13/08/2024
ما الفرق بين نقل الطاقة الكهربائية بتردد 50 هرتز ونقل الطاقة بتردد 60 هرتز ؟
- في البداية علينا معرفه ان معظم دول العالم ومنها أوروبا ودول آسيا تستخدم جهد 220 فولت وتردد 50 هرتز بينما يستخدم تردد 60 هرتز في عدد قليل من الدول مثل الولايات المتحدة وأجزاء من اليابان والسعودية
- كما نعلم جميعا ان رحله الطاقة الكهربائية تبدأ من محطات التوليد فنجد ان التردد يعتمد على سرعة العضو الدوار أي على القدرة الميكانيكية المستخدمة لتحريك الروتور input mechanical power وبالتالي فى حالة التردد 60 هرتز تكون القدرة الميكانيكية المطلوبة أكبر منها في حالة 50 هرتز مما يعنى أن كمية الوقود المطلوبة أكبر مما يزيد من تكاليف التشغيل
- ثم بعد ذلك ننتقل للمرحلة الثانية وهى رفع جهد القدرة المتولدة باستخدام المحولات وهنا نجد ان في حالة تردد 60 هرتز سوف تزداد قيمة المفاقيد الحديدية iron losses وهى عباره عن نوعين
- eddy current losses
- Hysteresis losses
لأن ال eddy current losses تتناسب طرديا مع مربع التردد (تتناسب مع 2^f ) أما Hysteresis losses تتناسب طرديا مع التردد (تتناسب مع f ) وبالتالي يؤدي زيادة هذه المفاقيد إلى سخونة في القلب الحديدي فى حالة تردد 60 هرتز أكبر منها في حالة تردد 50 هرتز
- عليك معرفه ايضا ان حجم المحول يقل بزيادة التردد ويتضح ذلك من المعادلة E = 4.44 fNAB
حيث B هي كثافة الفيض المغناطيسي و A هي مساحة مقطع القلب الحديدي ومنها يكون A= E/(4.44fN*B )
وبفرض ثبوت E,N,B نجد أن مساحة مقطع القلب الحديدي تتناسب عكسيا مع التردد وبالتالي يكون حجم المحول في حالة تردد 60 هرتز أقل من حجمه في حالة تردد 50 هرتز حيث أن حجم المحول يعتمد على مساحة القلب الحديدي والذى يتناسب عكسيا مع التردد
- ثم ننتقل بعد ذلك لخطوط نقل الطاقة من المعلوم أن المفاعلة الحثية (Inductive reactance (X تتناسب طرديا مع التردد حيث X = 2π×f×L وبالتالي في حالة تردد 60 Hz سوف تكون قيمتها أكبر من قيمتها في حالة 50 Hz وبالتالي يزداد الهبوط فى الجهد ع طول الخط (IX) مما يقلل من كفاءة نقل القدرة ومن ناحية أخرى من المعلوم أن ظاهرة Skin effect تزداد بزيادة التردد حيث كلما زاد التردد قلت مساحة المقطع الفعلية التي يمر فيها التيار وبالتالي تزداد مقاومة الخط لأن المقاومة تتناسب عكسيا مع مساحة المقطع وبالتالي تسبب زيادة المقاومة R