Частота коммунальных услуг

Форма волны 230 В и 50 Гц по сравнению с 110 В и 60 Гц

Утилита частота , (мощность) частота линии ( американский английская ) или частота сети ( британский английский ) представляет собой номинальная частота колебаний переменного тока (AC) в глобальной синхронной сети , передаваемой от электростанции к конечному пользователю . В большей части мира это 50  Гц , хотя в Северной и Южной Америке и некоторых частях Азии это обычно 60 Гц. Текущее потребление по странам или регионам указано в списке электросетей по странам .

Во время развития коммерческих электроэнергетических систем в конце 19-го и начале 20-го веков использовалось много разных частот (и напряжений). Большие вложения в оборудование на одной частоте сделали стандартизацию медленным процессом. Однако на рубеже 21-го века места, которые сейчас используют частоту 50 Гц, как правило, используют 220–240  В , а те, которые сейчас используют 60 Гц, как правило, используют 100–127 В. Обе частоты сегодня сосуществуют (в Японии используются обе частоты). ) без особых технических причин предпочитать одно другому ^[1] и без явного стремления к полной всемирной стандартизации.

На практике точная частота сети варьируется вокруг номинальной частоты, уменьшаясь при большой нагрузке сети и увеличиваясь при небольшой нагрузке. Однако большинство коммунальных предприятий регулируют частоту подключения к сети в течение дня, чтобы обеспечить постоянное количество циклов. ^[2] Это используется некоторыми часами для точного отсчета времени.

Факторы эксплуатации [ править ]

На выбор частоты в системе переменного тока влияют несколько факторов. ^[3] Освещение, двигатели, трансформаторы, генераторы и линии передачи имеют характеристики, которые зависят от частоты сети. Все эти факторы взаимодействуют друг с другом и делают выбор частоты сети очень важным вопросом. Лучшая частота - это компромисс между противоречивыми требованиями.

В конце 19 века дизайнеры выбирали относительно высокую частоту для систем с трансформаторами и дуговыми лампами , чтобы сэкономить на материалах трансформатора и уменьшить видимое мерцание ламп, но выбирали бы более низкую частоту для систем с длинными линиями передачи или питание в первую очередь моторных нагрузок или вращающихся преобразователей для производства постоянного тока. Когда стали практиковаться крупные центральные генерирующие станции, выбор частоты был сделан в зависимости от характера предполагаемой нагрузки. Со временем усовершенствования конструкции машины позволили использовать одну частоту как для освещения, так и для двигателей. Единая система улучшила экономику производства электроэнергии, так как загрузка системы была более равномерной в течение дня.

Освещение [ править ]

Первыми приложениями коммерческой электроэнергии были лампы накаливания и электродвигатели коммутаторного типа . Оба устройства хорошо работают на постоянном токе, но постоянный ток не может быть легко изменен по напряжению, и, как правило, он вырабатывается только при требуемом напряжении использования.

Если лампа накаливания работает от низкочастотного тока, нить накала охлаждается на каждом полупериоде переменного тока, что приводит к заметному изменению яркости и мерцанию ламп; эффект более выражен с дуговыми лампами , а затем с ртутными лампами и люминесцентными лампами . Лампы с открытой дугой производили слышимое жужжание на переменном токе, что привело к экспериментам с высокочастотными генераторами переменного тока, чтобы сделать звук выше диапазона человеческого слуха. ^{[ необходима цитата ]}

Вращающиеся машины [ править ]

Двигатели коммутаторного типа плохо работают с высокочастотным переменным током, потому что быстрым изменениям тока противодействует индуктивность поля двигателя. Хотя универсальные двигатели коммутаторного типа распространены в бытовых приборах переменного тока и электроинструментах, это небольшие двигатели, менее 1 кВт. Было обнаружено, что асинхронный двигатель хорошо работает на частотах от 50 до 60 Гц, но с материалами, доступными в 1890-х годах, не будет хорошо работать на частоте, скажем, 133 Гц. Существует фиксированная зависимость между количеством магнитных полюсов в поле асинхронного двигателя, частотой переменного тока и скоростью вращения; Итак, заданная стандартная скорость ограничивает выбор частоты (и наоборот). Когда-то электродвигатели переменного токастало обычным явлением, важно было стандартизировать частоту для совместимости с оборудованием заказчика.

Генераторы, работающие на тихоходных поршневых двигателях, будут производить более низкие частоты для данного числа полюсов, чем генераторы, работающие, например, на высокоскоростной паровой турбине . Для очень малых скоростей первичного двигателя было бы дорого построить генератор с достаточным количеством полюсов, чтобы обеспечить высокую частоту переменного тока. Кроме того, синхронизация двух генераторов с одинаковой скоростью оказалась проще на более низких скоростях. В то время как ременные приводы были обычным способом увеличения скорости медленных двигателей, при очень больших номиналах (тысячи киловатт) они были дорогими, неэффективными и ненадежными. Примерно после 1906 г. генераторы, приводимые в движение непосредственно паровыми турбинами, предпочитали более высокие частоты. Более стабильная скорость вращения высокоскоростных машин позволила удовлетворительно работать коммутаторам.в роторных преобразователях. ^[3] Синхронная скорость N в оборотах в минуту рассчитывается по формуле,

${\displaystyle N={\frac {120f}{P}}\,}$

где f - частота в герцах, а P - количество полюсов.

Электроэнергия постоянного тока не была полностью заменена переменным током и использовалась в железнодорожных и электрохимических процессах. До разработки выпрямителей с ртутным дуговым вентилем вращающиеся преобразователи использовались для производства постоянного тока из переменного тока. Как и другие машины коммутаторного типа, они лучше работали с более низкими частотами.

Трансмиссия и трансформаторы [ править ]

С помощью трансформаторов переменного тока можно использовать трансформаторы для понижения высоких напряжений передачи, чтобы снизить напряжение потребления. Трансформатор фактически является устройством преобразования напряжения без движущихся частей и требует минимального обслуживания. Использование переменного тока устранило необходимость во вращающихся двигателях-генераторах постоянного тока с преобразователем напряжения, которые требуют регулярного обслуживания и контроля.

Поскольку для данного уровня мощности размеры трансформатора примерно обратно пропорциональны частоте, система с большим количеством трансформаторов будет более экономичной при более высокой частоте.

При передаче электроэнергии по длинным линиям предпочтение отдается более низким частотам. Влияние распределенной емкости и индуктивности линии меньше на низкой частоте.

Системное соединение [ править ]

Генераторы могут быть соединены между собой для параллельной работы только в том случае, если они имеют одинаковую частоту и форму волны. Путем стандартизации используемой частоты генераторы в географической области могут быть объединены в сеть , что обеспечивает надежность и экономию средств.

История [ править ]

В 19 веке использовалось много разных частот мощности. ^[4]

В очень ранних изолированных схемах генерации переменного тока использовались произвольные частоты, исходя из удобства конструкции парового двигателя , водяной турбины и электрического генератора . Частоты между 16 ² / ₃  Гц и 133 ^В  разных системах использовались ¹ ⁄ ₃ Гц. Например, в городе Ковентри, Англия, в 1895 году была уникальная однофазная распределительная система с частотой 87 Гц, которая использовалась до 1906 года. ^[5] Распространение частот стало результатом быстрого развития электрических машин в период с 1880 по 1900 г.

В ранний период освещения лампами накаливания однофазный переменный ток был обычным явлением, и типичными генераторами были 8-полюсные машины, работающие при 2000 об / мин, что давало частоту 133 герца.

Хотя существует множество теорий и немало увлекательных городских легенд , в деталях истории 60 Гц против 50 Гц нет никакой уверенности.

Немецкая компания AEG (производная от компании, основанной Эдисоном в Германии) построила первую в Германии электростанцию, работающую на частоте 50 Гц. В то время у AEG была виртуальная монополия, и их стандарт распространился на остальную Европу. После наблюдения за мерцанием ламп, работающих от мощности 40 Гц, передаваемой по линии Лауффен-Франкфурт в 1891 году, AEG повысила свою стандартную частоту до 50 Гц в 1891 году ^[6].

Westinghouse Electric решила стандартизировать более высокую частоту, чтобы разрешить работу как электрического освещения, так и асинхронных двигателей в одной и той же генераторной системе. Хотя 50 Гц подходило для обоих, в 1890 году Вестингауз посчитал, что существующее оборудование для дугового освещения работает немного лучше на 60 Гц, и поэтому была выбрана эта частота. ^[6] Для работы асинхронного двигателя Тесла, лицензированного Westinghouse в 1888 году, требовалась более низкая частота, чем 133 Гц, распространенная в системах освещения того времени. ^{[ требуется проверка ]} В 1893 году General Electric Corporation, которая была аффилирована с AEG в Германии, построила проект по производству электроэнергии в Милл-Крик, чтобы обеспечить электричеством Редлендс, Калифорния используя 50 Гц, но через год изменился на 60 Гц, чтобы сохранить долю рынка в соответствии со стандартом Westinghouse.

Истоки 25 Гц [ править ]

Первые генераторы на проекте Ниагарского водопада , построенные Westinghouse в 1895 году, были 25 Гц, потому что скорость турбины уже была установлена ​​до того, как была окончательно выбрана передача энергии переменного тока . Westinghouse выбрала бы низкую частоту 30 Гц для привода нагрузки двигателя, но турбины для проекта уже были указаны на 250 об / мин. Машины могли бы быть сделаны , чтобы доставить 16 ² / ₃  Гц Мощность подходит для двигателей тяжелого коммутатора типа, но компания Вестингауз возражаетчто это было бы нежелательно для освещения и предложило 33 ¹ ⁄ ₃  Гц. В конце концов, был выбран компромисс 25 Гц с 12-полюсными генераторами 250 об / мин. ^[3] Поскольку проект Ниагара оказал большое влияние на проектирование электроэнергетических систем, 25 Гц преобладала в качестве североамериканского стандарта для низкочастотного переменного тока.

Истоки 40 Гц [ править ]

Исследование General Electric пришло к выводу, что частота 40 Гц была бы хорошим компромиссом между потребностями в освещении, двигателе и передаче, учитывая материалы и оборудование, доступные в первой четверти 20-го века. Было построено несколько систем на 40 Гц. Демонстрация Lauffen-Франкфурт используется 40 Гц для передачи мощности 175 км в 1891. Большая взаимосвязано 40 Гц сеть существовала на северо-востоке Англии ( Ньюкасл-апон-Тайн Electric Supply Company , NESCO) до появления National Grid (Великобритания ) в конце 1920-х годов, а в итальянских проектах использовалась частота 42 Гц. ^[7] Самая старая непрерывно действующая коммерческая гидроэлектростанция в США,Гидроэлектростанция Механиквилль по- прежнему вырабатывает электроэнергию с частотой 40 Гц и снабжает энергией местную систему передачи с частотой 60 Гц через преобразователи частоты . Промышленные предприятия и шахты в Северной Америке и Австралии иногда строились с электрическими системами 40 Гц, которые поддерживались до тех пор, пока не стали слишком экономичными для продолжения. Хотя частоты около 40 Гц нашли широкое коммерческое использование, они были обойдены стандартизированными частотами 25, 50 и 60 Гц, предпочитаемыми производителями оборудования большего объема.

Ganz Компания Венгрии была стандартизирована на 5000 чередований в минуту (41 ² / ₊₃  Гц) для своих продуктов, поэтому клиенты Ganz имели 41 ² / ₃  Гц систем , которые в некоторых случаях побежали в течение многих лет. ^[8]

Стандартизация [ править ]

На заре электрификации использовалось так много частот, что не существовало единого значения (в Лондоне в 1918 году было десять различных частот). В течение 20-го века больше энергии производилось при 60 Гц (Северная Америка) или 50 Гц (Европа и большая часть Азии). Стандартизация позволила осуществлять международную торговлю электрооборудованием. Значительно позже использование стандартных частот позволило объединить электрические сети. Только после Второй мировой войны - с появлением доступных по цене электрических потребительских товаров - были приняты более единые стандарты.

В Соединенном Королевстве стандартная частота 50 Гц была объявлена ​​еще в 1904 году, но значительное развитие продолжалось и на других частотах. ^[9] Внедрение национальной энергосистемы, начавшееся в 1926 году, потребовало стандартизации частот среди множества взаимосвязанных поставщиков электрических услуг. Стандарт 50 Гц был полностью установлен только после Второй мировой войны .

Примерно к 1900 году европейские производители в основном стандартизировали частоту 50 Гц для новых установок. Немецкий концерн Verband der Elektrotechnik (VDE) в первом стандарте для электрических машин и трансформаторов в 1902 году рекомендовал 25 Гц и 50 Гц в качестве стандартных частот. VDE не видел особого применения 25 Гц и исключил его из стандарта 1914 года. Остаточные установки на других частотах сохранялись вплоть до окончания Второй мировой войны. ^[8]

Из-за стоимости преобразования некоторые части системы распределения могут продолжать работать на исходных частотах даже после выбора новой частоты. Электроэнергия 25 Гц использовалась в Онтарио , Квебеке , на севере США, а также для электрификации железных дорог . В 1950-х годах многие системы 25 Гц, от генераторов до бытовой техники, были преобразованы и стандартизированы. До 2009 года примерно 25 Гц генераторы все еще существовали на станции Sir Adam Beck 1 (они были модернизированы до 60 Гц) и на генерирующих станциях Rankine (до ее закрытия в 2009 году) возле Ниагарского водопада.обеспечивать электроэнергией крупных промышленных заказчиков, не желающих заменять существующее оборудование; и около 25 Гц двигателей и электростанция 25 Гц существуют в Новом Орлеане для насосов для паводковых вод. ^[10] В 15 кВ переменного тока сети железных дорог, используемых в Германии , Австрии , Швейцарии , Швеции и Норвегии , до сих пор работают на 16 ² ⁄ ₃  Гц или 16,7 Гц.

В некоторых случаях, когда основная нагрузка приходилась на железнодорожную или автомобильную нагрузку, считалось экономичным генерировать мощность с частотой 25 Гц и устанавливать вращающиеся преобразователи для распределения с частотой 60 Гц. ^[11] Преобразователи для производства постоянного тока из переменного тока были доступны в больших размерах и были более эффективными при 25 Гц по сравнению с 60 Гц. Остаточные фрагменты старых систем могут быть связаны со стандартной системой частоты через роторный преобразователь или статический преобразователь частоты инвертора . Они позволяют обмениваться энергией между двумя энергосетями на разных частотах, но системы большие, дорогостоящие и тратят часть энергии при эксплуатации.

Преобразователи частоты вращающихся машин, используемые для преобразования систем с 25 Гц на 60 Гц, были неудобны в конструкции; Машина 60 Гц с 24 полюсами будет вращаться с той же скоростью, что и машина 25 Гц с 10 полюсами, что делает машины большими, медленными и дорогими. Соотношение 60/30 упростило бы эти конструкции, но установленная база на 25 Гц была слишком большой, чтобы быть экономически противоположной.

В Соединенных Штатах в Южной Калифорнии Эдисон стандартизировал частоту 50 Гц. ^[12] Большая часть Южной Калифорнии работала на частоте 50 Гц и не полностью изменяла частоту своих генераторов и клиентского оборудования на 60 Гц примерно до 1948 года. В некоторых проектах компании Au Sable Electric Company использовалось 30 Гц при напряжении передачи до 110 000 вольт в 1914 году. . ^[13]

Первоначально в Бразилию электрическое оборудование импортировалось из Европы и США, подразумевая, что в стране действовали стандарты как 50 Гц, так и 60 Гц в соответствии с каждым регионом. В 1938 году федеральное правительство приняло закон Decreto-Lei 852 , призванный вывести всю страну на 50 Гц в течение восьми лет. Закон не сработал, и в начале 1960-х было решено, что Бразилия будет объединена в соответствии со стандартом 60 Гц, потому что наиболее развитые и промышленно развитые районы использовали 60 Гц; в 1964 г. был объявлен новый закон в размере 4,454 лея . В Бразилии была проведена программа преобразования частоты в 60 Гц, которая не была завершена до 1978 г. ^[14]

В Мексике районы, работающие в сети с частотой 50 Гц, были преобразованы в 1970-х годах, объединив страну с частотой ниже 60 Гц. ^[15]

В Японии западная часть страны (Нагоя и запад) использует 60 Гц, а восточная часть (Токио и восток) использует 50 Гц. Это происходит из-за первых закупок генераторов у AEG в 1895 году, установленных для Токио, и General Electric в 1896 году, установленных в Осаке. Граница между двумя регионами содержит четыре подстанции постоянного тока постоянного тока, которые преобразуют частоту; это Шин Синано , Дамба Сакума , Минами-Фукумицу и преобразователь частоты Хигаси-Симидзу .

Частоты коммунальных предприятий в Северной Америке в 1897 г. ^[16]

Частоты коммунальных предприятий в Европе до 1900 г. ^[8]

Даже к середине 20-го века коммунальные частоты все еще не были полностью стандартизированы до общепринятых ныне 50 Гц или 60 Гц. В 1946 году в справочнике для разработчиков радиооборудования ^{[17] были} перечислены следующие уже устаревшие частоты как используемые. Во многих из этих регионов также были источники постоянного тока с 50, 60 или 50 циклами.

Частоты, использовавшиеся в 1946 году (а также 50 Гц и 60 Гц)

Если регионы отмечены (*), это единственная частота электроснабжения, показанная для этого региона.

Железные дороги [ править ]

Другие частоты мощности все еще используются. Германия, Австрия, Швейцария, Швеция, Норвегия и использование сеть питания тяговой для железных дорог, распределяя однофазный переменный ток в 16 ² ⁄ ₃  Гц или 16,7 Гц. ^[18] Частота 25 Гц используется на австрийской железной дороге Мариацелль , а также всистемах тягового электроснабжениякомпаний Amtrak и SEPTA в США. Другие железнодорожные системы переменного тока питаются от местной промышленной сети с частотой 50 или 60 Гц.

Тяговая мощность может быть получена от коммерческих источников питания с помощью преобразователей частоты или в некоторых случаях может быть произведена специальными тяговыми электростанциями . В 19 веке для работы электрических железных дорог с коллекторными двигателями рассматривались частоты всего 8 Гц. ^[3] Некоторые розетки в поездах несут правильное напряжение, но с использованием первоначальной частоты сети поезда , как 16 ² ⁄ ₃  Гц или 16,7 Гц.

400 Гц [ править ]

Мощность частоты до 400 Гц используются в авиации, космические корабли, подводные лодки, серверные комнаты для питания компьютера , ^[19] военная техника и ручные станки. Такие высокие частоты не могут быть экономично переданы на большие расстояния; повышенная частота значительно увеличивает последовательный импеданс из-за индуктивности линий передачи, что затрудняет передачу энергии. Следовательно, энергосистемы с частотой 400 Гц обычно ограничены зданием или транспортным средством.

Трансформаторы , например, можно сделать меньше, потому что магнитный сердечник может быть намного меньше при том же уровне мощности. Асинхронные двигатели вращаются со скоростью, пропорциональной частоте, поэтому высокочастотный источник питания позволяет получить больше мощности при том же объеме и массе двигателя. Трансформаторы и двигатели на 400 Гц намного меньше и легче, чем на 50 или 60 Гц, что является преимуществом для самолетов и кораблей. Военный стандарт США MIL-STD-704 существует для самолетов, использующих мощность 400 Гц.

Стабильность [ править ]

Исправление ошибок времени (TEC) [ править ]

Регулирование частоты системной мощности для точности хронометража не было обычным делом , пока после 1916 с Генри Уоррен изобретения «s от станции Warren Power Master Clock и самозапуска синхронного двигателя. Тесла продемонстрировал концепцию часов, синхронизированных по частоте сети, на Чикагской всемирной выставке 1893 года. Орган Hammond также зависит от синхронного тактового двигателя переменного тока для поддержания правильной скорости своего внутреннего генератора «тонального колеса», таким образом сохраняя идеальную высоту тона всех нот, основываясь на стабильности частоты линии питания.

Сегодня операторы сетей переменного тока регулируют среднесуточную частоту, чтобы часы оставались в пределах нескольких секунд от правильного времени. На практике номинальная частота повышается или понижается на определенный процент для поддержания синхронизации. В течение дня средняя частота поддерживается на номинальном уровне в пределах нескольких сотен частей на миллион. ^[20] В синхронной сетке континентальной Европы отклонение между временем фазы сети и всемирным координированным временем (на основе международного атомного времени ) рассчитывается каждый день в 08:00 в центре управления в Швейцарии . Затем целевая частота регулируется до ± 0,01 Гц (± 0,02%) от 50 Гц по мере необходимости, чтобы обеспечить долгосрочное среднее значение частоты точно 50 Гц × 60. с / мин × 60 мин / ч × 24 ч / д =4 320 000 циклов в сутки. ^[21] В Северной Америке , когда ошибка превышает 10 секунд для востока, 3 секунды для Техаса или 2 секунды для запада, применяется поправка ± 0,02 Гц (0,033%). Исправления ошибок времени начинаются и заканчиваются либо в час, либо в полчаса. ^{[22] [23]} Усилия по удалению TEC в Северной Америке описаны в электрических часах .

Частотомеры в реальном времени для выработки электроэнергии в Соединенном Королевстве доступны в Интернете - официальные счетчики National Grid и неофициальные, поддерживаемые Dynamic Demand. ^{[24] [25]} Частотные данные синхронной сети континентальной Европы в реальном времени доступны на таких веб-сайтах, как www .mainsfrequency .com и gridfrequency .eu . Частота сети мониторинга (Fnet) в Университете штата Теннесси измеряет частоту межсоединений в пределах энергосистемы Северной Америки, а также в некоторых других частях мира. Эти измерения отображаются на веб-сайте FNET. ^[26]

Правила США [ править ]

В США Федеральная комиссия по регулированию энергетики ввела обязательную коррекцию временных ошибок в 2009 году. ^[27] В 2011 году Североамериканская корпорация по надежности электроснабжения (NERC) обсудила предложенный эксперимент, который ослабит требования регулирования частоты ^[28] для электрических сетей, которые снизит долговременную точность часов и других устройств, использующих частоту сети 60 Гц в качестве временной основы. ^[29]

Частота и нагрузка [ править ]

Основная причина точного управления частотой состоит в том, чтобы позволить управлять потоком энергии переменного тока от нескольких генераторов через сеть. Тенденция изменения системной частоты является мерой несоответствия между спросом и генерацией и является необходимым параметром для управления нагрузкой в ​​взаимосвязанных системах.

Частота системы будет меняться при изменении нагрузки и генерации. Увеличение механической входной мощности для любого отдельного синхронного генератора не сильно повлияет на общую частоту системы, но будет производить больше электроэнергии от этого блока. Во время серьезной перегрузки, вызванной отключением или отказом генераторов или линий передачи, частота энергосистемы будет снижаться из-за дисбаланса нагрузки и генерации. Потеря межсоединения при экспорте энергии (относительно общей генерации системы) приведет к увеличению частоты системы до потери, но может вызвать коллапс после потери, поскольку генерация теперь не поспевает за потреблением. Автоматический контроль генерации(AGC) используется для поддержания запланированной частоты и обмена потоками энергии. Системы управления на электростанциях обнаруживают изменения в частоте сети и регулируют механическую мощность, подаваемую на генераторы, обратно на их заданную частоту. Это противодействие обычно занимает несколько десятков секунд из-за задействованных больших вращающихся масс (хотя большие массы в первую очередь служат для ограничения величины кратковременных возмущений). Временные изменения частоты - неизбежное следствие изменения спроса. Исключительная или быстро меняющаяся частота сети часто является признаком того, что электрическая распределительная сеть работает на пределе своих возможностей, драматические примеры чего иногда можно наблюдать незадолго до серьезных отключений. Крупные электростанции, включая солнечные фермымогут снизить свою среднюю мощность и использовать запас между рабочей нагрузкой и максимальной мощностью, чтобы помочь в обеспечении регулирования сети; реакция солнечных инверторов быстрее, чем у генераторов, потому что у них нет вращающейся массы. ^{[30] [31]} Поскольку переменные ресурсы, такие как солнце и ветер, заменяют традиционную генерацию и инерцию, которую они обеспечивают, алгоритмы должны стать более сложными. ^[32] Системы накопления энергии, такие как батареи, также во все большей степени выполняют регулирующую роль. ^[33]

Реле защиты частоты в сети энергосистемы обнаруживают снижение частоты и автоматически инициируют сброс нагрузки или отключение соединительных линий, чтобы сохранить работу хотя бы части сети. Небольшие отклонения частоты (например, 0,5 Гц в сети 50 Гц или 60 Гц) приведут к автоматическому отключению нагрузки или другим действиям управления для восстановления частоты системы.

Меньшие по размеру энергосистемы, не связанные с большим количеством генераторов и нагрузок, не будут поддерживать частоту с такой же степенью точности. Если частота системы не регулируется жестко в периоды большой нагрузки, операторы системы могут позволить системной частоте повышаться в периоды небольшой нагрузки, чтобы поддерживать среднесуточную частоту с приемлемой точностью. ^{[34] [35]} Переносные генераторы, не подключенные к электросети, не нуждаются в жестком регулировании своей частоты, потому что типичные нагрузки нечувствительны к небольшим отклонениям частоты.

Регулировка частоты нагрузки [ править ]

Регулирование частоты нагрузки (LFC) - это тип интегрального контроля, который восстанавливает частоту системы и потоки мощности в соседние области до их значений до изменения нагрузки. Передача мощности между различными областями системы известна как «чистая межкомпонентная мощность».

Общий алгоритм управления для LFC был разработан Натаном Коном в 1971 году ^[36] . Алгоритм включает определение термина погрешность управления площадью (ACE), который представляет собой сумму чистой ошибки мощности на соединительной линии и произведения ошибки частоты с постоянная частотного смещения. Когда ошибка управления областью уменьшена до нуля, алгоритм управления вернул частоту и ошибки мощности в соединительной линии к нулю. ^[37]

Слышимый шум и помехи [ править ]

Приборы, работающие на переменном токе, могут издавать характерный гул, часто называемый « гудением от сети », на частотах, кратных используемым им источникам переменного тока (см. Магнитострикция ). Обычно это происходит из-за того, что пластинки сердечника двигателя и трансформатора вибрируют вместе с магнитным полем. Этот гул также может появиться в аудиосистемах, где не хватает фильтра источника питания или экранирования сигнала усилителя.

Большинство стран выбрали для своего телевидения частоту вертикальной синхронизации такой же, как частота местной электросети. Это помогло предотвратить гудение в линии электропередач и магнитные помехи, вызывающие видимые частоты биений на отображаемом изображении ранних аналоговых ТВ-приемников, особенно от сетевого трансформатора. Хотя некоторое искажение изображения присутствовало, оно в основном осталось незамеченным, поскольку было неподвижным. Отказ от трансформаторов путем использования приемников переменного / постоянного тока и другие изменения в конструкции установки помогли минимизировать эффект, и в некоторых странах теперь используется вертикальная скорость, которая является приближением к частоте питания (особенно в областях с частотой 60 Гц).

Другой вариант использования этого побочного эффекта - в качестве инструмента судебной экспертизы. Когда делается запись, которая захватывает звук рядом с устройством переменного тока или розеткой, также случайно записывается гул. Пики гудка повторяются каждый цикл переменного тока (каждые 20 мс для переменного тока 50 Гц или каждые 16,67 мс для переменного тока 60 Гц). Точная частота гудения должна совпадать с частотой судебно-медицинской записи гула в точную дату и время, когда запись предположительно была сделана. Разрывы в совпадении частот или полное отсутствие совпадений выдадут подлинность записи. ^[38]

См. Также [ править ]

• Сети электроэнергии
• Сетевой анализатор (питание переменного тока)
• Телехрон

Дальнейшее чтение [ править ]

• Furfari, FA, Эволюция линий электропередач частот 133 ⁺¹ / ₊₃ до 25 Гц, промышленного применения Журнал, IEEE, сентябрь / октябрь 2000, том 6, выпуск 5, страницы 12-14,ISSN 1077-2618.
• Рашмор, Д. Б., Частота , Транзакции AIEE, Том 31, 1912, страницы 955–983, и обсуждение на страницах 974–978.
• Блэлок, Томас Дж., Электрификация крупного сталелитейного завода - Часть II, Разработка системы 25 Гц , Журнал отраслевых приложений, IEEE, сентябрь / октябрь 2005 г., страницы 9–12, ISSN 1077-2618 . 

Ссылки [ править ]