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Pourquoi la norme de fréquence de 50 hertz est choisie dans l'industrie de l'énergie électrique
Pourquoi à ce jour dans l'industrie de l'énergie pour le transport et la distribution d'électricité partout dans le monde des fréquences de 50 et 60 Hz ont-elles été sélectionnées et restent-elles acceptées? Avez-vous déjà pensé à ça? Mais ce n'est pas du tout accidentel.
Dans les pays d'Europe et de la CEI, la norme 220-240 volts de 50 hertz est adoptée, dans les pays d'Amérique du Nord et aux USA - 110-120 volts de 60 Hz, et au Brésil 120, 127 et 220 volts de 60 Hz. Soit dit en passant, directement aux États-Unis dans la prise, il peut parfois s'avérer, disons, 57 ou 54 Hz. D'où viennent ces chiffres?
Passons à l'histoire pour comprendre ce sujet. Dans la seconde moitié du XIXe siècle, des scientifiques de nombreux pays du monde ont activement étudié l'électricité et recherché des applications pratiques pour celle-ci. Thomas Edison a inventé sa première ampoule, introduisant ainsi l'éclairage électrique. Les premières centrales électriques à courant continu ont été construites. Le début de l'électrification aux USA.
Les premières lampes étaient à arc, elles brillaient d'une décharge électrique brûlant à l'air libre, allumées entre deux électrodes de carbone. Les expérimentateurs de l'époque ont rapidement constaté que c'était à 45 volts que l'arc devenait plus stable, cependant, pour un allumage sûr, un ballast résistif était connecté en série avec la lampe, sur laquelle environ 20 volts tombaient pendant le fonctionnement de la lampe.
Ainsi, pendant longtemps, une tension constante de 65 volts a été appliquée. Ensuite, il a été augmenté à 110 volts, de sorte que deux lampes à arc pouvaient être connectées au réseau simultanément.
Edison était un partisan fanatique des systèmes CC, et les générateurs CC d'Edison fonctionnaient initialement comme ça, fournissant 110 volts CC aux réseaux de consommateurs.
Mais la technologie DC d'Edison était très, très coûteuse, économiquement non rentable: il fallait poser beaucoup de fils épais et la transmission de la centrale au consommateur ne dépassait pas une distance de plusieurs centaines de mètres, car les pertes de transmission étaient énormes.
Plus tard, un système à trois fils de 220 volts CC a été introduit (deux lignes parallèles de 110 volts chacune), mais la situation concernant l'efficacité d'une telle transmission ne s'est pas améliorée de manière significative.
Plus tard Nikola Tesla Il a développé ses propres alternateurs, complètement innovants, et a introduit un système rentable pour transmettre de l'électricité à des tensions élevées de plusieurs milliers de volts, et l'électricité pourrait être transmise sur des milliers de mètres, les pertes de transmission ayant diminué de dizaines de fois. Le courant continu d'Edison ne pouvait pas rivaliser avec le courant alternatif de Tesla.
Les transformateurs sur fer ont abaissé la haute tension à 127 volts dans chacune des trois phases, la fournissant au consommateur sous forme de courant alternatif. Pendant le fonctionnement des alternateurs, entraînés par la vapeur ou les chutes d'eau, leurs rotors tournaient à une fréquence de 3000 tr / min et même plus.
Cela a permis aux lampes de ne pas scintiller, aux moteurs asynchrones de fonctionner normalement, résistant aux vitesses nominales, et aux transformateurs de convertir l'électricité, d'augmenter et de diminuer la tension.
Pendant ce temps, en URSS, la tension des réseaux jusque dans les années 60 est restée au niveau de 127 volts, puis avec l'augmentation des capacités de production elle a été portée à 220 volts, qui nous sont désormais familiers.
Dolivo-Dobrovolsky, comme Tesla, qui a étudié les possibilités du courant alternatif, a suggéré d'utiliser un courant sinusoïdal pour la transmission de l'énergie électrique et a suggéré de régler la fréquence dans la plage de 30 à 40 hertz. Plus tard, ils ont convergé sur 50 hertz en URSS et sur 60 hertz aux USA. Ces fréquences étaient optimales pour les équipements AC, qui fonctionnaient dans de nombreuses usines.
La fréquence de rotation d'un alternateur bipolaire est de 3000 ou un maximum de 3600 tours par minute, et ne donne que les fréquences de 50 et 60 Hz pendant la génération. Pour un fonctionnement normal de l'alternateur, la fréquence doit être d'au moins 50-60 Hz. Les transformateurs industriels convertissent facilement le courant alternatif d'une fréquence donnée.
Aujourd'hui, en principe, il est possible d'augmenter la fréquence de transmission de l'énergie électrique à plusieurs kilohertz, et ainsi d'économiser sur les matériaux des conducteurs dans les lignes de transmission de puissance, cependant, l'infrastructure reste adaptée spécifiquement pour une fréquence actuelle de 50 Hz, elle a été conçue initialement dans le monde entier, les générateurs des centrales nucléaires tournent avec le même à une vitesse de 3000 tr / min, ils ont toujours la même paire de pôles. Par conséquent, la modification des systèmes de production, de transmission et de distribution d'électricité est une question de futur lointain. C'est pourquoi 220 volts de 50 hertz restent notre standard jusqu'à présent.
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