لماذا يتم استخدام التردد 50 هرتز في الدول الأوروبية والآسيوية ، بينما تستخدم الدول الأمريكية التردد 60 هرتز؟ ما هو اساس المعيار؟ ما هي مزايا وعيوب التردد 50 هرتز و التردد 60 هرتز؟ بالإضافة إلى ذلك ، لماذا يستخدم في المطارات والطائرة والسفن تردد 400 هرتز؟
في الواقع ، لا يوجد فرق كبير بين 50 هرتز و 60 هرتز ، فقط تختلف سرعة المولدات واختيار أي من الترددين في بلد ليس مشكلة علما" ان اليابان تستخدم الترددين .التيار المتناوب هو تيار يغير اتجاهه دوريا" والدورة هي موجة التيار الذي يغير اتجاهه مرة واحدة وعدد الدورات في ثانية واحدة يسمى التردد ، ووحدة التردد هي الهرتز تخليدا" لمساهمة الفيزيائي الألماني هاينريش رودولف هرتز في هذا الموضوع ...
تردد التيار المتناوب 50 هرتز ، يعني ان الموجة تتكرر في ثانية واحدة 50 مرة وتغير اتجاهها 100مرة في الثانية. اما تردد 60هرتز ، يعني ان الموجة تتكرر في ثانية واحدة 60 مرة وتغير اتجاهها 120مرة في الثانية.
عند زوج واحد من الاقطاب فان سرعة دوران المولدات المتزامنة ذات التردد50 هرتز هي 3000 دورة في الدقيقة ، إذا كان التردد 100 هرتز ، فستكون السرعة المتزامنة 6000 دورة في الدقيقة. هذه السرعة العالية تجلب الكثير من المشاكل لتصنيع وتشغيل المولدات ، خاصة أن الدوار سريع جدًا مما سيحد من قدرة المولد بشكل كبير. في التطبيقات العملية ، سيؤدي التردد العالي إلى زيادة المفاعلة ، والضياعات ، وزيادة الطاقة الردية ، وفي المحركات سوف ينخفض التيار بشكل كبير ، وستنخفض عزم الدوران بشكل واضح ، وهذا ليس له أي فائدة. بالإضافة إلى ذلك ، إذا كنت تستخدم ترددًا أقل مثل 30 هرتز في المحولة ، فإن كفاءة المحولة ستكون منخفضة جدًا.
التردد في نظام الطاقة الحديث هو تردد الجهد الأساسي الجيبي الناتج عن المولد المتزامن. التردد هو معلمة التشغيل الموحدة في نظام الطاقة بأكمله. لنظام الطاقة تردد واحد فقط. تستخدم معظم الدول الآسيوية والأوروبية تردد 50 هرتز . تستخدم الدول الأمريكية 60 هرتز . تسمح معظم البلدان بانحراف التردد بين ± 0.1 ~ 0.3 هرتز. المبدأ المتبع في الصين هو أن لا يتجاوز انحراف التردد ± 0.2 هرتز للانظمة ذات استطاعة التوليد المساوية والاعلى من 3000 ميغاوات اما أنظمة الطاقة الأقل من 3000 ميغاوات فهي ± 0.5 هرتز.
يعتمد الاختلاف ا في تردد الشبكة على عادات الحساب المختلفة .ففي أمريكا كانت أداة الحساب هي نظام الأرقام الثنائي ولسهولة الحساب استخدموا 60 هرتز. وفي بقية الدول كانت تستخدم شبكات الطاقة الحساب العشري وبالتالي 50 هرتز أكثر ملاءمة .
يتطلب استخدام التجهيزات الكهربائية في الطائرات والسفن ان تكون باحجام صغيرة واوزان خفيفة ، والطريقة الوحيدة هي زيادة التردد ، لذلك تم اختيار التردد 400 هرتز ، ، وتستخدم الجيوش ترددات أعلى في بعض التجهيزات . كما ان الطائرات لديها الكثير من آلات التيار المستمر ، ويفيد التردد العالي في تخفيض عامل التموج للموجة المقومة .
الحد العملي لاستخدام التردد العالي في توليد واستهلاك الكهرباء هو حوالي 400 هرتز أعلى من ذلك ستصبح المكونات المغناطيسية مقصورة على نوعية محددة للحد من الخسائر. وستكون هناك مشكلات مع المحرك الرئيسي أو مع التداخل مع مجالات الاتصال VHF / UHF
في نظام صغير مثل الطائرات تعطى الأولوية الى التجهيزات التي تقلل من وزن النظام ، لذلك فان تردد أعلى مثل 400 هرتز محدود بالضياعات يمكن زيادة الطاقة اللازمة إما عن طريق زيادة عزم الدوران / السرعة ، ولكن زيادة عزم الدوران يتطلب حجمًا أعلى ... لذلك تعمل المولدات هنا عند عدد قليل من الدورات في الدقيقة طبعا باستخدام علب سرعة منخفضة الحجم .
إن توزيع الطاقة بتردد 400 هرتز يكون عرضة لمزيد من الضياعات أثناء النقل بسبب معاوقة الكابلاتimpedance و تاثير الظاهرة القشرية وظاهرة التجاور وما إلى ذلك. ولحسن الحظ ، فإن مسافة الكبلات يتم تشغيلها على متن الطائرة قصير نسبيا" ومحدود .
يوفرالتردد 400هرتز مزيدًا من الأمان في سهولة إطفاء القوس الكهربائي في الكونتاكتورات والقواطع مما يسمح باستخدام احجام اقل من القواطع والكونتاكتورات
عند تقويم موجة بتردد 400 هرتز للحصول على موجة مستمرة DC ستكون الموجة الناتجة افضل فيما لو كان التردد اقل وبالتالي مكثفات تنعيم اصغر حجما"
يرجع سبب عدم استخدام 100Hz أو 120Hz في نقل الطاقة إلى كون ذلك التردد عالي ويؤدي الى صعوبة في النقل ، ومن ناحية اخرى ، من غير المستحسن زيادة سرعة أو أقطاب المولدات والمحركات الكهربائية .
وبالنسبة لنقل الطاقة بتردد 400 هرتز للمسافات الطويلة ، يحتاج المستخدم إلى تنظيم مسافة الإرسال وطريقته قبل استخدام مولدة 400 هرتز.