Frekvence sítě - Utility frequency

Tvar vlny 230 V a 50 Hz ve srovnání s 110 V a 60 Hz

The frekvence sítě, (napájecí) frekvence sítě (americká angličtina ) nebo frekvence sítě (Britská angličtina ) je nominální frekvence oscilací střídavý proud (AC) v a širokoplošná synchronní mřížka přenášeno z a elektrárna do koncový uživatel. Ve velkých částech světa je to 50Hz, i když v Amerika a části Asie je to obvykle 60 Hz. Aktuální využití podle země nebo regionu je uvedeno v seznamu síťová elektřina podle země.

Během vývoje komerčních elektrických energetických systémů na konci 19. a na počátku 20. století bylo používáno mnoho různých frekvencí (a napětí). Velké investice do vybavení na jedné frekvenci způsobily, že standardizace byla pomalý proces. Od přelomu 21. století však místa, která nyní používají frekvenci 50 Hz, mají tendenci používat 220–240PROTI „a ty, které nyní používají 60 Hz, mají tendenci používat 100–127 V. Obě frekvence dnes koexistují (Japonsko používá obě), aniž by měl velký technický důvod upřednostňovat jednu před druhou.^[1] a žádná zjevná touha po úplné celosvětové standardizaci.

V praxi se přesná frekvence mřížky mění kolem jmenovité frekvence, snižuje se při silném zatížení mřížky a zrychluje se při mírném zatížení. Většina nástrojů však upraví frekvenci mřížky v průběhu dne, aby zajistila stálý počet cyklů.^[2] To používají některé hodiny k přesnému udržení času.

Provozní faktory

Výběr frekvence v systému střídavého proudu ovlivňuje několik faktorů.^[3] Osvětlení, motory, transformátory, generátory a přenosová vedení mají vlastnosti, které závisí na frekvenci napájení. Všechny tyto faktory interagují a činí výběr výkonové frekvence podstatnou otázkou. Nejlepší frekvence je kompromis mezi protichůdnými požadavky.

Na konci 19. století si designéři vybrali relativně vysokou frekvenci pro systémy představující transformátory a oblouková světla, aby se ušetřilo na transformátorových materiálech a snížilo se viditelné blikání lamp, ale u systémů s dlouhým přenosovým vedením nebo napájením primárně zátěží motoru by zvolil nižší frekvenci nebo rotační převaděče pro výrobu stejnosměrný proud. Když se velké centrální elektrárny staly praktickými, byla volba frekvence provedena na základě povahy zamýšleného zatížení. Nakonec vylepšení konstrukce stroje umožnily použití jedné frekvence jak pro osvětlení, tak pro zatížení motoru. Jednotný systém zlepšil ekonomiku výroby elektřiny, protože zátěž systému byla v průběhu dne rovnoměrnější.

Osvětlení

První aplikace komerční elektrické energie byly žárovkové osvětlení a komutátor -typ elektromotory. Obě zařízení fungují dobře na stejnosměrný proud, ale stejnosměrný proud nelze snadno změnit v napětí a obvykle se vyrábí pouze při požadovaném využití napětí.

Pokud je žárovka provozována na nízkofrekvenčním proudu, vlákno se ochlazuje v každém půlcyklu střídavého proudu, což vede k znatelné změně jasu a blikat lamp; účinek je výraznější s obloukové lampy a později rtuťové výbojky a zářivky. Otevřené obloukové lampy vydávaly zvukový signál o střídavém proudu, což vedlo k experimentům s vysokofrekvenčními alternátory, aby se zvuk zvýšil nad rozsah lidského sluchu.^{[Citace je zapotřebí ]}

Točivé stroje

Komutátor -typové motory nepracují dobře na vysokofrekvenčním střídavém proudu, protože rychlé změny proudu jsou v rozporu s indukčnost motorického pole. Ačkoli typ komutátoru univerzální motory jsou běžné u střídavých domácích spotřebičů a elektrického nářadí, jsou to malé motory do 1 kW. The indukční motor Bylo zjištěno, že funguje dobře na frekvencích kolem 50 až 60 Hz, ale materiály dostupné v 90. letech 20. století by nefungovaly dobře při frekvenci, řekněme, 133 Hz. Existuje pevný vztah mezi počtem magnetických pólů v poli indukčního motoru, frekvencí střídavého proudu a rychlostí otáčení; daná standardní rychlost tedy omezuje výběr frekvence (a zpátečky). Jednou AC elektromotory se staly běžnými, bylo důležité standardizovat frekvenci pro kompatibilitu s vybavením zákazníka.

Generátory provozované vratnými motory s pomalou rychlostí budou produkovat nižší frekvence pro daný počet pólů, než ty, které jsou provozovány například vysokorychlostní párou turbína. Pro velmi nízké rychlosti hnacího stroje by bylo nákladné postavit generátor s dostatečným počtem pólů, aby poskytoval vysokou frekvenci střídavého proudu. Bylo také zjištěno, že synchronizace dvou generátorů na stejnou rychlost je snadnější při nižších rychlostech. Zatímco řemenové pohony byly běžné jako způsob, jak zvýšit rychlost pomalých motorů, ve velmi velkých hodnoceních (tisíce kilowattů) byly drahé, neúčinné a nespolehlivé. Asi po roce 1906 generátory poháněly přímo parní turbíny zvýhodněné vyšší frekvence. Stabilnější rychlost otáčení vysokorychlostních strojů umožňovala uspokojivý provoz stroje komutátory v rotačních měničích.^[3]Synchronní rychlost N v RPM se vypočítá pomocí vzorce,

${ displaystyle N = { frac {120f} {P}} ,}$

kde f je frekvence v hertz a P je počet pólů.

Stejnosměrný proud nebyl zcela vytlačen střídavým proudem a byl užitečný v železničních a elektrochemických procesech. Před vývojem rtuťový obloukový ventil usměrňovače, k výrobě stejnosměrného proudu ze střídavého proudu byly použity rotační měniče. Stejně jako ostatní stroje typu komutátoru fungovaly lépe s nižšími frekvencemi.

Přenos a transformátory

S AC, transformátory lze použít ke snížení vysokého přenosového napětí ke snížení uživatelského napětí. Transformátor je účinně zařízení pro přeměnu napětí bez pohyblivých částí a vyžaduje malou údržbu. Použití střídavého proudu eliminovalo potřebu točivých generátorů motorů pro převod stejnosměrného napětí, které vyžadují pravidelnou údržbu a monitorování.

Protože pro danou úroveň výkonu jsou rozměry transformátoru zhruba nepřímo úměrné frekvenci, byl by systém s mnoha transformátory při vyšší frekvenci ekonomičtější.

Přenos elektrické energie přes dlouhé čáry upřednostňuje nižší frekvence. Účinky distribuované kapacity a indukčnosti vedení jsou při nízké frekvenci menší.

Propojení systému

Generátory lze propojit, aby fungovaly paralelně, pouze pokud mají stejnou frekvenci a tvar vlny. Standardizací použité frekvence lze generátory v geografické oblasti propojit v a mřížka, poskytující spolehlivost a úspory nákladů.

Dějiny

Japonské užitkové frekvence jsou 50 Hz a 60 Hz

V 19. století bylo použito mnoho různých výkonových frekvencí.^[4]

Velmi brzy izolované schémata generování střídavého proudu používaly libovolné frekvence založené na pohodlí pro Parní motor, vodní turbína, a elektrický generátor design. Frekvence mezi16 ²⁄₃ Hz a133 ¹⁄₃ Hz byly použity v různých systémech. Například město Coventry v Anglii mělo v roce 1895 jedinečný jednofázový distribuční systém s frekvencí 87 Hz, který se používal až do roku 1906.^[5] Šíření frekvencí vyrostlo z rychlého vývoje elektrických strojů v období 1880 až 1900.

V raném období žárovkového osvětlení byl běžný jednofázový střídavý proud a typickými generátory byly 8pólové stroje provozované při 2 000 ot / min, které dávaly frekvenci 133 hertzů.

Ačkoli existuje mnoho teorií a docela dost zábavných městské legendy, v detailech historie 60 Hz vs. 50 Hz je jen malá jistota.

Německá společnost AEG (pocházející ze společnosti založené Edisonem v Německu) postavil první německé výrobní zařízení na 50 Hz. V té době měla AEG virtuální monopol a jejich standard se rozšířil do zbytku Evropy. Po pozorování blikání lamp provozovaných 40 Hz výkonem přenášeným Spojení Lauffen-Frankfurt v roce 1891 AEG zvýšila jejich standardní frekvenci na 50 Hz v roce 1891.^[6]

Westinghouse Electric se rozhodl standardizovat na vyšší frekvenci, aby umožnil provoz jak elektrického osvětlení, tak indukčních motorů na stejném generátorovém systému. Ačkoli 50 Hz bylo vhodné pro oba, v roce 1890 Westinghouse usoudil, že stávající zařízení pro obloukové osvětlení fungovalo o něco lépe na 60 Hz, a proto byla zvolena frekvence.^[6] Provoz indukčního motoru Tesla, který byl licencován společností Westinghouse v roce 1888, vyžadoval nižší frekvenci než v té době běžných 133 Hz pro osvětlovací systémy.^{[je nutné ověření ]} V roce 1893 General Electric Corporation, která byla přidružena k AEG v Německu, postavila elektrárnu na Mill Creek přivést elektřinu do Redlands, Kalifornie s použitím 50 Hz, ale o rok později se změnilo na 60 Hz, aby si udrželo podíl na trhu se standardem Westinghouse.

Počátky 25 Hz

První generátory na Niagarské vodopády Projekt, postavený společností Westinghouse v roce 1895, měl 25 Hz, protože rychlost turbíny byla nastavena již dříve střídavý proud přenos síly byl definitivně vybrán. Westinghouse by pro pohon motorových zátěží zvolil nízkou frekvenci 30 Hz, ale turbíny pro projekt již byly stanoveny na 250 ot / min. Stroje mohly být vyrobeny k dodání16 ²⁄₃ Hz výkon vhodný pro těžké komutátorové motory, ale společnost Westinghouse namítla, že by to bylo pro osvětlení nežádoucí, a navrhla33 ¹⁄₃ Hz. Nakonec byl zvolen kompromis 25 Hz s 12pólovými 250 RPM generátory.^[3] Vzhledem k tomu, že projekt Niagara měl tak velký vliv na konstrukci elektrických energetických systémů, převládalo 25 Hz jako severoamerický standard pro nízkofrekvenční střídavý proud.

Počátky 40 Hz

A General Electric studie dospěla k závěru, že 40 Hz by bylo dobrým kompromisem mezi potřebami osvětlení, motoru a přenosu, vzhledem k materiálům a vybavení dostupným v první čtvrtině 20. století. Bylo postaveno několik 40 Hz systémů. The Lauffen-Frankfurt demonstrace používal 40 Hz k přenosu energie 175 km v roce 1891. V severovýchodní Anglii existovala velká propojená 40 Hz síť ( Newcastle-upon-Tyne Electric Supply Company, NESCO) až do příchodu National Grid (UK) koncem 20. let 20. století a projekty v Itálii používaly 42 Hz.^[7] Nejstarší nepřetržitě fungující reklama hydroelektrický elektrárna ve Spojených státech, Vodní elektrárna Mechanicville, stále vyrábí elektrickou energii při 40 Hz a dodává energii do místního 60 Hz přenosového systému frekvenční měniče. Průmyslové závody a doly v Severní Americe a Austrálii byly někdy stavěny s 40 Hz elektrickými systémy, které byly udržovány, dokud nebyly příliš neekonomické, aby pokračovaly. Ačkoli frekvence blízké 40 Hz našly mnoho komerčního využití, byly obcházeny standardizovanými frekvencemi 25, 50 a 60 Hz, které upřednostňovali výrobci většího objemu zařízení.

The Společnost Ganz Maďarska standardizovalo 5 000 střídání za minutu (41²⁄₃ Hz) pro své produkty, takže klienti Ganz měli 41²⁄₃ Systémy Hz, které v některých případech fungovaly mnoho let.^[8]

Standardizace

V počátcích elektrifikace se používalo tolik frekvencí, že nepřekonala žádná jednotlivá hodnota (Londýn v roce 1918 měl deset různých frekvencí). Jak 20. století pokračovalo, více energie se vyrábělo při 60 Hz (Severní Amerika) nebo 50 Hz (Evropa a většina Asie). Standardizace povolený mezinárodní obchod s elektrickými zařízeními. Mnohem později použití standardních frekvencí umožnilo propojení energetických sítí. Teprve po druhé světové válce - s příchodem cenově dostupného elektrického spotřebního zboží - byly přijaty jednotnější normy.

Ve Spojeném království byla standardní frekvence 50 Hz deklarována již v roce 1904, ale významný vývoj pokračoval na dalších frekvencích.^[9] Provádění Národní síť počínaje rokem 1926 přinutilo standardizaci frekvencí mezi mnoha propojenými poskytovateli elektrických služeb. Standard 50 Hz byl zcela zaveden až poté druhá světová válka.

Kolem roku 1900 evropští výrobci většinou standardizovali na 50 Hz pro nové instalace. Němec Verband der Elektrotechnik (VDE), v první normě pro elektrické stroje a transformátory z roku 1902, doporučil jako standardní frekvence 25 Hz a 50 Hz. VDE neviděl moc použití 25 Hz a upustil od vydání standardu z roku 1914. Zbytkové instalace na jiných frekvencích přetrvávaly až do doby po druhé světové válce.^[8]

Z důvodu nákladů na převod mohou některé části distribučního systému pokračovat v provozu na původních frekvencích, a to i po výběru nové frekvence. Bylo použito 25 Hz napájení Ontario, Quebec, severní USA a pro železniční elektrifikace. V padesátých letech minulého století došlo k přestavbě a standardizaci mnoha systémů s frekvencí 25 Hz, od generátorů až po domácí spotřebiče. Do roku 2009 na elektrárně Sir Adam Beck 1 (byly dovybaveny na 60 Hz) a Rankine generující stanice (do jeho uzavření v roce 2009) blízko Niagarské vodopády poskytnout energii velkým průmyslovým zákazníkům, kteří nechtěli vyměnit stávající zařízení; a v New Orleans existuje několik 25 Hz motorů a 25 Hz elektrárna pro čerpadla povodňové vody.^[10] The 15 kV AC železniční sítě používané v Německo, Rakousko, Švýcarsko, Švédsko, a Norsko, stále pracovat na16 ²⁄₃ Hz nebo 16,7 Hz.

V některých případech, kdy největší zátěž měla být železniční nebo motorová zátěž, bylo považováno za ekonomické vyrábět energii při 25 Hz a instalovat ji rotační převaděče pro 60 Hz distribuci.^[11] Měniče pro výrobu stejnosměrného proudu ze střídavého proudu byly k dispozici ve větších velikostech a byly účinnější při 25 Hz ve srovnání s 60 Hz. Zbytkové fragmenty starších systémů mohou být vázány na standardní frekvenční systém pomocí rotačního měniče nebo statický měnič frekvenční měnič. Ty umožňují záměnu energie mezi dvěma energetickými sítěmi na různých frekvencích, ale systémy jsou velké, nákladné a při provozu ztrácejí část energie.

Frekvenční měniče točivých strojů používané k převodu mezi systémy 25 Hz a 60 Hz byly designově nepříjemné; 60 Hz stroj s 24 póly by se otáčel stejnou rychlostí jako 25 Hz stroj s 10 póly, což stroje dělalo velké, pomalé a drahé. Poměr 60/30 by tyto návrhy zjednodušil, ale instalovaná základna při 25 Hz byla příliš velká na to, aby mohla být ekonomicky oponována.

Ve Spojených státech, Jižní Kalifornie Edison standardizoval na 50 Hz.^[12] Velká část jižní Kalifornie fungovala na 50 Hz a až do roku 1948 zcela nezměnila frekvenci svých generátorů a zákaznického vybavení na 60 Hz. Některé projekty společnosti Au Sable Electric Company používaly v roce 1914 30 Hz při přenosovém napětí až 110 000 voltů.^[13]

Zpočátku v Brazílii byly elektrické stroje dováženy z Evropy a Spojených států, z čehož vyplývá, že země měla standardy 50 Hz i 60 Hz podle jednotlivých regionů. V roce 1938 federální vláda přijala zákon, Decreto-Lei 852, jehož cílem je uvést celou zemi do osmi let pod 50 Hz. Zákon nefungoval a na počátku 60. let bylo rozhodnuto, že Brazílie bude sjednocena pod 60 Hz standard, protože většina rozvinutých a průmyslových oblastí používá 60 Hz; a nový zákon Lei 4,454 byla vyhlášena v roce 1964. Brazílie prošla programem frekvenční konverze na 60 Hz, který byl dokončen až v roce 1978.^[14]

V Mexiku došlo v 70. letech k přeměně oblastí působících na 50 Hz síť, čímž se země spojila pod 60 Hz.^[15]

V Japonsku používá západní část země (Nagoja a západ) 60 Hz a východní část (Tokio a východ) používá 50 Hz. Vznikají první nákupy generátorů od společnosti AEG v roce 1895 instalovaných pro Tokio a General Electric v roce 1896 instalovaných v Osace. Hranice mezi dvěma oblastmi obsahuje čtyři zády k sobě HVDC rozvodny, které převádějí frekvenci; tyto jsou Shin Shinano, Damuma Dam, Minami-Fukumitsu a Frekvenční měnič Higashi-Shimizu.

Frekvence služeb v Severní Americe v roce 1897^[16]

Frekvence sítě v Evropě do roku 1900^[8]

Dokonce ani v polovině 20. století nebyly užitkové frekvence stále zcela standardizovány na dnes běžných 50 Hz nebo 60 Hz. V roce 1946 referenční příručka pro projektanty rádiových zařízení^[17] vypsal následující nyní zastaralé frekvence, jak se používají. Mnoho z těchto regionů také mělo 50-taktní, 60-cyklový nebo stejnosměrný proud.

Frekvence používané v roce 1946 (stejně jako 50 Hz a 60 Hz)

Pokud jsou oblasti označeny (*), jedná se o jedinou frekvenci nástroje zobrazenou pro tuto oblast.

Železnice

Ostatní výkonové frekvence se stále používají. Německo, Rakousko, Švýcarsko, Švédsko a Norsko používají sítě trakční energie pro železnice, distribuce jednofázového střídavého proudu v16 ²⁄₃ Hz nebo 16,7 Hz.^[18] Pro rakouské se používá frekvence 25 Hz Mariazell železnice, stejně jako Amtrak a SEPTA Systémy trakční energie ve Spojených státech. Ostatní střídavé železniční systémy jsou napájeny na místní komerční napájecí frekvenci 50 Hz nebo 60 Hz.

Trakční výkon může být odvozen z komerčních napájecích zdrojů frekvenčními měniči nebo v některých případech může být vyroben dedikovaným trakční elektrárny. V 19. století byly pro provoz elektrických drah s komutátorovými motory uvažovány frekvence až 8 Hz.^[3]Některé zásuvky ve vlacích nesou správné napětí, ale používají původní frekvenci sítě vlaku16 ²⁄₃ Hz nebo 16,7 Hz.

400 Hz

Výkonové frekvence až 400 Hz se používají v letadlech, kosmických lodích, ponorkách, serverovnách napájení počítače,^[19] vojenské vybavení a ruční obráběcí stroje. Tak vysoké frekvence nelze ekonomicky přenášet na velké vzdálenosti; zvýšená frekvence značně zvyšuje sériovou impedanci v důsledku indukčnosti přenosových vedení, což ztěžuje přenos energie. 400 Hz energetické systémy jsou proto obvykle omezeny na budovu nebo vozidlo.

Transformátory lze například zmenšit, protože magnetické jádro může být při stejné úrovni výkonu mnohem menší. Indukční motory se otáčejí rychlostí úměrnou frekvenci, takže vysokofrekvenční napájecí zdroj umožňuje získat více energie pro stejný objem a hmotnost motoru. Transformátory a motory pro 400 Hz jsou mnohem menší a lehčí než při 50 nebo 60 Hz, což je výhodou u letadel a lodí. Vojenský standard Spojených států MIL-STD-704 existuje pro použití v letadle o síle 400 Hz.

Stabilita

Korekce časové chyby (TEC)

Regulace frekvence energetické soustavy pro přesnost měření času byla běžná až po roce 1916 s Henry Warren vynález vynálezu Hlavní hodiny elektrárny Warren a samočinně se spouštějící synchronní motor. Společnost Tesla předvedla koncept hodin synchronizovaných frekvencí linky na 1893 Chicago Worlds Fair. The Hammondovy varhany také závisí na synchronním střídavém hodinovém motoru, aby udržoval správnou rychlost svého interního generátoru "tónového kola", a tím udržoval všechny noty perfektní, založené na stabilitě frekvence elektrického vedení.

Provozovatelé síťových sítí dnes regulují denní průměrnou frekvenci tak, aby hodiny zůstaly během několika sekund od správného času. V praxi je nominální frekvence zvýšena nebo snížena o určité procento, aby byla zachována synchronizace. V průběhu dne se průměrná frekvence udržuje na nominální hodnotě v rozmezí několika set ppm.^[20] V synchronní síť kontinentální Evropy, odchylka mezi fázovým časem sítě a UTC (na základě Mezinárodní atomový čas ) se počítá každý den v 8:00 v kontrolním centru v Švýcarsko. Cílová frekvence se poté podle potřeby upraví až o ± 0,01 Hz (± 0,02%) od 50 Hz, aby se zajistil dlouhodobý průměr frekvence přesně 50 Hz × 60.s /min × 60 min /h × 24 h /d = 4320000 cyklů za den.^[21] v Severní Amerika, kdykoli chyba překročí 10 sekund pro východ, 3 sekundy pro Texas nebo 2 sekundy pro západ, použije se korekce ± 0,02 Hz (0,033%). Opravy časových chyb začínají a končí buď v hodinu, nebo v půlhodinu.^[22][23] Úsilí o odstranění TEC v Severní Americe je popsáno na elektrické hodiny.

Frekvenční měřiče v reálném čase pro výrobu energie ve Velké Británii jsou k dispozici online - oficiální National Grid a neoficiální měřené Dynamic Demand.^[24][25]Frekvenční data v reálném čase synchronní síť kontinentální Evropy je k dispozici na webových stránkách, jako je www. hlavní frekvence.com a mřížková frekvence.eu. The Frekvenční monitorovací síť (FNET) na University of Tennessee měří frekvenci propojení v severoamerické rozvodné síti i v několika dalších částech světa. Tato měření se zobrazují na webu FNET.^[26]

Předpisy USA

V Spojené státy, stanovila Federální regulační komise pro energii v roce 2009 povinnou opravu časových chyb.^[27] V roce 2011 The North American Electric Reliability Corporation (NERC) diskutovali o navrhovaném experimentu, který by uvolnil požadavky na regulaci frekvence^[28] pro elektrické sítě, které by snížily dlouhodobou přesnost hodin a dalších zařízení, která používají síťovou frekvenci 60 Hz jako časovou základnu.^[29]

Frekvence a zatížení

Primárním důvodem pro přesné řízení frekvence je umožnit řízení toku energie střídavého proudu z více generátorů sítí. Trend frekvence systému je měřítkem nesouladu mezi poptávkou a výrobou a je nezbytným parametrem pro řízení zátěže v propojených systémech.

Frekvence systému se bude měnit v závislosti na změně zatížení a generování. Zvýšení mechanického příkonu pro jakýkoli jednotlivý synchronní generátor nebude mít velký vliv na celkovou frekvenci systému, ale bude produkovat více elektrické energie z této jednotky. Během silného přetížení způsobeného vypnutím nebo selháním generátorů nebo přenosových vedení se frekvence energetické soustavy sníží kvůli nerovnováze zátěže oproti generaci. Ztráta propojení při exportu energie (ve vztahu k celkové výrobě systému) způsobí zvýšení frekvence systému před ztrátou, ale může způsobit kolaps za ztrátou, protože výroba nyní nedrží krok se spotřebou. Automatické ovládání generování (AGC) se používá k udržení plánované frekvence a výměny energetických toků. Řídicí systémy v elektrárnách detekují změny frekvence v celé síti a upravují mechanický příkon generátorů zpět na jejich cílovou frekvenci. Toto působení obvykle trvá několik desítek sekund kvůli velkým rotujícím masám, kterých se to týká (i když velké masy slouží především k omezení rozsahu krátkodobých poruch). Dočasné změny frekvence jsou nevyhnutelným důsledkem změny poptávky. Výjimečná nebo rychle se měnící frekvence sítě je často známkou toho, že elektrická distribuční síť pracuje poblíž svých kapacitních limitů, jejichž dramatické příklady lze někdy pozorovat krátce před velkými výpadky. Velké elektrárny včetně solární farmy mohou snížit jejich průměrný výkon a využít rezervu mezi provozním zatížením a maximální kapacitou k zajištění regulace sítě; odezva solárních invertorů je rychlejší než generátory, protože nemají žádnou rotující hmotu.^[30][31] Jelikož proměnlivé zdroje, jako je sluneční a větrná energie, nahrazují tradiční generaci a setrvačnost, kterou poskytovali, musely být algoritmy sofistikovanější.^[32] Regulační roli v rostoucí míře plní také systémy skladování energie, jako jsou baterie.^[33]

Frekvence ochranná relé v síti energetické soustavy vycítí pokles frekvence a automaticky zahájí odlehčení zátěže nebo vypnutí propojovacích vedení, aby se zachoval provoz alespoň části sítě. Malé odchylky frekvence (např. 0,5 Hz v síti 50 Hz nebo 60 Hz) budou mít za následek automatické uvolnění zátěže nebo jiné kontrolní akce k obnovení frekvence systému.

Menší energetické systémy, které nejsou rozsáhle propojeny s mnoha generátory a zátěžemi, nebudou udržovat frekvenci se stejnou mírou přesnosti. Pokud není frekvence systému během období velkého zatížení pevně regulována, mohou provozovatelé soustavy dovolit, aby frekvence systému vzrostla během období lehkého zatížení, aby byla zachována denní průměrná frekvence přijatelné přesnosti.^[34][35] Přenosné generátory, které nejsou připojeny k rozvodné síti, nemusí přísně regulovat jejich frekvenci, protože typické zátěže jsou necitlivé na malé odchylky frekvence.

Řízení zátěžové frekvence

Řízení zátěžové frekvence (LFC) je typ integrální řízení který obnovuje frekvenci systému a toky energie do sousedních oblastí zpět na jejich hodnoty před změnou zatížení. Přenos energie mezi různými oblastmi systému je známý jako „net tie-line power“.

Obecný řídicí algoritmus pro LFC vyvinul Nathan Cohn v roce 1971.^[36] Algoritmus zahrnuje definování termínu chyba řízení oblasti (ACE), což je součet chyby napájení čistého spojovacího vedení a součin chyby frekvence s konstantou zkreslení frekvence. Když je chyba řízení oblasti snížena na nulu, řídicí algoritmus vrátil chyby frekvence a tie-line výkonu na nulu.^[37]

Slyšitelný šum a interference

Spotřebiče napájené střídavým proudem mohou vydávat charakteristický hučení, často nazývanéhučení ze sítě ", na násobcích frekvencí střídavého proudu, které používají (viz Magnetostrikce ). Obvykle se vyrábí laminací jádra motoru a transformátoru vibrujícími v čase s magnetickým polem. Tento šum se může objevit také v audio systémech, kde filtr napájecího zdroje nebo stínění signálu zesilovače nejsou dostatečné.

Většina zemí si vybrala své televize vertikální synchronizace rychlost se blíží místní frekvenci síťového napájení. To pomohlo zabránit tomu, aby rušení elektrického vedení a magnetické rušení způsobovaly viditelné rytmické frekvence na zobrazeném obrázku analogových přijímačů.

Další využití tohoto vedlejšího účinku je jako forenzní nástroj. Když je vytvořen záznam, který zachycuje zvuk v blízkosti AC zařízení nebo zásuvky, je také náhodně zaznamenáno hučení. Vrcholy hučení se opakují každý střídavý cyklus (každých 20 ms pro 50 Hz AC, nebo každých 16,67 ms pro 60 Hz AC). Jakákoli úprava zvuku, která není násobením času mezi vrcholy, naruší pravidelnost zavedením a fázový posun. A spojitá waveletová transformace analýza ukáže nespojitosti, které mohou zjistit, zda byl zvuk přerušen.^[38]

Viz také

• Síťová elektřina
• Síťový analyzátor (střídavé napájení)
• Telechron

Další čtení

• Furfari, F.A., Vývoj frekvencí elektrického vedení133 ¹⁄₃ na 25 Hz, Industry Applications Magazine, IEEE, září / říjen 2000, svazek 6, vydání 5, stránky 12–14, ISSN  1077-2618.
• Rushmore, D.B., Frekvence, AIEE Transaction, svazek 31, 1912, strany 955–983 a diskuse na stranách 974–978.
• Blalock, Thomas J., Elektrifikace hlavní ocelárny - část II - vývoj systému 25 Hz, Industry Applications Magazine, IEEE, září / říjen 2005, strany 9–12, ISSN  1077-2618.

Reference