Что такое частота 50 герц

Почему в электроэнергетике выбран стандарт частоты 50 герц

Почему по сей день в энергетической отрасли для передачи и распределения электроэнергии всюду выбраны и остаются принятыми частоты 50 и 60 Гц? Вы когда-нибудь задумывались об этом? А ведь это совсем не случайно.

В странах Европы и СНГ принят стандарт 220-240 вольт 50 герц, в североамериканских странах и в США — 110-120 вольт 60 Гц, а в Бразилии 120, 127 и 220 вольт 60 Гц. Кстати, непосредственно в США в розетке порой может оказаться, скажем, 57 или 54 Гц. Откуда эти цифры?

Давайте обратимся к истории, чтобы разобраться в данной теме. Во второй половине XIX века ученые многих стран мира активно изучали электричество и искали ему практическое применение. Томас Эдисон изобрел свою первую лампочку, внедрив тем самым электрическое освещение. Возводились первые электростанции постоянного тока. Начало электрификации в США.

Первые лампы были дуговыми, они светились электрическим разрядом, горящим на открытом воздухе, зажигаемым между двумя угольными электродами. Экспериментаторы того времени довольно быстро установили, что именно при 45 вольтах дуга становится более устойчивой, однако для безопасного зажигания, последовательно с лампой подключали резистивный балласт, на котором падало в процессе работы лампы около 20 вольт.

Так, долгое время применялось постоянное напряжение 65 вольт. Затем его повысили до 110 вольт, чтобы можно было последовательно включить в сеть сразу две дуговые лампы.

Эдисон был фанатичным сторонником систем постоянного тока, и генераторы постоянного тока Эдисона поначалу так и работали, подавая в потребительские сети 110 вольт постоянного напряжения.

Но технология постоянного тока Эдисона была очень-очень затратной, экономически не выгодной: нужно было прокладывать много толстых проводов, да и передача от электростанции до потребителя не превышала расстояния в несколько сотен метров, поскольку потери при передаче были огромны.

Позже была введена трехпроводная система постоянного тока на 220 вольт (две параллельные линии по 110 вольт), однако существенно положение относительно экономичности такой передачи не улучшилось.

Позже Никола Тесла разработал свои, совершенно новаторские генераторы переменного тока, и внедрил экономически более эффективную систему передачи электроэнергии при высоком напряжении в несколько тысяч вольт, и электроэнергию можно стало передавать на тысячи метров, потери при передаче снизились в десятки раз. Постоянный ток Эдисона не выдержал конкуренции с переменным током Тесла.

Трансформаторы на железе понижали высокое напряжение до 127 вольт на каждой из трех фаз, подавая его потребителю в виде переменного тока. При работе генераторов переменного тока, приводимых в движение паром или падающей водой, роторы их вращались с частотой от 3000 оборотов в минуту и даже больше.

Это позволяло лампам не мерцать, асинхронным двигателям нормально работать, выдерживая номинальные обороты, а трансформаторам — преобразовывать электричество, повышать и понижать напряжение.

Между тем, в СССР напряжение сетей до 60-х годов оставалось на уровне 127 вольт, затем с ростом производственных мощностей его подняли до привычных нам теперь 220 вольт.

Доливо-Добровольский, так же как и Тесла, исследовавший возможности переменного тока, предложил использовать для передачи электроэнергии именно синусоидальный ток, а частоту предложил установить в пределах от 30 до 40 герц. Позже сошлись на 50 герцах в СССР и на 60 герцах — в США. Эти частоты были оптимальными для оборудования переменного тока, во всю работавшего на многих заводах.

Частота вращения двухполюсного генератора переменного тока составляет 3000 либо максимум 3600 оборотов в минуту, и дает как раз частоты 50 и 60 Гц при генерации. Для нормальной работы генератора переменного тока, частота должна быть не менее 50-60 Гц. Промышленные трансформаторы без проблем преобразуют переменный ток данной частоты.

Сегодня принципиально можно повысить частоту передачи электроэнергии до многих килогерц, и сэкономить таким образом на материалах проводников в ЛЭП, однако инфраструктура остается приспособленной именно для тока частотой 50 Гц, она была так спроектирована изначально по всему миру, генераторы на атомных электростанциях вращаются с все той же частотой 3000 оборотов в минуту, имеют всё ту же пару полюсов. Поэтому модификация систем генерации, передачи и распределения электроэнергии – вопрос отдаленного будущего. Вот почему 220 вольт 50 герц остаются у нас пока стандартом.

Что такое частота 50 герц

  • О нас
  • Доставка
  • Оплата
  • Новости
  • Статьи
  • Отзывы
  • Гарантия
  • Партнёрство
  • Контакты

Разница между 50 Гц и 60 Гц при использовании бытовой техники

В энергетической отрасли для передачи и распределения электроэнергии выбраны частоты 50 и 60 Гц. Почему так произошло? Как это сказывается на использовании бытовой техники и что будет, если подключить прибор для 60 Гц к электросети на 50 Гц? Сейчас разберемся.

Откуда взялись значения 50 и 60 Гц?

На сегодняшний день во всем мире для передачи и распределения электроэнергии используются частоты 50 и 60 Гц. В странах Европы и СНГ принят стандарт 220-240 В и 50 Гц, в США — 110-120 В и 60 Гц, в Корее — 220 В и 60 Гц. В чем же разница между этими показателями и почему мы используем именно их?

Одна из главных причин — исторический фактор. В эпоху электрификации, когда изобретатели предлагали свои варианты оптимальных показаний напряжения и тока, по всему миру уже строились разные виды электрогенераторов. Национальные компании, в свою очередь, поставляли приборы, подходящие к этим сетям. Таким образом, проектировались собственные сети с уникальными значениями напряжения и тока. Разработки других стран, как правило, игнорировались.

Стандартные частоты 50 и 60 Гц были выбраны относительно случайно из диапазона 40-60 Гц. При частоте ниже 40 Гц не могут работать дуговые лампы, которые в начале эпохи электрификации являлись основным источником искусственного освещения. Если частота превышает 60 Гц — не функционируют асинхронные электродвигатели конструкции Николы Теслы, также наиболее распространённые в тот период.

Большинство стран мира приняли один из двух стандартов, хотя иногда встречаются переходные или уникальные варианты. Например, в Корее существует стандарт 220 В и 60 Гц. В некоторых старых домах еще встречается напряжение 110 В, разведенное по североамериканской схеме, и при переводе на 220 В часто используется линейное напряжение. В корейских квартирах можно встретить понижающие трансформаторы, через которые подключают электроприборы, купленные в США или Японии.

Что будет, если подключить прибор для 60 Гц к электросети на 50 Гц?

В России используется система 220 В и 50 Гц. Эти показатели важно учитывать в том числе и при покупке импортной техники. Один из самых популярных вопросов: «Что будет, если подключить прибор, предназначенный для использования на частоте 60 Гц, к электросети в 50 Гц? Можно ли его безопасно эксплуатировать?»

Допустим, Вы приобрели корейскую соковыжималку на 60 Гц. В таких приборах, как правило, используются однофазные асинхронные электродвигатели, чувствительные к частоте сети при пуске. Согласно исследованиям Хэнка Песмана — эксперта в области электроники — при эксплуатации прибора, предназначенного для 60 Гц, на частоте в 50 Гц произойдет следующее:

Почему не стоит покупать технику в популярных онлайн-гипермаркетах?

Как мы уже выяснили, при покупке бытовой техники очень важно учитывать показатели напряжения и тока, необходимые для ее полноценной работы. Если техника не подходит для использования при 220 В и 50 Гц, ее производительность будет ниже, а срок службы может значительно сократиться.

Будьте осторожны при покупке бытовых приборов на популярных сайтах, вроде ebay.com или aliexpress.com. Их товары не адаптированы под российский рынок и вряд ли подойдут к нашим электросетям. На подобных платформах, как правило, нет технической поддержки, где Вы можете подробнее узнать об особенностях того или иного аппарата. Более того, приборы, купленные на популярных площадках, зачастую не соответствуют российским стандартам не только по напряжению, но и по току. Приборы на 110 В категорически нельзя использовать в наших электросетях. Если от эксплуатации соковыжималки на 60 Гц пострадает разве что сам аппарат, то при неверных показателях тока это будет большой удачей. В лучшем случае прибор «перегорит», в худшем — может взорваться прямо в руках. Поэтому если Вы размышляете над приобретением соковыжималки из США или Кореи, рабочее напряжение которой 110 В — от покупки следует воздержаться. Если сделка уже совершена — Вам придется потратиться на трансформатор для преобразования тока, чтобы иметь возможность хоть как-то использовать прибор.

Помимо прочего, в интернет-магазинах можно встретить бытовую технику, пригодную для использования как при 50, так и при 60 Гц. Такие приборы относительно безопасны, но имеют более низкую мощность и короткий срок службы. Идеальный вариант — покупать кухонную аппаратуру на 50 Гц и 220 В, так как она специально разработана под наши условия.

Надеемся, что после прочтения данной статьи выбор подходящих соковыжималок, блендеров и других аппаратов станет еще проще. Всегда обращайте внимание на технические характеристики приобретаемых товаров и следите, чтобы они были совместимы с Вашей электросредой. Следуя нашим простым рекомендациям, приобрести действительно качественную технику, которая прослужит Вам долгие годы, будет очень легко.

Товары, упомянутые в статье:

На что влияет частота обновления экрана телевизора

Содержание

Содержание

Если бы вы собрались покупать телевизор лет 15 назад, любой консультант быстро убедил вас, что нужно обязательно брать «стогерцовый» и никак не меньше. С исчезновением кинескопных телевизоров этот параметр как-то подзабылся, но в последнее время он снова на слуху. Попробуем разобраться, что это за параметр и сколько герц должно быть в телевизоре.

Что это за параметр?

Экран телевизора (как и большинства других электронных устройств) не способен физически смещать изображение на экране. Чтобы создать иллюзию движения, на экране отображаются сменяющие друг друга статичные кадры. Как часто эти кадры меняются — определяет частота обновления экрана.

Однако нельзя путать частоту обновления экрана и частоту смены кадров видео, которое на этом экране демонстрируется. Первый параметр — характеристика телевизора и зависит от его устройства, второй параметр — характеристика видеоконтента и зависит от того, на каком оборудовании оно было снято, как смонтировано и в каком формате записано.

Какие бывают частоты обновления и смены кадров

Когда речь заходит о частоте смены кадров, многие вспоминают о 24 кадрах в секунду и о «магическом» 25-м кадре. На самом деле, 25-ый кадр — это миф, а стандарт недавнего прошлого в 24 кадра был выбран скорее из экономических соображений. Почему «прошлого»? Потому что преобладающий сегодня цифровой видеоконтент имеет другие стандарты —25, 30, 48, 50 и 60 кадров в секунду. Самыми распространенными пока остаются 25 и 30 кадров/сек. Довольно активно развивается формат 60 кадров в секунду, но объем такого видео пока невелик.

Опять же, многие фильмы в формате 60 кадров в секунду получены компьютерной интерполяцией промежуточных кадров из обычного формата. Они изначально снимались на 30 кадрах в секунду и «недостающие» кадры получить уже просто невозможно. Понятно, что смысла в таком улучшении немного. А уж про видео в формате 120 кадров в секунду и говорить не приходится. Пока в этом формате снимают только немногие энтузиасты.

Еще можно вспомнить про стандарты передачи видеоданных HDMI и DVI и про их ограничения. Максимальная частота смены кадров, которую могут «пропустить» оба эти стандарта — 120 Гц, т.е., телевизоры пока в принципе не могут воспроизводить видео с более высокой частотой смены кадров.

Когда нужна высокая частота обновления

Раз большинство видео снято со скоростью 30 кадров в секунду, то 50/60 Гц более чем достаточно? Почему же часто звучит, что 60 Гц — прошлый век и качественного изображения на нем не добиться, и что сегодня даже 120 Гц мало? Следует отделить мифы от реальности.

Во-первых, как это ни странно звучит, но 15-20 лет назад разница между 50 и 100 герцами была куда более заметной: 100-герцовый телевизор действительно давал более качественную картинку, чем обычный 50-герцовый. Из-за прорисовки экрана одиночным электронным лучом (усугубленной чересстрочной разверткой), 50-герцовые кинескопы заметно мерцали, утомляя зрение и даже приводя к заболеваниям глаз при длительном воздействии. Вот только современные ЖК-экраны этой особенности лишены, и никакая частота обновления экрана больше не провоцирует мерцание.

Во-вторых, смысл в частоте более высокой, чем частота смены кадров, все же есть. Современные телевизоры не просто «бездумно» выводят кадры на экран, они способны производить некоторую их обработку, например, «дорисовывая» промежуточные кадры. Качественного улучшения при этом ждать не приходится, но обработанное таким образом видео может выглядеть плавнее и даже четче исходного. Хотя тут многое зависит от производительности электроники телевизора и используемых алгоритмов.

Недорогие телевизоры получают промежуточные кадры копированием предыдущих, модели подороже используют простенькую интерполяцию, а продвинутые модели уже могут использовать алгоритмы подавления шума и снижения размытия.

Такая технология называется MEMC («Motion Estimation and Motion Compensation» — «Оценка и компенсация движения»). Но следует понимать, что промежуточный кадр, полученный даже самым продвинутым телевизором, всегда будет уступать по качеству кадру реальному. Пока еще на качество видео в первую очередь влияет качество оборудования съемки, которое снимает с частотой 30, реже 60 кадров в секунду. И часто встречающееся утверждение, что «телевизор с частотой 60 Гц всегда будет показывать размытую картинку, не то, что 120 Гц», мягко говоря, не соответствует действительности.

В-третьих, высокая частота обновления пригодится при использовании телевизора в качестве игрового монитора. Киберспортсменам это может дать реальное преимущество, что описано в этой статье.

Частоты выше 120 Гц

Еще совсем недавно полки ломились от телевизоров с частотой обновления 240, 400, 600 и даже больше — вплоть до тысяч герц. В последнее время они как-то пропали, но в интернете еще встречаются рекомендации выбирать телевизор с частотой не менее 200 Гц. Что это было?

Частоты выше 120 Гц — на 95% маркетинговая уловка и только на 5% за этим скрывается что-то эффективное. Как правило, производители под такими числами имели в виду не реальную частоту обновления, а некий «индекс», полученный умножением реальной частоты на какой-нибудь коэффициент. Таким коэффициентом, например, может быть количество дублирующихся кадров или частота мерцания подсветки.

При использовании технологии BFI («Black Frame Insertion» — «вставка черного кадра») между двумя идентичными кадрами вставляется полностью черный — предполагается, что это может снизить эффект размытия на динамичных сценах. Использование такой технологии тут же «увеличивало» частоту обновления в 2-3 раза.

Также применялся бюджетный вариант BFI под названием BLS (BackLight Scanning — «сканирующая подсветка»), при использовании которой вместо вставки черного кадра на несколько миллисекунд выключалась полоса светодиодов подсветки экрана. Особого эффекта все эти технологии не давали, поэтому со временем «килогерцовые» телевизоры с полок пропали (некоторые технологии по-прежнему применяются, но уже без особой помпы). Тем не менее, статьи с безграмотными рекомендациями в Сети остались.

Однако телевизоры с «честной» частотой 200 Гц все же существуют. Но и они не воспроизводят реальное видео с частотой кадров выше 120 Гц, получая промежуточные кадры при помощи технологий на базе MEMC. Обработка кадров на такой скорости (особенно 4К и 8К) требует большой производительности видеопроцессора, поэтому стоят такие телевизоры намного дороже обычных.

Есть ли в этом смысл — вопрос спорный. Продвинутые алгоритмы современных телевизоров могут распознать, например, летящий мяч и сделать его идеально круглым на промежуточных кадрах, заметно увеличить плавность его полета и четкость картинки. Но всё предусмотреть невозможно, алгоритм может ошибаться, добавляя на кадры различные артефакты и фактически ухудшая картинку.

Выводы

Не стоит придавать этому параметру особого значения, лучше сконцентрируйтесь на действительно важных характеристиках — диагонали, разрешении, контрастности и т. д. Они куда сильнее влияют на качество изображения, чем частота обновления экрана. Смотреть на частоту в ущерб других параметров стоит разве что в том случае, если вы твердо нацелились на то, чтобы использовать телевизор в качестве игрового монитора.

Частота

О частоте в Единой энергетической системе России

Частота электрического тока является одним из показателей качества электрической энергии и важнейшим параметром режима энергосистемы. Значение частоты показывает текущее состояние баланса генерируемой и потребляемой активной мощности в энергосистеме. Работа Единой энергосистемы России планируется для номинальной частоты – 50 герц (Гц). Непрерывность производства электроэнергии, отсутствие возможности запасать энергию в промышленных масштабах и постоянное изменение объемов потребления требуют настолько же непрерывного контроля за соответствием количества произведенной и потребленной электроэнергии. Показателем, характеризующим точность этого соответствия, является частота.

При ведении режима ЕЭС, постоянно возникают колебания баланса мощности в основном из-за нестабильности потребления, а также (гораздо реже) при отключениях генерирующего оборудования, линий электропередачи и других элементов энергосистемы. Указанные отклонения баланса мощности приводят к отклонениям частоты от номинального уровня.

Повышенный уровень частоты в энергосистеме относительно номинальной означает избыток генерируемой активной мощности относительно потребления энергосистемы, и наоборот, пониженный уровень частоты означает недостаток генерируемой активной мощности относительно потребления.

Таким образом, регулирование режима энергосистемы по частоте заключается в постоянном поддержании планового баланса мощности путем ручного или автоматического (а чаще и того, и другого одновременно) изменения нагрузки генераторов электростанций таким образом, чтобы частота все время оставалась близкой к номинальной. При аварийных ситуациях, когда резервов генерирующего оборудования электростанций недостаточно, для восстановления допустимого уровня частоты, может применяться ограничение нагрузки потребителей.

Регулирование частоты электрического тока в ЕЭС России осуществляется в соответствии с требованиями, установленными Стандартом ОАО «СО ЕЭС» СТО 59012820.27.100.003-2012 «Регулирование частоты и перетоков активной мощности в ЕЭС России. Нормы и требования» (в редакции от 31.01.2017) и национальным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 55890-2013 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Регулирование частоты и перетоков активной мощности. Нормы и требования» (далее – Стандарты).

Согласно указанным Стандартам, в первой синхронной зоне ЕЭС России должно быть обеспечено поддержание усредненных на 20-секундном временном интервале значений частоты в пределах (50,00±0,05) Гц при допустимости нахождения значений частоты в пределах (50,0±0,2) Гц с восстановлением частоты до уровня (50,00±0,05) Гц за время не более 15 минут. Высокие требования к поддержанию частоты обусловлены необходимостью согласования отклонений частоты с планируемыми запасами пропускной способности контролируемых сечений ЕЭС в нормальных условиях. Для ЕЭС России, характеризующейся протяженными межсистемными связями, входящими в контролируемые сечения, более жесткие нормативы по поддержанию частоты и, соответственно, баланса мощности, позволяют максимально использовать пропускную способность этих связей.

Все вращающиеся механизмы в синхронно работающих частях энергосистемы (турбины, генераторы, двигатели и т.д.) имеют номинальные проектные обороты, пропорциональные номинальной частоте в сети. Известно, что номинальный режим работы всех вращающихся механизмов является наиболее эффективным с точки зрения их экономичности, надежности и долговечности. Отклонение от номинальных оборотов приводит к нежелательным эффектам в работе оборудования электростанций и потребителей (возникновение повышенных вибраций, износа и т.д.), снижению их экономичности и надежности. Для разного оборудования существуют предельно допустимые отклонения частоты от номинальной. Поддержание частоты на уровне близком к номинальному обеспечивает максимальную экономичность работы энергетического оборудования и максимальный запас надежности работы энергосистем.

Что такое частота 50 герц

Не а, тут главный критерий – передаваемая на расстояние мощность.
При 3х фазах минимальный расход проводов при максимальной передаче мощности.
Потому используются 3х фазные сети повсеместно.

Почему переменный ток?

Развитие систем электроснабжения в основном определялось требованиями индустриальной эпохи, в которую и произошло их становление. На заре электрификации, когда никто еще и не мечтал о разнообразных радиоустройствах и, тем более, вычислительной технике, электричество было нужно в основном для превращения его в механическую работу (промышленные электродвигатели) и освещения. Ессно, лампочка может работать что на переменном, что на постоянном токе с одинаковым успехом. А вот с промышленными применениями сложнее. Тут преимущество имеет как раз трехфазный переменный ток, так как:

1. При трех фазах передаем в три раза больше мощности, чем при паре фаза/ноль, при этом экономя на меди, ибо если передавать по однофазной системе к каждой фазе нужен ноль. При трехфазной системе, как известно, по нулю ток не течет (при сбалансированной нагрузке!), соответственно, экономим на проводе.

2. Простые в изготовлении и обслуживании => надежные и дешевые (сравнительно) двигатели – трехфазной машине не нужен коллектор – ротор можно сделать по типу “беличьего колеса”.

3. Переменный ток можно легко трансформировать – удобно и дешево.

Опять же, из экономических соображений, потребителю выгоднее всего подавать 380В (0.4КВ) 3 фазы. Но, скажем, лампочке нужна 1 фаза и ноль. Так вот, легко показать, что между фазами напряжение 380В, а между каждой фазой и нулем – наши 220В.

Ответ на этот вопрос опять же надо искать в истории развития электросистем. Изначально (да и до сих пор так) электрогенераторы приводились в движение либо дизелями, либо паровыми турбинами. По соображениям удобства изготовления/эксплуатации оные агрегаты удобно изготавливать рассчитанными на частоту вращения в районе 3000 об/мин. А частота на выходе генератора напрямую определяется частотой вращения его ротора (и еще количеством полюсов). А 3000 об/мин это 50 об/сек, т.е. наши 50Гц.

Потому, что ротор генератора вращается. А вращение описывается законом синуса.

Так что все просто. В принципе, в наши дни уже все равно – ток постоянный, переменный, 50Гц, 500КГц или 10МГц. Современная электроника способна какой угодно ток превратить в какой угодно. Но, поскольку системы электроснабжения были в основном спроектированы и построены начале ХХ века, когда в силу невероятной по сегодняшним меркам убогости элементной базы вышеописанные преимущества играли значительную роль, то и огромное количество электрооборудования было заточено именно под такие параметры питания. И, поскольку в силу упомянутой мощи современной электроники, и огромного количества работающих машин перестраивать систему электроснабжения нецелесообразно (на самом деле, зачем что-то менять, если все и так нормально работает), то мы с Вами и пользуемся нашими знакомыми с детства 220В, 50Гц. По сути – это дань традиции и совместимости, больше ничего.

_________________
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет – любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

_________________
Помогу с приобретением мощных, действительно хороших диодов от CREE.

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

А почему так исторически сложилось, я и попытался в первом приближении объяснить.

_________________
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.

Продолжая развивать программу доступности коммутационных компонентов KLS, Компэл расширяет складской ассортимент кнопочных переключателей, в том числе с функцией OFF-(ON), предназначенных для коммутации сигнальных цепей как постоянного, так и переменного токов. Кнопочные переключатели представлены в стандартном и антивандальном исполнениях, что позволяет их использовать для включения/выключения приборов промышленного контроля, СКУД, систем управления освещением, медицинского оборудования и других.

В программе вебинара: технология Silent Switcher® – сочетание высокого КПД и сверхмалого уровня ЭМИ, технология uModule® – высокоинтегрированные решения для источников питания, микро- и нанопотребляющие DC/DC-преобразователи, решения для резервного питания, цифровое управление системой питания (PSM), безоптронные изолированные обратноходовые преобразователи. В практической части вебинара будут продемонстрированы примеры работы с инструментами Analog Devices для проектирования источников питания.

_________________
Помогу с приобретением мощных, действительно хороших диодов от CREE.

Синус, как правильно заметил товарищ >TEHb
_________________
Всё хорошо в меру.

_________________
Никогда не знаешь что может случиться.

Да это все понятно. Я имею в виду, что ныне концептуально все равно, какая частота. Все можно преобразовать во все. Вопрос только в практическом удобстве.

_________________
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий