергии.

Поскольку декорации быстро меняются из-за огромной инерции десятков тонн роторов, скорость уменьшения или увеличения мощности очень низкая (концепция линейной скорости) и не может идти в ногу с изменениями в энергии ветра и фотоэлектрической энергии. поколения, поэтому иногда от него приходится отказываться.Ветер и свет.

В итоге

Причина, по которой частота не может быть слишком низкой: трансформатор может иметь высокую энергоэффективность, а двигатель может быть небольшого размера и большой мощности.

Причина, по которой частота не должна быть слишком высокой: потери в линиях и оборудовании могут быть небольшими, а скорость генератора не должна быть слишком высокой.

Поэтому, по опыту и привычке, электрическая энергия у нас установлена на 50 или 60 Гц.