Mengapa perusahaan utilitas memasok pada frekuensi 50/60 Hz?

Saya baru sadar bahwa Perusahaan Utilitas di seluruh dunia memasok pengguna domestik pada 50 / 60Hz. Itu bisa dipilih menjadi 10 Hz, atau 100 Hz ... terserah

Apakah 50/60 dipilih secara acak? Apakah ada beberapa alasan yang terlibat (efisiensi, lebih mudah untuk membangun / mengendalikan dll) dalam membatasi pasokan domestik menjadi 50/60 Hz?

Dengan kata lain, jika saya merancang sistem tenaga, mengapa saya memilih 50/60 Hz daripada frekuensi lainnya?

60 Hz adalah hasil dari pertukaran teknik, saya pikir dibuat oleh atau dipengaruhi oleh Nicolai Tesla. Dia adalah salah satu pendukung awal mendistribusikan AC, seperti yang ditegaskan kepada Edison yang ingin mendistribusikan DC. Pengorbanan berkaitan dengan ukuran mesin dan transformator yang dibutuhkan, yang semakin kecil dengan frekuensi yang lebih tinggi, dan beberapa kerugian, yang naik seiring frekuensi. Saya ingat pernah membaca bahwa beberapa penelitian yang teliti mengambil keputusan untuk memilih 60 Hz.

50 Hz, di sisi lain, adalah karena pemasaran. Ada produsen peralatan jaringan listrik Jerman yang ingin membedakan diri mereka dan berhasil mendapatkan 50 Hz didorong melalui standar di Jerman dan kemudian sebagian besar Eropa. Ini berarti mereka tidak harus bersaing dengan peralatan Amerika 60 Hz. Seluruh dunia berakhir dengan 60 atau 50 Hz tergantung pada siapa mereka membeli peralatan mereka dan apakah mereka lebih terikat secara ekonomi dengan Eropa atau AS. Sejak Rusia mengadopsi standar 50 Hz Eropa, semua blok Soviet menjadi 50 Hz.

Ini seperti yang Anda cari:

http://en.wikipedia.org/wiki/Utility_frequency

Pada hari-hari awal elektrifikasi, begitu banyak frekuensi digunakan sehingga tidak ada nilai yang menang (London pada 1918 memiliki 10 frekuensi yang berbeda). Ketika abad ke-20 berlanjut, lebih banyak kekuatan dihasilkan pada 60 Hz (Amerika Utara) atau 50 Hz (Eropa dan sebagian besar Asia). Standarisasi memungkinkan perdagangan internasional dalam peralatan listrik. Jauh kemudian, penggunaan frekuensi standar memungkinkan interkoneksi jaringan listrik. Baru setelah Perang Dunia II dengan munculnya barang-barang konsumsi listrik yang terjangkau standar yang lebih seragam diberlakukan.

Di Inggris, frekuensi standar 50 Hz dinyatakan pada awal 1904, tetapi perkembangan signifikan berlanjut pada frekuensi lain. [10] Implementasi National Grid mulai tahun 1926 memaksa standardisasi frekuensi di antara banyak penyedia layanan listrik yang saling berhubungan. Standar 50 Hz sepenuhnya ditetapkan hanya setelah Perang Dunia II.

Pada sekitar 1900, produsen Eropa sebagian besar standar pada 50 Hz untuk instalasi baru. VDE Jerman dalam standar pertama untuk mesin dan transformator listrik pada tahun 1902 merekomendasikan 25 Hz dan 50 Hz sebagai frekuensi standar. VDE tidak melihat banyak aplikasi 25 Hz, dan menjatuhkannya dari edisi standar 1914. Instalasi yang tersisa di frekuensi lain bertahan hingga setelah Perang Dunia Kedua. [9]

Selain kolom Edward L Owen 1997 yang dikutip Rasmus Faber, ada artikel bagus lainnya di sini: "Asal teknis 60 Hz sebagai frekuensi AC standar di Amerika Utara" IEEE Power Engineering Review, Maret 1999, Paul Nixon, hlm. 35-37. Artikel lengkap ada di belakang paywall, tetapi mereka memposting halaman pertama sebagai gambar png, yang akan saya tautkan di bawah.

Bagian yang sangat menarik di sini adalah:

Pada akhir 1889 dan awal 1890, alternator direct-coupled datang ke tahap percobaan. Mesin-mesin ini akan terbukti jauh lebih andal daripada generator yang digerakkan oleh sabuk, tetapi akan beroperasi pada kecepatan yang jauh lebih rendah. Kebutuhan untuk frekuensi operasi ac yang lebih rendah [dari 133,3Hz] jelas, sekali lagi didorong oleh kendala konstruksi dan mekanik. Misalnya, alternator yang digerakkan langsung oleh mesin 100rpm akan membutuhkan 160 kutub untuk menghasilkan frekuensi 133 1/3 Hz. Jenis konstruksi ini dipandang sebagai penghalang. Sekitar waktu ini Westinghouse Co. melakukan studi teknik yang mempertimbangkan karakteristik operasi listrik yang berkaitan dengan komponen sistem pada saat itu dan kemungkinan kendala konstruksi generator yang digerakkan mesin, dan merekomendasikan agar 7, 200 alternasi per menit (60Hz @ 2 kutub) adalah frekuensi setinggi yang diinginkan untuk kecepatan mesin yang kemudian dapat dicapai. 60Hz sebenarnya adalah kompromi yang dipilih dengan cermat. Diperkirakan bahwa frekuensi yang lebih tinggi akan lebih baik untuk transformator daripada yang ada, sementara frekuensi yang lebih rendah mungkin lebih baik untuk generator tipe mesin. 60 Hz pertama kali muncul secara komersial pada tahun 1890. Sistem 60 Hz yang paling awal, seperti sistem ac sebelumnya (140, 133 1/3, 125 Hz), semuanya fase tunggal.

Pada 1892, ada sejumlah besar stasiun pusat yang dirancang Westinghouse 60 Hz yang ada, dan 60Hz telah mengambil alih bagian bisnis ac dari frekuensi yang lebih tinggi.

_{(sumber: ieee.org )}

Jadi kita pada dasarnya memiliki pengorbanan (transformer lebih baik pada frekuensi tinggi vs mesin listrik lebih baik pada frekuensi rendah, yang sebagian besar masih berlaku saat ini) yang mengarah ke kompromi yang agak sewenang-wenang, kemudian efek jaringan memperkuat pilihan.

Artikel Owen juga menyebutkan bahwa California selatan adalah 50Hz hingga konversi menjadi 60Hz selesai pada tahun 1948. Jepang masih memiliki setengah 50Hz dan 60Hz: Owen menyatakan "Pada tahun 1895, AEG menjual generator 50-Hz ke perusahaan listrik di Tokyo dan bagian timur. setengah dari Jepang ditempatkan di jalur 50-Hz. Sedikit lebih dari setahun kemudian, GE menjual generator 60Hz ke perusahaan listrik di Osaka, dan bagian barat Jepang ditempatkan di jalur 60-Hz. " Pada akhirnya sepertinya itu sebagian besar efek inersia / jaringan - terlalu menyakitkan untuk mengubah proyek infrastruktur besar.

Dari The Origins of 60-Hz sebagai Power Frequency (Majalah Aplikasi Industri IEEE, Desember 1997, kolom "History" oleh Edward L. Owen ):

"Pilihannya adalah antara 50- dan 60-Hz, dan keduanya sama-sama sesuai dengan kebutuhan. Ketika semua faktor dipertimbangkan, tidak ada alasan kuat untuk memilih frekuensi mana pun. Akhirnya, keputusan dibuat untuk standarisasi pada 60-Hz sebagai itu dirasa kurang memungkinkan untuk menghasilkan kedipan cahaya yang menjengkelkan. ”

Saya percaya setelah Tesla memenangkan pertarungan AC / DC dengan Edison ia mendapatkan banyak pengaruh dan lebih atau kurang mendikte frekuensi 60Hz di AS. Dia juga telah menemukan tabung fluoresen pada saat itu dan waktu peluruhan fosfor mungkin lebih pendek daripada itu dan memiliki lebih banyak flicker pada 50Hz yang memancarkan cahaya @ 2x kecepatan ini.

VDE Jerman mendominasi standar pada awal 1900-an dan Eropa standar menjadi 50 Hz setelah WW II seperti yang dikatakan Matt kemarin.

Ada sistem lain untuk transportasi jaringan listrik. Ini disebut HVDC. Sayangnya dengan persyaratan komputasi mundur seperti apa adanya, frekuensi standar sekuat Rubidium untuk penggunaan di masa mendatang. Jadi mereka menggunakan inverter tabung vakum besar untuk kembali ke AC setelah distribusi jarak jauh.

Contoh lain, adalah generator frekuensi variabel pada kereta Diesel hanya untuk menyimpan dalam baterai sehingga motor traksi DC dapat berjalan dari baterai. Ini adalah cara ekonomis paling efisien, karena tidak ada hubungannya dengan 50 atau 60Hz.

Rusia & lainnya telah bereksperimen dengan generator MagnetoHydroDynamic (MHD) tanpa bagian dan bidang bergerak> 1 T.

Dalam beberapa kasus, generator ini beroperasi pada kisaran 4-6 kHz.

Jika mereka tahu bagaimana mendistribusikan HVDC pada zaman Edison, Tesla akan kalah dalam pertempuran yang ia menangkan berdasarkan peningkatan efisiensi step-up transformer dan step-down biaya distribusi, keandalan motor induksi atas tipe sikat DC dan alasan lainnya.

"Kecepatan refresh" mata manusia, sekitar 60 hz. Ini adalah faktor penentu dalam pemilihan frekuensi pembangkit listrik; Ini direkayasa untuk serendah mungkin untuk kelayakan, dan dengan demikian berakhir tepat sekitar 60Hz (50 di berbagai belahan dunia)

bayangkan 100 tahun yang lalu generator turbin daya tinggi terbesar yang bisa Anda dapatkan adalah 250 RPM dengan 8 atau 16 kutub 3 fase dan jika Anda menjalankannya terlalu cepat beresonansi dan terlalu lambat, tidak efisien. maka Anda memutuskan untuk mentransmisikan menggunakan AC bukan DC dan berakhir dengan 25 Hz kemudian 50 Hz di satu negara sambil berpikir, jika kita menggunakan 60Hz maka semua jam kami akan lebih akurat.

Kemudian IBM menciptakan jam magnetik re-synch otomatis yang masuk ke setiap ruang kelas untuk menyinkronkan setiap jam karena mereka menggunakan daya 60Hz bukan 50 Hz lama dan menemukan jam. berdasarkan 60 HZ tetapi Eropa mengatakan siapa yang peduli, turbin lebih baik pada 250 RPM dan kami tidak mampu mengubah semua orang di Eropa jika kami ingin berbagi daya. Selain jika lebih dari 1 orang harus setuju, Anda tidak pernah membuat jawaban global yang sama sempurna.

Saya tidak tahu jawaban pasti, tetapi saya bisa membayangkan satu berdasarkan pada sejarah dan kemungkinan masalah biaya elektromekanis dari mesin besar

dan jika Anda ingin berbagi daya bolak-balik dalam grid AC..harus sinkron dengan daya 1 dalam 10 ^ 15 dan kesalahan fase nol, yang lebih sulit daripada kedengarannya ... jadi ada perbedaan regional berdasarkan banyak alasan ... Beberapa cara untuk berbagi daya jaringan adalah tegangan tinggi DC atau menggunakan motor-generator atau menggunakan inverter sinkron dari HVDC dengan koreksi fasa ...

jadi Uni Eropa adalah 50, Amerika Utara adalah 60, dan Jepang adalah keduanya dan Afrika memiliki masalah sinkronisasi dan banyak kegagalan daya. Yang memberi tahu Anda, apa pun yang Anda putuskan, jangan mengubahnya dengan orang-orang yang Anda butuhkan untuk menjual kekuatan.

(Saudara laki-laki saya banyak bekerja di Afrika dan memberi tahu saya satu kegagalan daya membakar setiap perangkat di rumahnya termasuk motor kulkas dan persediaan laptop. Di pedesaan Uganda ..