Πως επικράτησαν τα 50Hz στην Ευρώπη

Στα τέλη του 19ου αιώνα (αρχές της δεκαετίας 1890 - 1899) η Αμερικάνικη εταιρεία WestingHhouse Company εμφάνισε δύο συχνότητες που μπορούσαν να εξυπηρετήσουν στην παραγωγή εναλλλασσόμενου ρεύματος, τα 60 Hz και τα 30 Hz . 

Tα 60 Ηz προτάθηκαν ως ιδανική λύση για τη μεταφορά του Ε.Ρ. σε μεγάλες αποστάσεις αφού μπορούσαν να κρατήσουν "μικρές" τις διαστάσεις των αγωγών των αντίστοιχων μετασχηματιστών , ενώ τα 30 Ηz θεωρήθηκαν κατάλληλα για χρήση σε γεννήτριες που κινούνταν μέσω ατμομηχανών ή για μεγάλης ισχύος βιομηχανικούς κινητήρες. 

Επιπλέον τα 60 Hz θεωρήθηκαν ιδανικά για τον περιορισμό του στροβοσκοπικού φαινομένου στους οικιακούς λαμπτήρες πυρακτώσεως (;).

Ωστόσο αν και θα περίμενε κανείς να γίνει άμεσα χρήση μιας από τις παραπάνω συχνότητες , το 1895 στο υδροηλεκτρικό εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που εγκαταστάθηκε στους καταρράκτες του Νιαγάρα χρησιμοποιήθηκαν τα 25 Hz. 

Σύντομα όμως τα 30 Hz έπαιξαν σημαντικό ρόλο σε πολλά εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στην Αμερική και τον Καναδά. 

Παράλληλα, στα τέλη της δεκαετίας 1890, η εταιρεία General Electric εμφάνισε τη συχνότητα των 40 Ηz την οποία άμεσα χρησιμοποίησε σε δικά της εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στις βορειοανατολικές πολιτείες της Αμερικής. Ακόμα και ένα αιώνα μετά (μέσα της δεκαετίας του 1980) στην κομητεία της Νέας Υόρκης, Albany , στο κανάλι Champlain λειτουργούσε υδροηλεκτρικό εργοστάσιο με εναλλακτήρες 40 Hz. 

Στη νότια Καλιφόρνια αρχίζει να εμφανίζεται την ίδια χρονική περίοδο (τέλη της δεκαετίας 1890) σε ανεξάρτητα υδροηλεκτρικά εργοστάσια η συχνότητα των 50Hz. Για άλλη μια φορά η εταιρεία GE σχεδίασε εναλλακτήρες που λειτουργούσαν με αυτή τη νέα συχνότητα. Τώρα, όμως η αγορά είχε ανοίξει και αυτές οι νέες μηχανές άρχισαν να κατευθύνονται προς την Ευρώπη.

Το 1902 οι γερμανικοί κανονισμοί VDE προτείνουν δύο συχνότητες , τα 25 Hz και τα 50 Hz. Επειδή οι εταιρείες κατασκευής φτιάχνουν κυρίως συσκευές με 50 Ηz , το 1914 σταματούν να προτείνουν τα 25 Hz και θεωρούν ότι πλέον θα γίνεται αποκλειστική χρήση μόνο των 50 Hz. 

Εδώ υπάρχει μια παραφιλολογία που συντηρείται (μέχρι σήμερα) και θεωρεί ότι οι Γερμανοί χρησιμοποίησαν τα 50 Hz για να μπορούν να χρησιμοποιούν το μέγεθος της συχνότητας στο μετρικό σύστημα. Γεγονός είναι πάντως ότι εξαιτίας του μονοπωλίου της Γερμανίας τα 50 Hz εξαπλώθηκαν σε όλη την Ευρώπη , και κατ' επέκταση και την Ελλάδα. (πηγή:ehe-greece.blogspot.gr/)

Στην Αγγλία η κατάσταση ξεκαθάρισε μετά το 2ο Παγκόσμιο πόλεμο χρησιμοποιώντας και αυτή με τη σειρά της τα 50 Ηz. Στα αξιοσημείωτα της ιστορίας είναι ότι το 1918 στο Λονδίνο υπήρχαν 10 διαφορετικές συχνότητες.

H διαφορά των συχνοτήτων 50 και 60 HZ 

H διαφορά των συχνοτήτων 50 και 60 HZ παίζει ρόλο στη λειτουργία των κινητήρων και των γεννητριών. 

Δεδομένου ότι ο τύπος για τη ρύθμιση της σύγχρονης ταχύτητας ενός τριφασικού κινητήρα είναι n = (120 * Hz) / p αν πρόκειται για τετραπολικό μοτέρ τότε στα 50 Hz η ταχύτητα θα είναι 1.500 σ.α.λ. ενώ στα 60 Hz η ταχύτητα θα είναι 1.800 RPM. Επίσης στα 50 ΗΖ είναι μειωμένες οι απώλειες σιδήρου των κινητήρων αλλά είναι μειωμένος και ο βαθμός απόδοσής τους έναντι των 60 ΗΖ. Γι’αυτό το λόγο ο σχεδιασμός ενός κινητήρα που πρόκειται να λειτουργήσει στα 50 ΗΖ γίνεται διαφορετικά, έτσι ώστε να έχει μεγαλύτερη απόδοση σε χαμηλότερες στροφές (λιγότερους πόλους).

Τι συμβαίνει εάν συνδέσετε ένα κινητήρα 60 Hertz σε ένα δίκτυο 50 Hertz:

Ο κινητήρας στρέφεται κατά 17% πιο αργά

Το εσωτερικό ρεύμα αυξάνεται κατά 17%

Η ισχύς (watt) μειώνεται κατά 17%

Η μηχανική ψύξη είναι μικρότερη, λόγω 17% μικρότερων στροφών

Το αποτέλεσμα είναι ένα υψηλότερο ρεύμα, από αυτό που  σχεδιάστηκε από τον κατασκευαστή  για τα τυλίγματα και τις μονώσεις του κινητήρα, γεγονός που μετά από κάποια στιγμή οδηγεί σε υπερθέρμανση και κάψιμο του κινητήρα.

Π.χ ένας στεγνωτήρας μαλλιών 60ΗΖ πρόκειται να τον δουλέψω στα 50ΗΖ. Το θερμαντικό στοιχείο του ανεμιστήρα δεν θα έχει πρόβλημα αλλά θα έχει πρόβλημα ο ανεμιστήρας ο οποίος μετά από λίγο θα καεί. Το ίδιο θα πάθει και ένας φορτιστής κινητού.

Υπάρχουν κινητήρες που είναι ειδικά κατασκευασμένοι και το γράφουν και στο ταμπελάκι τους, τόσο για 50ΗΖ όσο και για 60ΗΖ. Αυτό όμως συμβαίνει για μικρής ισχύος κινητήρες. Οι μεγάλοι κινητήρες είναι κατασκευασμένοι για μια μόνο συχνότητα.

Μια άλλη διαφορά είναι στην ποιότητα ισχύος. Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα τόσο πιο εύκολη είναι η εξάλλειψη των αρμονικών με τη χρήση φίλτρων.

Είναι καλύτερα τα 50ΗΖ από τα 60 ΗΖ?

Από μια συνολική άποψη δεν μπορούμε να πούμε ποια συχνότητα είναι καλύτερη. Η διαφορά εξάλλου δεν είναι μεγάλη και είναι αποτέλεσμα των δύο προτύπων παροχής ενέργειας.