Tại sao điện có tần số 50Hz/ 60Hz?

tại sao điện có tần số 50hz 60hz

Tại sao tần số nguồn điện ở các nước Châu Âu và Châu Á là 50Hz, trong khi các nước Châu Mỹ sử dụng nguồn điện 60Hz? Cơ bản của tiêu chuẩn là gì? Ưu điểm và nhược điểm của bộ nguồn 50Hz và 60Hz là gì? Ngoài ra, tại sao sân bay và máy bay lại sử dụng tần số 400Hz?

Trong thực tế, không có sự khác biệt lớn giữa tần số 50Hz và 60Hz của điện xoay chiều, chỉ có tốc độ quay của máy phát điện là có sự khác biệt một chút. Chọn 50Hz hoặc 60Hz gần như luôn giống nhau ở một quốc gia ngoại trừ Nhật Bản (Nhật Bản có cả nguồn cung cấp 50Hz và 60Hz).

Tần số điện 50Hz hoặc 60Hz là gì?

Trong hệ thống điện, tần số là một yếu tố cơ bản rất quan trọng của điện xoay chiều và không được xác định một cách tùy tiện. Tưởng chừng như đơn giản nhưng thực chất, đó là một vấn đề phức tạp có liên quan đến nhiều khía cạnh. Từ nguyên lý, chúng ta nên đề cập đến lý thuyết điện từ cổ điển do Maxwell tìm ra, Hertz đã bổ sung một điểm quan trọng cho lý thuyết Maxwell, định luật cảm ứng điện từ Faraday và máy phát cảm ứng điện từ đầu tiên trên thế giới, kỹ sư người Anh Ward King đã chế tạo ra động cơ điện đầu tiên, chiếc Pixie của Pháp. Chế tạo máy phát điện, Siemens đã tìm ra nguyên lý máy phát điện, phát minh ra máy phát điện, đây là trường hợp đầu tiên được ứng dụng trong thực tế.

Từ đó, người ta tìm ra và đúc kết thành định lí rằng dòng điện biến thiên tuần hoàn có chiều gọi là dòng điện xoay chiều, thời gian dòng điện biến thiên gọi là chu kì, chu kì thời gian của dòng điện biến thiên trong một giây gọi là tần số, đơn vị là Hertz (để tưởng nhớ công lao đóng góp của nhà vật lý người Đức Heinrich Rudolf Hertz). Tần số của dòng điện xoay chiều là 50 (60) Hz có nghĩa là dòng điện đổi chiều mỗi 50 lần (60 lần) mỗi giây.

Tần số và động cơ của máy phát điện (hoặc máy biến áp)

Tốc độ vòng quay động cơ của máy phát điện tần số 50Hz là 50Hz x 60s = 3000 vòng/ phút, của tần số 60Hz là 3600 vòng/ phút. Nếu tần số điện là 100Hz thì tốc độ vòng quay của máy phát điện là 6000 vòng / phút. Tốc độ cao như vậy sẽ gây ra rất nhiều khó khăn cho việc chế tạo máy phát điện, đặc biệt tốc độ bề mặt rôto quá nhanh cũng hạn chế công suất sản xuất điện của máy phát điện.

Trong các ứng dụng thực tế, tần số cao sẽ làm tăng điện kháng, suy hao điện từ và tăng công suất phản kháng. Ngoài ra, nếu sử dụng tần số thấp hơn như 30Hz thì hiệu suất máy biến áp quá thấp, không có lợi cho việc biến đổi và truyền tải điện xoay chiều.

Để dễ hình dung, chúng tôi lấy một ví dụ như sau:

Bóng đèn sử dụng điện có tần số 10Hz, tức là cứ 1 giây bóng sẽ tắt 10 lần, mỗi lần tắt đó cách nhau 0.1s. Giữa khoảng thời gian 0.1s này, bóng sẽ sáng dần lên sau đó tối dần do hiệu ứng điện xoay chiều, chúng ta có thể nhìn rõ sự “biến thiên” này bằng mắt thường và chắc chắn không lâu sau đó mắt sẽ có vấn đề hoặc bóng đèn sẽ hỏng. Thế giới không thể vận hành theo cách này.

Hầu hết các nước Châu Á và Châu Âu đều sử dụng tần số 50Hz. Các nước Châu Mỹ sử dụng 60Hz nhưng tất cả đều có quy định độ lệch tần số trong khoảng ± 0,1 ~ 0,3 Hz.

Sự khác biệt về tần số điện ở các quốc gia

Danh sách các tần số chính trên toàn thế giới:

Quốc gia Hz Quốc gia Hz Quốc gia Hz Quốc gia Hz Quốc gia Hz Quốc gia Hz
Afghanistan 50Hz Trung Quốc 50Hz Hy Lạp 50Hz Kuwait 50Hz Na Uy 50Hz Sudan 50Hz
Algeria 50Hz Colombia 60Hz Guam 60Hz Lebanon 50Hz Oman 50Hz Surinam 60Hz
Angola 50Hz Congo 50Hz Guiana 50Hz Libya 50Hz Pakistan 50Hz Thụy Điển 50Hz
Antiqua 50Hz Costa Rica 60Hz Guinea 50Hz Luxembourg 50Hz Panama 60Hz Thụy sĩ 50Hz
Argentina 50Hz Cuba 60Hz Haiti 60Hz Macao 50Hz Paraguay 50Hz Syria 60Hz
Châu Úc 50Hz Síp 50Hz Hawaii 60Hz Đảo Majorca 50Hz Peru 60Hz Đài loan 60Hz
Áo 50Hz Tiếng Séc 50Hz Honduras 60Hz Đại diện Malagasy. 50Hz Phi-líp-pin 60Hz Tanzania 50Hz
Bahamas 60Hz Danmark 50Hz Hồng Kông 50Hz Malaysia 50Hz Ba lan 50Hz nước Thái Lan 50Hz
Bahrain 50Hz Người Dominica 60Hz Hungary 50Hz Mali 50Hz Bồ Đào Nha 50Hz Tobago 60Hz
Bangladesh 50Hz Ecuador 60Hz Nước Iceland 50Hz Malta 50Hz Puerto Rico 60Hz Tonga 50Hz
Barbados 50Hz Ai cập 50Hz Ấn Độ 50Hz Mauritania 50Hz Romania 60Hz Tunisia 50Hz
nước Bỉ 50Hz EI Salvador 60Hz Indonesia 50Hz Mauritius 50Hz Nga 50Hz Gà tây 50Hz
Bermuda 60Hz Equatorial Guinea 50Hz Iran 50Hz Mexico 50 / 60Hz Rwanda 60Hz Uganda 50Hz
Bolivia 50Hz Quần đảo Faeroe 50Hz I-rắc 50Hz Mexico 50 / 60Hz Ả Rập Saudi 50 / 60Hz Vương quốc Anh 50Hz
Brazil 50 / 60Hz Fiji 50Hz Ailen 50Hz Monaco 50Hz Ả Rập Saudi 50 / 60Hz Uruguay 50Hz
Brazil 50 / 60Hz Phần Lan 50Hz Người israel 50Hz Maroc 50Hz Scotland 50Hz HOA KỲ. 60Hz
Bungari 50Hz Nước pháp 50Hz Nước Ý 50Hz Mozambique 50Hz Senegal 50Hz Venezuela 60Hz
Miến Điện 50Hz Gabon 50Hz Jamaica 50Hz Nêpan 50Hz Singapore 50Hz Việt Nam 50Hz
Cameroon 50Hz Gambia 50Hz Nhật Bản 50 / 60Hz nước Hà Lan 50Hz Somalia 50Hz đảo Virgin 60Hz
Canada 60Hz nước Đức 50Hz Nhật Bản 50 / 60Hz New Zealand 50Hz Nam Phi 50Hz Tây Samoa 50Hz
Đại diện Trung Phi 60Hz Ghana 50Hz Jordan 50Hz Nicaragua 60Hz Tây ban nha 50Hz Nam Tư 50Hz
Chile 60Hz Gibraltar 50Hz Hàn Quốc 60Hz Nigeria 60Hz Sri Lanka 50Hz Zambia 50Hz

Trường hợp đặc biệt ở sân bay: máy phát điện trên máy bay yêu cầu kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, cách duy nhất để đáp ứng yêu cầu điện năng là tăng tần số, do đó thiết bị điện tương ứng trên máy bay phải là 400 Hz, và nguồn điện liên quan đến máy bay là 400 Hz, quân đội còn sử dụng tần suất cao hơn nữa.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.