Частота 50 герц. Частота 50 Гц и 60 Гц: ключевые отличия и особенности применения

Что такое частота переменного тока. Почему в разных странах используются стандарты 50 Гц и 60 Гц. Какие основные различия между этими частотами. Как частота влияет на работу электрооборудования. Где применяются системы с частотой 50 Гц и 60 Гц.

Что такое частота переменного тока и как она измеряется

Частота переменного тока — это количество полных колебаний электрического тока за одну секунду. Измеряется частота в герцах (Гц). 1 Гц равен одному полному колебанию за секунду.

Ключевые понятия, связанные с частотой переменного тока:

• Колебание — одна полная волна переменного тока или напряжения
• Период — время, за которое совершается одно полное колебание
• Полупериод — половина колебания

Чем выше частота, тем больше колебаний происходит за одну секунду. Например, при частоте 50 Гц форма сигнала повторяется 50 раз в секунду.

История возникновения стандартов частоты 50 Гц и 60 Гц

Использование стандартов частоты 50 Гц и 60 Гц имеет исторические корни:

• В конце 19 века Томас Эдисон разрабатывал систему электроснабжения на постоянном токе
• Никола Тесла предложил более эффективную систему переменного тока
• В США утвердился стандарт 60 Гц, в Европе — 50 Гц
• Выбор частоты был обусловлен параметрами генераторов и электродвигателей того времени

Сейчас эти стандарты сохраняются в силу сложившейся инфраструктуры, хотя технически возможно использование и других частот.

Географическое распространение стандартов 50 Гц и 60 Гц

В разных странах мира приняты следующие стандарты частоты переменного тока:

• 50 Гц — большинство стран Европы, Азии, Африки, Австралия
• 60 Гц — США, Канада, большая часть Южной Америки, часть стран Азии

Некоторые страны исторически использовали оба стандарта на разных территориях. Например, в Японии восточная часть работает на 50 Гц, а западная — на 60 Гц.

Основные различия между системами 50 Гц и 60 Гц

Ключевые отличия систем с частотой 50 Гц и 60 Гц:

• Скорость вращения электродвигателей — на 20% выше при 60 Гц
• Эффективность трансформации напряжения — несколько выше при 60 Гц
• Потери в линиях электропередачи — немного ниже при 50 Гц
• Габариты электрооборудования — обычно меньше при 60 Гц

При этом принципиальных преимуществ одной системы над другой нет. Выбор частоты обусловлен историческими причинами.

Влияние частоты на работу электрооборудования

Как частота сети влияет на работу различных электроприборов и оборудования?

• Электродвигатели: скорость вращения пропорциональна частоте
• Трансформаторы: габариты и эффективность зависят от частоты
• Генераторы: частота вращения ротора определяет частоту тока
• Осветительные приборы: заметной разницы нет
• Электронные устройства: обычно адаптированы к обеим частотам

Большинство современного оборудования может работать как от сети 50 Гц, так и от 60 Гц. Но есть и узкоспециализированные устройства, рассчитанные только на одну частоту.

Преимущества и недостатки систем 50 Гц и 60 Гц

Каковы плюсы и минусы использования частот 50 Гц и 60 Гц?

Преимущества 50 Гц:

• Меньшие потери при передаче электроэнергии на большие расстояния
• Более низкий уровень электромагнитных помех
• Меньший нагрев проводников и оборудования

Преимущества 60 Гц:

• Более высокая скорость вращения электродвигателей
• Меньшие габариты трансформаторов и генераторов
• Более эффективная работа некоторых видов оборудования

На практике эти различия не столь существенны, и выбор частоты определяется в основном историческими факторами.

Области применения систем с частотой 50 Гц и 60 Гц

Где и для чего используются системы с разной частотой переменного тока?

Применение 50 Гц:

• Бытовое и промышленное электроснабжение в большинстве стран мира
• Железнодорожный транспорт
• Системы электроснабжения кораблей

Применение 60 Гц:

• Электросети США, Канады и ряда других стран
• Авиационные системы электропитания
• Некоторые виды промышленного оборудования

В специализированных областях используются и другие частоты, например 400 Гц в авиации или 16,7 Гц на железных дорогах некоторых стран.

Совместимость оборудования с разными частотами

Как обеспечивается работа оборудования в сетях с разной частотой?

• Большинство современных электронных устройств адаптированы к обеим частотам
• Для питания чувствительного к частоте оборудования используются преобразователи частоты
• Некоторые приборы имеют переключатель частоты 50/60 Гц
• При переезде в другую страну может потребоваться замена некоторых электроприборов

При покупке электрооборудования важно убедиться в его совместимости с частотой электросети страны использования. Это особенно актуально для промышленного оборудования.

Что такое частота? | Fluke

Частота переменного тока (ac) — это количество синусоидальных колебаний переменного тока в секунду. Частота — это количество изменений направления тока за секунду. Для измерения частоты используется международная единица герц (Гц). 1 герц равен 1 колебанию в секунду.

• Герц (Гц) = 1 герц равен 1 колебанию в секунду.
• Колебание = Одна полная волна переменного тока или напряжения.
• Полупериод = Половина колебания.
• Период = Время, необходимое для выполнения одного полного колебания.

Частота отражает повторяемость процессов. С точки зрения электрического тока частота — это количество повторений синусоиды или, другими словами, полного колебания, которое включает положительную и отрицательную составляющие.

Чем больше колебаний происходит в секунду, тем выше частота.

Пример. Если известно, что частота переменного тока равна 5 Гц (см. схему ниже), это означает, что его форма сигнала повторяется 5 раз за 1 секунду.

Частота обычно используется для описания работы электрооборудования. Ниже приведены некоторые наиболее распространенные диапазоны частот:

• Частота линии питания (обычно 50 Гц или 60 Гц).
• Частотно-регулируемые приводы: обычно используют несущую частоту 1–20 кГц.
• Звуковой диапазон частот: от 15 Гц до 20 кГц (диапазон человеческого слуха).
• Радиочастота: от 30 до 300 кГц.
• Низкая частота: от 300 кГц до 3 МГц.
• Средняя частота: от 3 до 30 МГц.
• Высокая частота: от 30 до 300 кГц.

Обычно цепи и оборудование предназначены для работы с постоянной или переменной частотой. Оборудование, рассчитанное на работу с постоянной частотой, при изменении частоты начинает работать неправильно. Например, двигатель переменного тока, рассчитанный на работу при 60 Гц, работает медленнее при частоте ниже 60 Гц или быстрее при частоте выше 60 Гц. Для двигателей переменного тока любое изменение частоты приводит к пропорциональному изменению частоты вращения двигателя. Другим примером является снижение частоты вращения двигателя на 5 % при снижении частоты сети на 5 %.

Цифровой мультиметр с режимом частотомера может измерять частоту сигналов переменного тока со следующими функциями:

• регистрация МИН/МАКС значений, позволяющая записывать результаты измерений частоты за заданный интервал времени. Эта функция также применима к измерениям напряжения, тока и сопротивления.
• автоматический выбор диапазона, при котором прибор автоматически подбирает диапазон частот при условии, что частота измеряемого напряжения не выходит за пределы этого диапазона.

Параметры электросетей различаются в зависимости от страны. В США работа сети основана на высокостабильном сигнале с частотой 60 Гц, что соответствует 60 колебаниям в секунду.

Бытовые электросети в США получают питание от однофазного источника питания 120 В перем. тока. Напряжение в настенной розетке дома в США совершает синусоидальные колебания в диапазоне от 170 до −170 В, при этом истинное среднеквадратичное значение этого напряжения будет равно 120 вольт. Частота колебаний составляет 60 циклов в секунду.

Единица измерения получила название «герц» в честь немецкого физика Генриха Герца (1857–1894 гг.), который первым осуществил передачу и принятие радиоволн. Радиоволны распространяются с частотой одно колебание в секунду (1 Гц). (аналогично часы тикают с частотой 1 Гц)

Ссылка: Digital Multimeter Principles by Glen A. Mazur, American Technical Publishers.

Статьи на связанные темы:

• Порядок измерения частоты мультиметром

Интересные факты. Почему используется стандарт частоты тока в 50 Герц

В отрасли электроэнегетики, для того, чтобы передать и распределить электрический ток, используются одинаковые стандарты частоты, которые составляю 50 ил 60 Гц. Это, действительно, отнюдь не случайно. Так, например, в нашей стране, СНГ и странах Европы используются единые правила: ток в 220-240 Вольт частотой 50 Гц. На американском континенте принят стандарт в 110-120 Вольт частотой 60 Гц. Откуда же берутся эти величины. Давайте разберемся.

История

Для начала, вспомним, как всё было. Еще во второй половине ХХ века многие ученые из разных стран активно изучали принцип работы электричества, получали практический опыт, каким образом его можно будет использовать в быту и производственной деятельности человека. Так, всем известный ученый-изобретатель Томас Эдисон сделал первую электрическую лампочку и открыл новый век – век электрификации. Это привело к строительству электростанций (в частности, сначала в США), где использовался постоянный ток.

Отметим, что первые лампочки светились электрическим разрядом, который горел на воздухе. Зажигание происходило между двумя угольными электродами, именно поэтому такие лампы назывались дуговыми. Начало было положено и именно благодаря этим шагам, ученые-экспериментаторы поняли, что если использовать ток в 45 вольт, то дуга становится более устойчивой, но при этом не такой безопасной. Чтобы получить безопасный вариант, использовался резистивный балласт, на котором в процессе эксплуатации лампочки падало приблизительно 20 Вольт.

Достаточно длительное время в обиходе применялось напряжение постоянного типа, величиной в 65 Вольт. Немного позже его повысили до 110 В, чтобы была возможность включить в сеть несколько (две) последовательно соединенных ламп.

Ученый Томас Эдисон уверенно считал, что именно постоянный ток лучше переменного. Его устройства – генераторы – какое-то время подавали в сеть именно такой ток. Как выяснилось, такой способ использования был очень затратным и невыгодным из-за необходимости применения большого количества проводниковой продукции, а также их трудоемкой прокладки. При этом, потеря электроэнергии в процессе передачи была колоссальной.

Позднее стали использовать систему постоянного тока — 3-х проводную в 220 Вольт, где были две параллельные линии по 110 В. Как выяснилось, экономически данный вариант электрификации не улучшил общего положения дел.
Никола Тесла уже через несколько лет представил миру свои уникальные работы, в частности, генератор переменного тока, что сработало в верном направлении и позволило, благодаря его же идеям, значительно снизит затратную часть при передаче электроэнергии. При этом, во много раз выросла эффективность её передачи, когда большое напряжение могло проходит без значительных потерь огромные расстояния. Как показала практика, переменный ток Теслы значительно превосходил по всем параметрам постоянный Эдисона.

Трансформаторы, состоящие из железа, на каждой из трех фаз понижают высокое напряжение до значения 127 В. Потребитель получает его в виде переменного тока. Генераторы переменного тока оснащены роторами, которые вращались с частотой более чем 3000 об/мин. Они приводились в движение водой или паром. Как результат, работающие лампы не мерцали, а значит и асинхронные двигатели могли качественно выполнять поставленную задачу (выполняя номинальные обороты). Трансформатор при этом повышал и понижал напряжение электричества до нужной величины.

На территории наших стран до середины 60-х годов ХХ столетия, напряжение в сетях было на уровне 127 Вольт. И уже позже, когда производственные мощности значительно выросли, данный показатель был поднят до привычного нам сегодня значения в 220 Вольт.
Ученый Долив-Добровольский, исследовавший переменный источник, предложил использовать для передачи электроэнергии, синусоидальный ток. Также он внес предложение применять частоту в 30-40Гц. Оптимальными для работы оборудования и приборов оказались 50 Гц на территории наших стран и Европы, а в США применяют частоту 60 Гц.
Двухполюстные генераторы переменного тока характеризуюся частотой вращения в 3000-3600 об/мин. Именно такая работа дает в результате частоты 50-60 Гц. Такие показатели нужны и для нормальной работы генератора.

Конечно, на сегодняшний день можно значительно увеличить частоту передачи электроэнергии. Это привело бы к очень большой экономии использования кабельно-проводниковой продукции. Однако, на всей планете инфраструктура выстроена и является приспособленной именно к этим, давно знакомым нам величинам, что касается любых генераторов тока на атомных электростанциях. Так что, вопрос глобального изменения системы передачи и дальнейшей коммутации электроэнергии относится больше к еще далекому будущему и сегодня ток 220 Вольт и 50 Гц является общепринятым стандартом.

50 Гц против 60 Гц: в чем разница? —

Технология

Не все страны поставляют электроэнергию одинаково, особенно когда речь идет о таких вещах, как 50 Гц против 60 Гц.

Любопытно, в чем разница между 50 Гц и 60 Гц, а также когда и почему вы используете одну вместо другой?

В этой статье мы рассмотрим эти две электрические системы и различия между ними, чтобы вы могли лучше понять, почему вы должны использовать одну вместо другой.

Что такое 50 Гц?

Прежде чем мы перейдем к особенностям 50 Гц, важно знать, что означает «Гц».

Гц (Гец) — основная единица измерения частоты. Он измеряет время цикла вибрации электрической, магнитной, механической и акустической вибрации. Слово названо в честь Генриха Рудольфа Герца, немецкого физика, открывшего электромагнитные волны.

50 Гц означает, что ротор генератора вращается со скоростью 50 циклов в секунду, а ток изменяется 50 раз за цикл.

При частоте 50 Гц напряжение скачет от положительного к отрицательному, а затем от отрицательного к положительному.

Что такое 60 Гц?

При частоте 60 Гц ротор генератора делает 60 циклов в секунду, что означает, что ток изменяется 60 раз за цикл.

Напряжение изменяется аналогично 50 Гц.

Этот вариант в основном используется в Северной Америке и на севере Южной Америки с бытовыми электрическими розетками. В Великобритании, Африке, Южной Америке и Австралии, как правило, бытовые электрические токи имеют частоту 50 Гц.

Почему в некоторых странах один тип Герца используется вместо другого?

Большинство из них сводится к оборудованию, используемому в этих странах. Например, компании в США исторически производили оборудование с частотой 60 Гц, поэтому оно более распространено в США, чем в других странах.

50 Гц против 60 Гц

Теперь, когда у вас есть общее представление о том, что такое 50 Гц и 60 Гц, вы, вероятно, задаетесь вопросом, чем они отличаются и являются ли эти различия значительными.

Вот некоторые из основных отличий, о которых вам следует знать.

Для большинства стандартных двигателей число оборотов в минуту пропорционально частоте, что означает увеличение скорости при использовании 60 Гц по сравнению с 50 Гц.

Фактически, 60 Гц может быть на 20% быстрее.

Эффективность

Как правило, системы с частотой 60 Гц потребляют большее напряжение для бытового электроснабжения, чем системы с частотой 50 Гц.

Однако напряжение выше при 60 Гц, чем при 50 Гц, и увеличивается примерно на 20%.

Другие отличия

Как упоминалось выше, номинальное напряжение составляет 20% при 60 Гц, чем при 50 Гц.

Разница выходного сигнала при частоте 60 Гц примерно такая же, как разница в процентах.

Однако различия между такими факторами, как разница в подшипниках, разница в номинальном крутящем моменте и разница в скольжении, практически отсутствуют.

Что лучше: 50 Гц или 60 Гц?

Большинство небольших трехфазных двигателей могут хорошо работать как с частотой 50 Гц, так и с частотой 60 Гц.

Но в некоторых случаях одна частота предпочтительнее другой, что обычно указывается на заводской табличке или в каталоге производителя.

В конце концов, однако, между 50 Гц и 60 Гц нет существенных различий.

Оба они являются одинаково действующими стандартами электропитания, и выбор того или иного варианта будет зависеть от ваших обстоятельств, а не от плюсов и минусов каждого из них.

Думаете, вам может понадобиться переключиться с одного типа Hertz на другой? Проверьте этот преобразователь частоты, чтобы увидеть, как вы можете это сделать.

Готовы выбрать правильную частоту?

Как видите, есть много различий между 50 Гц и 60 Гц, но используемый вами вариант будет зависеть от других факторов.

Зная эти параметры и то, как они работают, вы сможете принимать наиболее взвешенные решения по питанию в будущем.

Считаете ли вы содержание этой статьи полезным? Изучите остальную часть нашего веб-сайта, чтобы узнать больше!

Информация, содержащаяся на этой странице, предоставлена ​​независимым сторонним поставщиком контента. Откровенно говоря, и этот Сайт не дает никаких гарантий или заявлений в связи с этим. Если вы связаны с этой страницей и хотите, чтобы она была удалена, свяжитесь с [email protected]

В чем разница между частотой 60 Гц и 50 Гц?

Поиск

Home Tech В чем разница между частотой 60 Гц и 50 Гц?

В мире чаще всего используются две частоты для питания: 50 Гц и 60 Гц. В то время как самолеты, военная техника и подводные лодки используют частоту 400 Гц, все 40 стран используют частоты 60 Гц или 50 Гц для стандартной мощности и повседневного использования. Давайте узнаем немного больше о разнице между частотой 60 Гц и 50 Гц:

Эффективность

Различные частоты, которые вы используете, влияют на общую эффективность. Когда вам нужно переключаться между разными частотами, может быть трудно достичь максимально возможной эффективности, не говоря уже о том, что это может потребовать дорогостоящей помощи. Вот почему преобразователи частоты являются надежными и часто используемыми машинами. Их способность преобразовывать частотные мощности обеспечивает универсальность и общую энергоэффективность. Но между самими 50 Гц и 60 Гц это зависит от приложения и энергоемкости использования приложения.

Географическое положение

Одно из фундаментальных различий между частотами 60 Гц и 50 Гц заключается в том, какие страны используют какие системы. Обычно в Северной Америке используются двигатели с частотой 60 Гц, а в большей части Европы — с частотой 50 Гц. Многие страны когда-то использовали один вместо другого, но со временем преобразовали. Например, Мексика использовала 50 Гц до 1970-х годов, когда страна перешла на систему 60 Гц.

Одной из самых интересных стран с точки зрения этих различий является Япония, которая часто использует и то, и другое. Западная часть страны, начиная с Киото, использует частоту 60 Гц, а восточная часть Токио использует частоту 50 Гц.

Рабочая скорость

60 Гц на 20 процентов выше по частоте, чем 50 Гц, что является самой большой разницей между ними. Различные размеры преобразователей частоты могут повлиять на общую производительность. Когда машины, такие как генераторы или насосы с асинхронными двигателями, используют более низкую частоту, это предотвращает потери в железе. Потеря железа относится к бесполезно используемой энергии или ненужной энергии. Цель состоит в том, чтобы избежать потерь в железе, поскольку это приводит к трате энергии, срока службы оборудования и денег. Не секрет, что чем выше частота, тем выше мощность и скорость генераторов и асинхронных двигателей. Центробежные силы в целом на 20 процентов выше для частоты 60 Гц.

60 Гц лучше, чем 50 Гц?

Ответ на этот вопрос заключается в том, что это зависит. Мощность одной частоты по своей природе не лучше другой. Основная проблема заключается в том, что в первую очередь существует два разных стандарта промышленной частоты, что является основой для основ преобразователя частоты. Это означает, что системы и приложения могут работать на любой частоте. Однако это означает, что вам понадобится преобразователь частоты.