موضوع مقاله: فرکانس شبکه‌های برق | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # فرکانس شبکه‌های برق | مقدمه: فرکانس کاربردی بسامد (فرکانس) نامی جریان متناوب تورین برقی است که از نیروگاه به مصرف‌کنندگان نهایی منتقل می‌شود. | ## بخش 1: فرکانس شبکه‌های برق | اغلب کشورهای جهان از بسامد ۵۰ هرتز استفاده می‌کنند اما در قاره آمریکا و بخشی از آسیا از بسامد ۶۰ هرتز استفاده می‌شود. در سال ۱۸۹۱، مهندسان وستینگهاوس در پیتسبورگ ۶۰ هرتز را به عنوان فرکانس قدرت جدید خود انتخاب کردند. در همان سال، مهندسان AEG در برلین ۵۰ هرتز را به عنوان فرکانس قدرت جدید خود انتخاب کردند. اگرچه از سال ۱۸۹۱ اتفاقات زیادی افتاده‌است، اما این دو فرکانس اصلی‌ترین فرکانس‌های قدرت مورد استفاده در سراسر جهان هستند. بسیاری از مردم همچنان تحت تأثیر تصمیمات مربوط به استانداردهای فرکانس هستند که مدت‌ها پیش گرفته شده‌است. مسافران از اروپا به آمریکای شمالی اغلب لوازم شخصی را با خود به همراه می‌آورند که نیاز به یک آداپتور دارد تا بتواند دستگاه را با قدرت «خارجی» موجود در اینجا فعال کند. گاهی، مهندسان تجهیزات الکتریکی را که برای عملکرد در یک فرکانس طراحی شده‌اند، مجدداً روی سیستم قدرت که با فرکانس‌های مختلف کار می‌کند، مجدداً اعمال می‌کنند. در نتیجه این شرایط مشابه و مشابه، سوالاتی در مورد علت وجود دو فرکانس ایجاد می‌شود. سوالات مربوط به فرکانس برق به صورت دوره ای ادامه پیدا می‌کند و سالهاست که چنین است. به‌طور خاص، چرا یک فرکانس تقریباً در برخی از مناطق جهان به‌طور استثنایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، در حالی که دیگری در مناطق باقی مانده غالب است؟ این تحقیق گاهی این افراد را به مشکوک بودن به توطئه تولیدکنندگان برای کنترل بازارها یا دستکاری دیگر جهان به نفع خود سوق می‌دهد. افراد دیگر حدس می‌زنند که باید الگویی در محل کار وجود داشته باشد، الگویی که بر اساس عدد ۶۰ است. یا واحدهای زاویه ای شامل ۶۰ دقیقه قوس درجه و ۶۰ ثانیه تا دقیقه است، پس ۶۰ هرتز چطور؟ پس از همه، منطقی به نظر می‌رسد که ۶۰ هرتز به نوعی امتداد همان منطقی باشد که این واحدهای اندازه‌گیری دیگر را تولید کرده‌است. به ویژه واحدهای زمان، ۶۰ چرخه در ثانیه، ۶۰ ثانیه در دقیقه، ۶۰ دقیقه در ساعت به نظر می‌رسد چنین الگویی سازگار باشند، بیش از آنکه بتوان به‌طور تصادفی توضیح داد. با این حال، ذهن انسان در یافتن الگوها بسیار خوب است، حتی زمانی که الگویی وجود ندارد.E. چارلز اسکات و بنیامین لام از وستینگهاوس هر دو در اوایل قرن بیستم اسناد مستندی ارائه کردند.B.G. روزی روزگاری، بحث غیررسمی بین مهندسین قدیمی و مهندسین جدید یک روش رایج برای کسانی بود که به این حرفه وارد می‌شدند تا از پیشینه و عملکرد کار مهندسی مطلع شوند. با این حال، مانند برگهای پاییز در بهار، آن داستانهای قدیمی عمدتاً از بین رفته و فراموش شده‌اند. پروفسور هارولد بیبر از کالج یونیون یکبار چند نکته عمومی مختصر در این زمینه ارائه کرد. اشتاین متز با جنرال الکتریک کار می‌کرد؛ بنابراین او یکی از رقیبان کسانی بود که در وستینگهاوس تصمیم‌گیری می‌کردند و ۵۰ و ۶۰ هرتز تصمیم می‌گرفت. اگرچه یک رقیب بود، خصوصیات شخصی او، از جمله بصیرت و رهبری، برای او احترام قائل شد. در طول سخنرانی، در حالی که بیبر مشارکت اشتاین مچ در استانداردهای فنی را بازگو می‌کرد، او داستان فرکانس‌ها را به‌طور مختصر تکرار کرد. به گفته وی، «انتخاب بین ۵۰ تا ۶۰ هرتز بود و هر دو به یک اندازه با نیازها مناسب بودند. | ## بخش 2: فرکانس شبکه‌های برق | وقتی همه عوامل در نظر گرفته شد، هیچ دلیل قانع کننده ای برای انتخاب فرکانس وجود نداشت. سرانجام، تصمیم به استانداردسازی روی ۶۰ هرتز گرفته شد زیرا به نظر می‌رسید احتمال ایجاد سوسو زدن نور کمتری وجود دارد.» از آنجا که هیچ‌یک از طرفین در حال حاضر زنده نیستند، نمی‌توان از آنها خواست اظهارات خود را روشن کنند. هنگام ارزیابی شایستگی ادعاهای متناقض مختلف، مورخان معمولاً بر حسابهای نوشتاری معاصر که توسط مدیران مطرح شده‌است، اهمیت بیشتری می‌دهند. با این حال، توضیحات پروفسور بیبر صحیح تر است، اگرچه مواردی وجود داشته‌است که حتی من نیز به آن شک داشتم. دو شواهد از توضیح سوسو زدن نور پشتیبانی می‌کنند، هر دو به استیلول، مدیر در وستینگهاوس. هر دو روایت دست اول استیلول، یکی از مدیران اصلی است، و بیان می‌کند که سوسو زدن نور تعیین‌کننده است. دوره آزمایشی (۱۸۲۱ تا ۱۸۸۰) الکترونیک از سال ۱۸۲۱ در حال توسعه است، هنگامی که فارادی نشان داد که یک سوزن قطب‌نما با جریان جاری در یک هادی الکتریکی مجاور منحرف می‌شود. سالهای بین ۱۸۲۰ تا ۱۸۷۵ یک دوره آزمایشی بود که در آن مخترعان آزمایشهای عمومی روی پدیده‌های جالب را انجام دادند. در ۱۸۳۱، فارادی اصل القای الکترومغناطیسی را نشان داد، جایی که جریان جریان در یک رسانا می‌تواند جریان جریان را در یک هادی مجاور با نیروهای الکترومغناطیسی القا کند. این پدیده مستقیماً به استفاده از AC منجر می‌شود، زیرا پیوندهای شار مغناطیسی باید دائماً در مدار متصل تغییر کنند تا هرگونه اثر الکتریکی پایدار ایجاد شود. کموتاتور وی زمینه را برای برنامه‌های DC باز کرد، که پس از پیشرفتهای بیشتر الکتریکی در خط مقدم قرار گرفت. برخی از مردم می‌گویند که کموتاتور Pixii چند سالی است که فناوری را هک می‌کند و به DC اجازه می‌دهد رهبری اولیه را بر عهده بگیرد و توسعه AC را به تعویق اندازد تا زمانی که تسلا و فراری مفهوم جریان چند فازی را آشکار کردند. این ادعا درست نیست زیرا AC در فاصله بین سالهای ۱۸۳۰ تا ۱۸۸۵ به توسعه خود ادامه داد. با این حال، توسعه بیشتر به شدت عقب ماند زیرا نظریه‌های الکتریکی آن زمان اغلب بر اساس قیاس هیدرولیکی بود. تصور این که IC می‌تواند کار مفیدی را انجام دهد که «باعث ریزش آب در لوله به جلو و عقب می‌شود» دشوار بود. نظرات ساده لوحانه دیگری در آن دوران وجود داشت که از نظر استانداردهای مدرن به همان اندازه وحشتناک است. جریان مستقیم DC در تمام برنامه‌های آینده وجود نداشت و AC برای دور زدن مشکلات DC استفاده می‌شد. در سال ۱۸۴۹، نولت، پروفسور فیزیک در مدرسه نظامی بروکسل، ماشینهای قبلی توسط Pixii و Clark را گرفت و تعداد سیم پیچ‌ها را برای دستیابی به جریان قوی تر افزایش داد.C.T. متأسفانه جرقه زنی بیش از حد جرقه زد و برای به دست آوردن عملکرد طولانی مدت لازم بود آن را با حلقه‌های لغزنده جایگزین کنید. از حلقه‌های لغزش استفاده شد و AC تولید شد زیرا آنها نمی‌دانستند چگونه از جرقه کموتاتور و فرسودگی بیش از حد جلوگیری کنند. در این دوره اولیه، این مخترعان نه تنها به دلیل محدودیت درک، بلکه همچنین به دلیل عدم وجود نامگذاری استاندارد، به شدت مانع شده بودند. در نتیجه، امروز که ما گزارش آنها را می‌خوانیم، پیگیری گفتمان آنها و درک نتایج آنها دشوار است. ارجاع به «دینام نوع زیمنس که در ۱۰۰۰ پیچ کار می‌کند و ۱۶۰۰۰ آلترناتیو تولید می‌کند» به معنای یک ژنراتور ۱۶ قطبی است که با سرعت ۱۰۰۰ دور در دقیقه کار می‌کند و خروجی الکتریکی ۸۰۰۰ دور در دقیقه (۱۳۳ هرتز) تولید می‌کند. این ارجاع به دینام نوع زیمنس بود که توسط ویلیام استنلی در سال ۱۸۸۶ برای نشان دادن سیستم توزیع جریان متناوب در گریت بارینگتون، ماساچوست استفاده شد. | ## بخش 3: فرکانس شبکه‌های برق | برای اطمینان از فرکانسی که در حال استفاده است، لازم است برای محاسبه، با استفاده از تعداد قطب‌های مغناطیسی و سرعت کار تعیین می‌شود. دوره نور (۱۸۸۰ تا ۱۸۹۰) معمولاً دوره نور در سال ۱۸۸۲ با ایستگاه خیابان مروارید ادیسون آغاز شده‌است. در سال ۱۸۸۴، دکتر هاپکینسون انتقال توان الکتریکی AC را در فاصله‌های کوتاه نشان داد و گیبس و گولارد ترانسفورماتورهای خود را در نمایشگاه تورین به نمایش گذاشتند. دینام دارای ۱۶ قطب بود و به‌طور اسمی در ۱۰۰۰ دور در دقیقه کار می‌کرد، بنابراین ۱۱۳ هرتز. وستینگهاوس از استنلی در گریت بارینگتون پیروی کرد و از فرکانس استاندارد ۱۳۳ هرتز استفاده کرد. این کار برای جلوگیری از هر گونه سوسو زدن نور انجام شده‌است، همان‌طور که از فرکانس ۴۰ هرتز استفاده شده در سیستم فرانکفورت لادن یادگرفته است. دوره قدرت و نور (۱۸۹۰–۱۹۲۵) در سال ۱۸۹۰، مهندسان در وستینگهاوس تشخیص دادند که استفاده از فرکانس بالا مانع توسعه موتور القایی آنها می‌شود. هنگامی که اشتاینمتز در ژانویه ۱۸۹۳ به T-H آمد، کار روی سیستم سه فاز به خوبی در حال انجام بود. چند هفته پس از انتقال از آیشمایر به T-H، اشتاینمتز خود را در هارتفورد، کانن یافت. اشتاین متز توانست علت را به عنوان یک سری خطوط انتقال تشخیص دهد، که توسط هارمونیک‌های قدرت ۱۲۵ هرتز استفاده شده برانگیخته شده‌است. با در نظر گرفتن بیشتر، GE تصمیم گرفت از ۵۰ هرتز استفاده کند، همان چیزی که توسط AEG وابسته به اروپا استفاده می‌شد. بعداً در سال ۱۸۹۳، هنگامی که میل کریک در کالیفرنیا راه اندازی شد، با ۵۰ هرتز کار می‌کرد، فرکانس استاندارد GE جدید برای برنامه‌های قدرت. یک سال بعد، GE در فروش تجهیزات AC پشت وستینگهاوس عقب ماند و بار دیگر تغییر کرد، این بار به ۶۰ هرتز. دوره سیستم‌های بهم پیوسته (۱۹۲۵ تا ۱۹۹۰) نصب Mill Creek بخش زیادی از کالیفرنیای جنوبی را در مسیری ۵۰ هرتز قرار داد که تا بعد از جنگ جهانی دوم بدون تغییر باقی ماند. تغییر کارکرد بر روی تمام تجهیزات نصب شده ۵۰ هرتز کار آسانی نبود و در the O-HZ جدید کار می‌کرد. ادیسون کالیفرنیای جنوبی در سال ۱۹۲۵ برنامه‌ریزی برای ساخت نسخه جدید را آغاز کرد. در دوره ۱۹۲۴–۱۹۲۷، کمیته ویر مسئله را مورد بررسی قرار داد و ۵۰ هرتز را بعنوان استاندارد فرکانس استاندارد CO که توسط هیئت مدیره جدید برق مرکزی استفاده می‌شود ، انتخاب کرد. IC در سال ۱۸۸۹ آغاز شد، زمانی که دو مهندس ژاپنی یوکوهاما را برای تور آمریکای شمالی به منظور جستجوی فناوری برق ترک کردند. آنها با اطلاعات و تماس‌های لازم به خانه بازگشتند تا آنها را تشویق به استفاده از برق کند. فرکانس آنها ۱۳۳ هرتز بود، فرکانس استانداردی که ویلیام استنلی مدتها بعد از شب از آن حمایت می‌کرد. در سال ۱۸۹۵، AEG یک ژنراتور ۵۰ هرتز را به شرکت برق در توکیو فروخت و نیمی از ژاپن در مسیر ۵۰ هرتز خالص شد. کمی بیشتر از یک سال بعد، GE یک ژنراتور ۶۰ هرتز را به شرکت برق در اوزاکا فروخت و نیمه غربی ژاپن در مسیر ۶۰ هرتز قرار گرفت. جمع‌بندی مهندسان همیشه و در هر شرایطی از بهترین فرکانس برای مقصود خود استفاده کرده‌اند. از زمان انتخاب ۵۰ و ۶۰ هرتز در ۱۸۹۱، تغییرات عمده ای در جزئیات چندین بار در ۱۰۰ سال اتفاق افتاده‌است. | ## جمع‌بندی | نتیجه با شرایط عملیاتی در این زمینه تعیین شد، نه بهره‌برداری از سیستم‌های خاص برای محدود کردن رقابت.