بعض دول العالم مثل المملكة المتحدة والولايات المتحدة تستخدم تيار متناوب 60 هرتز، لأنها تستخدم النظام العشري، فما 12 كوكبة، 12 ساعة، 12 شلن تساوي 1 رطل وهكذا.اعتمدت الدول اللاحقة النظام العشري، وبالتالي فإن التردد هو 50 هرتز.
ماذا لو كان التردد أقل؟
خسر لطيف ديكسون أيضًا أمام تسلا في النهاية، وتغلب التيار المتردد على التيار المستمر مع ميزة تغيير مستوى الجهد بسهولة.وفي حالة نفس قوة النقل فإن زيادة الجهد ستؤدي إلى تقليل تيار النقل، كما ستنخفض الطاقة المستهلكة على الخط.هناك مشكلة أخرى تتعلق بنقل التيار المستمر وهي صعوبة انقطاعه، ولا تزال هذه المشكلة مشكلة حتى الآن.مشكلة النقل بالتيار المستمر هي نفس مشكلة الشرارة التي تحدث عند سحب القابس الكهربائي في الأوقات العادية.عندما يصل التيار إلى مستوى معين، لا يمكن إطفاء الشرارة.نحن نسميها "القوس".
بالنسبة للتيار المتردد، فإن التيار سيتغير اتجاهه، لذلك هناك وقت يتجاوز فيه التيار الصفر.باستخدام هذه النقطة الزمنية الصغيرة للتيار، يمكننا قطع تيار الخط من خلال جهاز إطفاء القوس.لكن اتجاه التيار المستمر لن يتغير.وبدون نقطة العبور الصفرية هذه، سيكون من الصعب جدًا علينا إطفاء القوس.
يعتمد المحول على تغير المجال المغناطيسي على الجانب الأولي لاستشعار تصاعد الجانب الثانوي أو تنحيه.كلما كان تغير تردد المجال المغناطيسي أبطأ، كلما كان الحث أضعف.الحالة القصوى هي DC، ولا يوجد تحريض على الإطلاق، وبالتالي فإن التردد منخفض جدًا.
على سبيل المثال، سرعة محرك السيارة هي تردده، مثل 500 دورة في الدقيقة عند التباطؤ، و3000 دورة في الدقيقة عند التسارع والنقل، والترددات المحولة هي 8.3 هرتز و50 هرتز على التوالي.وهذا يدل على أنه كلما زادت السرعة، زادت قوة المحرك.
وبنفس الطريقة، وبنفس التردد، كلما كان المحرك أكبر، كلما زادت الطاقة الناتجة، ولهذا السبب تكون محركات الديزل أكبر من البنزين، ويمكن لمحركات الديزل الكبيرة والقوية قيادة المركبات الثقيلة مثل شاحنات الحافلات.
وبنفس الطريقة، يتطلب المحرك (أو جميع الآلات الدوارة) حجمًا صغيرًا وطاقة خرج كبيرة.هناك طريقة واحدة فقط - زيادة السرعة، ولهذا السبب لا يمكن أن يكون تردد التيار المتردد منخفضًا جدًا، لأننا نحتاج إلى حجم صغير ولكن طاقة عالية.محرك كهربائي.
وينطبق الشيء نفسه على مكيفات الهواء العاكس، والتي تتحكم في الطاقة الناتجة لضاغط مكيف الهواء عن طريق تغيير تردد التيار المتردد.باختصار، ترتبط القوة والتردد بشكل إيجابي ضمن نطاق معين.
ماذا لو كان التردد مرتفعا؟على سبيل المثال، ماذا عن 400 هرتز؟
دعونا نتحدث عن الخسارة أولا.خطوط النقل، ومعدات المحطات الفرعية، والمعدات الكهربائية جميعها لها مفاعلة.المفاعلة تتناسب طرديا مع التردد.أقل.
في الوقت الحاضر، تبلغ مفاعلة خط نقل 50 هرتز حوالي 0.4 أوم، وهو ما يعادل حوالي 10 أضعاف المقاومة.إذا تمت زيادتها إلى 400 هرتز، ستكون المفاعلة 3.2 أوم، أي حوالي 80 ضعف المقاومة.بالنسبة لخطوط النقل ذات الجهد العالي، فإن تقليل المفاعلة هو المفتاح لتحسين قدرة النقل.
في مقابل المفاعلة، هناك أيضًا مفاعلة سعوية، والتي تتناسب عكسيًا مع التردد.كلما زاد التردد، قلت المفاعلة السعوية وزاد تيار التسرب للخط.إذا كان التردد مرتفعا، فإن تيار التسرب للخط سوف يزيد أيضا.
مشكلة أخرى هي سرعة المولد.مجموعة المولدات الحالية هي في الأساس آلة ذات مرحلة واحدة، أي زوج من الأقطاب المغناطيسية.من أجل توليد كهرباء بتردد 50 هرتز، يدور الدوار بسرعة 3000 دورة في الدقيقة.عندما تصل سرعة المحرك إلى 3000 دورة في الدقيقة، يمكنك أن تشعر بوضوح باهتزاز المحرك.وعندما تصل إلى 6000 أو 7000 دورة في الدقيقة، ستشعر أن المحرك على وشك القفز من غطاء المحرك.
نظرًا لأن المشهد يتغير بسرعة، فإن الدوارات التي تزن عشرات الأطنان تكون بطيئة جدًا في تقليل أو زيادة الإنتاج بسبب القصور الذاتي الكبير (مفهوم معدل المنحدر)، والذي لا يمكنه مواكبة التغيرات في طاقة الرياح وتوليد الطاقة الكهروضوئية، لذلك في بعض الأحيان يجب التخلي عنها.الريح والضوء المهجور.
يمكن رؤيته من هذا
السبب وراء عدم إمكانية أن يكون التردد منخفضًا جدًا: يمكن أن يكون المحول عالي الكفاءة، ويمكن أن يكون المحرك صغير الحجم وكبير الطاقة.
السبب وراء عدم ارتفاع التردد كثيرًا: يمكن أن يكون فقدان الخطوط والمعدات صغيرًا، ولا يلزم أن تكون سرعة المولد عالية جدًا.
لذلك، وفقًا للخبرة والعادات، يتم ضبط طاقتنا الكهربائية على 50 أو 60 هرتز.
وقت النشر: 06 يوليو 2022