Системный оператор единой энергетической системы. Стандарты напряжения в России Почему 50 гц

Бытовая техника из Кореи или любая другая техника зарубежного производства нередко бывает предназначена для работы от электрической сети, частота переменного тока в которой составляет 60 Гц. Естественно, у владельцев таких приборов возникает резонный вопрос – можно ли их использовать в России или других странах с частотой питающей сети 50 Гц? Ответ прост, как таблица умножения: можно! Но с учетом, что техника рассчитана на питание от сети с напряжением 220-230 Вольт. Например, если на шильдике соковыжималки из Кореи указана рабочая частота 60 Гц, а напряжение 220-230V, то прибор будет исправно работать.

Откуда они вообще взялись?

Электрифицироваться мир начал в конце XIX-го – начале XX-го веков. В Америке у ее истоков стояли Эдисон и Вестингауз, Европу «приучали» к электроэнергетике в основном инженеры немецкой компании «Сименс». Стандартные частоты 50 и 60 Гц были выбраны, в общем-то, относительно случайно из диапазона 40...60 Гц. Вот границы диапазона были выбраны не случайно: при частоте ниже 40 Герц не могли работать дуговые лампы, бывшие в то время основным электрическим источником искусственного освещения, а при частоте выше 60 Гц – не работали асинхронные электродвигатели конструкции Николы Теслы, наиболее распространенные в тот период...

В Европе был выбран стандарт 50 Гц («золотая середина»!), у американцев прижился стандарт 60 Гц – на этой частоте стабильнее работали дуговые лампы. Прошло больше века, дуговые лампы стали раритетом, а стандарты остались – и на работоспособности электрооборудования эта разница в 10 Гц практически не отражается. Гораздо важнее напряжение в электрической сети – во многих странах оно примерно вдвое ниже, чем в России! А частота... в Японии, например, в трети префектур установлен стандарт 60Гц, в оставшихся двух третях – стандарт 50 Гц.

Можно? Можно!

Можно смело утверждать, что от частоты питающей электросети работоспособность бытовой техники не зависит. С точки зрения физики вообще и электротехники – в частности, это вполне очевидно: у вала 60-герцового электромотора переменного тока, подключенного к сети 50 Гц, частота вращения уменьшится всего на несколько процентов; незначительно снизиться мощность самого электродвигателя. Иными словами, он станет работать в щадящем режиме – в тех же, например, шнековых соковыжималках холодного отжима это только к лучшему.

В приборах с двигателями постоянного тока частота питающей сети вообще не играет никакой роли – установленные в блоке питания выпрямительные диоды справляются с напряжением любой формы и «герцовости». Возникающая из-за изменения частоты питающей сети разность величин выпрямленных напряжений будет просто мизерной; к тому же, выпрямленное напряжение обычно стабилизируется электронной «начинкой» прибора.

Все вышесказанное абсолютно справедливо и для бытовой техники, имеющей встроенный или внешний импульсный блок питания. Еще проще дело обстоит, если в состав блока питания входит обычный понижающий трансформатор – его выходные характеристики от изменения частоты напряжения в первичной обмотке изменяются незначительно. Работоспособность еще одного типа приборов – нагревательных – вообще не зависит от частоты питающей электрической сети, для таких устройств куда большее значение имеет величина сетевого напряжения...

Можно! Только... внимательно!

Приборы, спроектированные для питания от сети с частотой 60 Гц, можно смело включать в электросеть с частотой 50 Гц. Это, кстати, подтверждается одним не слишком известным фактом: если вскрыть какой-нибудь достаточно старый прибор с электромотором – пылесос, фен, миксер, соковыжималку холодного отжима – и внимательно прочитать надписи на шильдике двигателя, можно увидеть: «частота питающей сети... 50-60 Гц»! Частота 60 Гц используется в технике из Кореи, США, Японии и некторых других стран. Поэтому если вы заказали, к примеру, соковыжималку из Кореи, то теперь вы знаете, что хоть её рабочая частота и отличается от наших сетей, подключать прибор можно!

Справедливости ради нужно отметить, что есть все же тип электроприборов, которые в отечественную электросеть лучше не включать – это электрооборудование, в котором используется однофазный асинхронный двигатель. И дело тут даже не в том, что у таких электромоторов скорость вращения зависит не от частоты питающей сети, а от приложенной к валу нагрузки - дело в том, что из-за принципа своей работы асинхронные электродвигатели очень чувствительны к частоте сети при пуске. Рассчитанный на 60 Гц «асинхронник» при 50 Гц просто не запустится... К прмиеру, та же соковыжималка из Кореи может иметь те же 60 Гц в своих характеристиках, но если у неё отличается тип двигателя, то будьте готовы к тому, что прибор не включится. То же самое касается и любой техники из Кореи, Японии, США.

Вот на что ещё обязательно нужно обращать внимание при выборе техники из Кореи, Японии, Тайваня, США и ряда других стран – на требования к величине питающего напряжения! Во многих странах, производящих технику (Корея, Япония и т.д.), электросети имеют рабочее напряжение 110 В, а не 220, как у нас. Включить прибор, рассчитанный на 110 В, без переходного трансформатора можно только один раз – первый и последний... в лучшем случае аппарат «перегорит», в худшем – взорвется прямо в руках! Поэтому сли соковыжималка из Кореи или другой страны, и имеет рабочее напряжение по своим характеристикам 110V, то такой прибор для наших сетей не годится. Выбирая соковыжималку холодного отжима, обращайте внимание на рабочее напряжение прибора - оно должно быть 220V!

Что значит 50 Гц?

Пятьдесят Герц означает, что прибор рассчитан на работу от переменного тока частотой 50 Гц. То есть он изменяется от нуля до полного напряжения в обе стороны пятьдесят раз в секунду. Дело в том, что принятая в Европе частота промышленного переменного тока в 50 Гц - не универсальна и в других частях света частота промышленного тока другая! В США, например, 60 Гц. А если другая частота, то прибор, в котором есть электромотор, может сгореть - так как от частоты переменного тока напрямую зависит частота вращения синхронного электродвигателя переменного тока. Также, если в приборе есть трансформатор, то ток в нм будет преобразовываться неправильно, хотя входное напряжение будет тем, на которое рассчитан прибор, но после прохождения через внутренний трансформатор пониженные (или повышенные) напряжения будут другими.

В России частота промышленного тока в сети 50 Гц, на не и нужно покупать бытовую технику.

Герц - это единица измерения частоты периодического процесса. То есть если есть какая-то величина, которая вс время меняется туда-сюда (по фигу какая - напряжение, координата, проекция вектора скорости, концентрация вещества в растворе, число особей в популяции...), то для не можно ввести понятие частоты. То есть сколько таких изменений туда и потом обратно происходит в единицу времени. В секунду, или в минуту, или хоть в год, но в физике принято относить к секунде. И если за 1 секунду происходит 50 таких изменений туда и потом обратно к исходному значению (любому исходному значению - то есть какое бы мгновенное значение переменной величины мы ни взяли, мы с гарантией будет возвращаться именно к этому значению через равные промежутки времени), то частота равна 50 колебаниям в секунду, или 50 герцам.

В сети с такой частотой меняется знак напряжения. Форма напряжения соответствует синусу. так что если в розетку воткнуть осциллограф, на его экране будет нарисована синусоида амплитудой примерно 310 вольт (да-да! Амплитуда там вовсе не 220...), и если цена деления экрана 1 секунда, то на каждую клеточку придтся 50 периодов этой синусоиды.

Почему на некоторых приборах это пишут: потому что точность показаний, в зависимости от типа измерительной системы, может зависеть от частоты. Может и не зависеть, но может и зависеть. И обозначение 50 Гц (или, в международном обозначении этой единицы, 50 Hz) означает, что вот при такой частоте сети гарантируется паспортная точность прибора.

Цифра 50Гц на обозначениях электрических приборов означает, что для их работы необходимо использовать напряжение сети переменного тока частотой 50Гц. Переменным электрическим током называется периодический процесс который изменяется по величине и направлению по синусоидальному закону. Для любого периодического процесса главной характеристикой является частота процесса. Частота определяет количество колебаний в единицу времени. Системной единицей частоты является 1 Герц - одно колебание в секунду. Таким образом значение 50 Гц означает, что за одну секунду направление и величина тока поменяется 50 раз. Такой стандарт напряжения сети принят в нашей стране и многих других. Существуют сети 60Гц, 400Гц.

В бытовых электросетях используется переменный ток. Переменный ток, это когда периодически меняется полярность. Частота 50 или 60 герц, указывает на то, что полярность тока меняется соответствующее количество раз в секунду. Эта частота выбрана не случайно и она является единым стандартом в мире сегодня. На этой частоте оптимальны потери от сопротивления проводов. Вся аппаратура рассчитана на питание от переменного тока этой частоты. Если вдруг изменится частота, то аппаратура перестанет работать, а электродвигатели просто сгорят. Раньше важно было и напряжение в 220 вольт, но сегодня все рассчитано на больший разброс по напряжению. Но частота не должна выходить за пределы от 50 до 60 герц.

Это частота. 1 Гц - 1 раз в секунду. 50 Гц - 50 раз в секунду, именно с такой частотой меняет направление переменный ток в российских розетках. В США - другие стандарты, там 60 Гц частота сети. Это не лучше и не хуже, просто другая.

А ещ 50 Гц - это низкий такой, басовый звук. Через динамики ноутбука или дешевые наушники - не услышать.

Это частота. Частота звука)Частота колебательной системы.

Это говорит о том, что данные приборы необходимо включать в розетку с напряжением частоты в 50 Герц. Вообщем в стандартную квартирную розетку. 50 Герц - это частота, с которой в розетке меняется переменный ток.

Это значит, что электроприбор рассчитан на электричество с колебаниями 50 000 раз в секунду.

Так сколько раз появляется + на одном из двух проводах за одну секунду при 50 герцах? 50 или 25 раз?

Гц (Герц)
В Герцах измеряется частота, обозначается буквой «F» (число наступления какого-либо события за секунду). Ну, например, пульс человека 60 ударов в минуту, значит, частота с которой бьется сердце F=60/60=1 Гц. Виниловая пластинка при проигрывании делает 33 оборота в минуту - F=33/60=0,55 Гц. Частота обновления экрана монитора с ЭЛТ составляет 200 Гц, значит электронный пучок «пробегает» экран 200 раз в секунду.

Применительно к энергетике под частотой понимают частоту переменного электрического тока в энергосистеме. Или еще говорят «промышленная частота». У нас и в Европе частота 50 Гц. В США и Японии 60 Гц. Что это значит? Это значит, 50 раз в секунду электрический ток течет с возрастанием-убыванием (по синусоиде) в одну сторону, 50 раз в другую. Несколько слов, почему промышленная частота именно 50 или 60 Гц. Просто частота у тока появляется из-за вращения ротора генератора. Если увеличивать частоту вращения ротора (и соответственно частоту в энергосистеме), нужно делать конструкцию генератора более прочной. А увеличивать прочность до бесконечности нельзя, у любых конструкционных материалов есть предел. Короче 50-60 Гц это равновесие многих технических ограничений.

Когда с частотой проблем нет, нет и упоминаний в журналистских материалах об этой величине. Но так может быть далеко не всегда. К чему может привести отклонение частоты от номинала (у нас 50 Гц)? К серьезной аварии! Когда частота выше номинальных 50 Гц, на вращающийся ротор генератора и турбины действуют центробежные силы большей величины, чем заложено в их конструкции. Это может привести к их разрушению. Конечно, есть автоматика. Если F достигнет значения 55 Гц, агрегат автоматически отключится от сети, чтобы не допустить повреждений. Если частота ниже 50 Гц, происходит снижение производительности всех электрических двигателей (снижение частоты их вращения), подключенных к энергосистеме - и тех которые обеспечивают работу эскалаторов в супермаркете, и тех, которые вращают конвейерную ленту на заводе, и тех, которые обеспечивают технологический процесс производства электроэнергии на электростанциях. Последнее - самое опасное. Снижается частота, снижается выработка электроэнергии, что приводит к еще большему снижению частоты, в результате - электростанции могут просто «встать на ноль» (если частота снизится до 45 Гц), это полное погашение, как говорится blackout. Конечно, и здесь есть автоматика. Чтобы не допустить глубокого снижения частоты автоматически отключается часть потребителей, в том числе «бытовых». Вышеописанное это конечно крайние случаи аварий. Но частота может отклоняться и на меньшие величины. Это тоже плохо. И в энергосистеме предусмотрены автоматики, позволяющие этого избежать. Вот я немного расписал, как это работает, кому интересно, читайте.

Еще немного теории (терпите, раз уж до сюда дошли). Частота в системе, значением ровно 50 Гц может быть только в одном случае - если в каждый момент времени генерируется ровно столько активной мощности, сколько потребляется. При нарушении этого баланса, частоту «уводит» в одну или другую сторону, а это ведет к аварии. Представьте себе любое другое предприятие (мебельную фабрику, хлебопекарню, автомобильный завод) и ту же задачу - каждую долю секунды производить ровно столько продукции, сколько необходимо потребителям. Вот видите, какое сложное у энергетиков производство. Что здесь интересного - если частота выше 50 Гц, значит, генераторы вырабатывают мощность большую, чем мощность всех потребителей, ну это лечится просто - снижается выработка на электростанциях, да и все. Если частота ниже 50 Гц - мощность потребления больше, чем генерируемая мощность. И если частота все время ниже 50 Гц, значит в энергосистеме дефицит мощности. Не построили вовремя электростанций - это большая проблема.

Сегодня качественную частоту 50 Гц нам обеспечивает Россия. Именно там находятся быстродействующие регуляторы частоты с воздействием на российские станции. Когда вы включаете утюг, где-то далеко в России генератор загружается на дополнительных 1,5 кВт, и наоборот (это немного упрощенно, но по большей части так). Ни в ЕЭС Казахстана, ни в энергосистемах Центральной Азии, на сегодняшний день, нет систем, позволяющих держать частоту «в струнку» на уровне 50 Гц. Если мы отделимся от России (электрически), частота у нас будет «гулять», а это очень плохо.

И еще одно - частота это глобальный фактор. Она одинакова везде в энергосистеме. И в Казахстане и по всей России (той части, что входит в ЕЭС) она одинакова в один и тот же момент времени. Если в какой-то части частота стала другой, значит эта часть электрически отсоединилась (из-за аварии или по другим причинам) и работает от основной энергосистемы изолировано.

Только не говорите мне: «Папа, а с кем это ты сейчас разговаривал?». Шучу, конечно:) Идем дальше.

ЕЭС - Единая Электроэнергетическая система. Это совокупность электростанций, подстанций и линий электропередачи, связанные единым общим технологическим режимом работы. Короче, все, что работает «параллельно» и взаимосвязано (все, что соединено между собой линиями электропередачи) составляет ЕЭС. И хотя есть ЕЭС Казахстана и есть ЕЭС России, на самом деле это больше политическое деление, «электрически» все это одна энергосистема, которая раньше называлось ЕЭС СССР. А вот, например энергосистема Австралии в нашу ЕЭС не входит, поскольку не связана с нами линиями электропередачи.

КЛ - кабельная линия электропередачи - под землей прокладывается кабель, конечно с мощной изоляцией. По стоимости КЛ намного дороже ВЛ, поэтому в СССР, было принято прокладывать КЛ только внутри населенных пунктов, чтобы не уродовать внешний вид. Такой дикости, как в других странах, когда все кишки по улицам размотаны, у нас не встретишь.

Самая первая кабельная линия была предназначена не для передачи электроэнергии, а для передачи сигналов. В 1843 году конгресс США объявил тендер на постройку экспериментальной телеграфной линии, который выиграл Морзе (известный нам по «азбуке Морзе»), так вот линию решили прокладывать под землей. Однако, из-за того, что компаньон Морзе решил сэкономить на изоляции для проводов, вместо линии получилось одно сплошное короткое замыкание (такие ситуации случаются и сегодня, когда коммерсанты начинают управлять технарями). А денег уже было потрачено более чем достаточно. Инженер Корнелл, участвующий в проекте предложил такой выход из ситуации - расставить вдоль трассы столбы, и развесить прямо на этих столбах оголенные телеграфные провода, используя в качестве изоляторов горлышки от стеклянных бутылок. Так появилась воздушная телеграфная линия, электрическая ВЛ - практически ее копия, причем даже сегодня принципиально конструкция не изменилась.

ВЛ - воздушная линия электропередачи. Служит для передачи электроэнергии по проводам, которые подвешены к опоре посредством изоляторов. Чем выше рабочее напряжение ВЛ, тем выше опоры и больше количество изоляторов в гирлянде. На ВЛ-6,10 кВ всего один изолятор, на ВЛ-35 кВ - 2 изолятора, на ВЛ-110 кВ - 6 изоляторов, ВЛ-220 кВ - 12 изоляторов, ВЛ-500 кВ - 24 изолятора, так что по внешнему виду не трудно определить рабочее напряжение ВЛ.

ГЭС - гидроэлектрическая станция (еще может расшифровываться как гидравлическая электростанция, старайтесь не употреблять просторечное «гидростанция» - на мой взгляд, звучит пошловато). ГЭС - это электростанция, на которой электроэнергию получают преобразованием энергии воды (поток воды крутит турбину). Крупных ГЭС в Казахстане не много. Если сравнивать по мощности, то все ГЭС составят не более 10% от всех генерирующих мощностей в ЕЭС. Это плохо. Для того чтобы энергосистема была самодостаточной, необходимо иметь хотя бы 20-30% ГЭС в системе, но что поделаешь - водных ресурсов маловато. Достоинство ГЭС - высокая маневренность. Такие станции могут быстро набрать нагрузку и также быстро ее сбрасывать (это необходимо для точного регулирования частоты на уровне 50 Гц). Какие у нас есть ГЭС?

«Каким должно быть напряжение в розетке домашней электросети?» – на этот вопрос большинство ошибочно ответит: «220 Вольт». Не многие знают, что введённый в 2015 году ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009) устанавливает на территории Российской Федерации величину стандартного бытового напряжения не 220 В, а 230 В. В данной статье мы сделаем небольшой экскурс в историю электрического напряжения в России и выясним с чем связан переход к новой норме.

В СССР вплоть до 60-х годов XX века эталоном бытового напряжения считались 127 В. Это значение обязано своим появлением талантливому инженеру русско-польского происхождения Михаилу Доливо-Добровоольскому, разработавшему в конце XIX века трёхфазную систему передачи и распределения переменного тока, отличную от ранее предложенной Николой Тесла – двухфазной. Изначально в трехфазной системе Добровольского линейное напряжение (между двумя фазными проводниками) составляло 220 В. Фазное напряжение (между нейтральным и фазным проводником), которое мы используем в бытовых целях, меньше линейного на «корень из трёх» – соответственно для данного случая получаем указанные 127 В:

Дальнейшие развитие электротехники и появление новых электроизоляционных материалов привели к повышению указанных значений: сначала в Германии, а затем и во всей Европе был принят стандарт 380 В – для линейного напряжения и 220 В – для фазного (бытового). Сделано это было с целью экономии – при росте напряжения (с сохранением установленной мощности) в цепи снижается сила тока, что позволило использовать проводники с меньшей площадью сечения и сократить потери в кабельных линиях.

В Советском Союзе, несмотря на наличие прогрессивного стандарта 220/380 В, при реализации плана массовой электрификации, строили сети переменного тока преимущественно по устаревшей методике – на 127/220 В. Первые попытки перейти на напряжение европейского образца были предприняты в нашей стране ещё в 30-х годах XX века. Однако массовый переход был начат лишь в послевоенное время, его причиной стала возрастающая нагрузка на энергосистему, которая поставила инженеров перед выбором – либо увеличивать толщину кабельных линий, либо повышать номинальное напряжение. В итоге остановились на втором варианте. Определённую роль в этом сыграл не только фактор экономии материалов, но и привлечение к работе немецких специалистов, имевших прикладной опыт использования электрической энергии с напряжением 220/380 В.

Переход растянулся на десятилетия: новые подстанции строили уже под номинал 220/380 В, а большинство старых переводили лишь после плановой замены отслуживших свой срок трансформаторов. Поэтому в СССР долгое время параллельно сосуществовали два стандарта для сетей общего пользования – 127/220 В и 220/380 В. Окончательное переключение на 220 В некоторых однофазных потребителей, по свидетельствам очевидцев, произошло только в конце 80-х - начале 90-х годов.

Потребление электрического тока постоянно росло и в конце ХХ века в Европе было принято решение о дальнейшем увеличении номинальных напряжений в трехфазной системе переменного тока: линейного с 380 В до 400 В и, как следствие, фазного с 220 В до 230 В. Это позволило повысить пропускную способность существующих цепей питания и избежать массовой прокладки новых кабельных линий.

В целях унификации параметров электрических сетей новые общеевропейские стандарты были предложены Международной электротехнической комиссией и другим странам мира. Российская Федерация согласилась их принять и разработала ГОСТ 29322-92, предписывающий электроснабжающим организациям перейти на 230 В к 2003 году. ГОСТ 29322-2014, как уже выше упоминалось, устанавливает значение номинального напряжения между фазой и нейтралью в трехфазной четырехпроводной или трехпроводной системе равным 230 В, однако допускает применение и систем с 220 В.

Стоит отметить, что не все страны перешли на общий стандарт напряжения. Например, в США установленное напряжение однофазной бытовой сети – 120 В, при этом к большинству жилых домов подводятся не фаза и нейтраль, а нейтраль и две фазы, позволяющие в случае необходимости запитать мощных потребителей линейным напряжением. Кроме того, в Соединённых Штатах отлична и частота – 60 Гц, в то время как общеевропейский стандарт – 50 Гц.

Вернёмся к отечественным электросетям. Пятипроцентное изменение их номинала не должно сказаться на функционировании привычных бытовых электроприборов, так как они имеют определённый диапазон допустимых значений питающего напряжения. Обе величины – 220 и 230 В, в большинстве случаев, входят в этот диапазон. Однако определённые трудности при переходе на европейские стандарты всё-таки могут возникнуть. Они, в первую очередь, коснутся работы осветительного оборудования с лампами накаливания, рассчитанными на 220 В. Увеличение входного напряжения вызовет перенакал вольфрамовой нити, что негативно скажется на её долговечности – такие лампы будут чаще перегорать. Поэтому покупателям следует быть внимательнее и выбирать электролампы, допускающие включение в сеть 230 В (номинальное напряжение обычно указывается в маркировке прибора).

В заключение следует сказать, что различные нештатные ситуации, возникающие в отечественных электросетях (резкие перепады напряжения или прекращение подачи электричества), представляют для электрооборудования намного большую опасность, чем плановый переход на европейские стандарты электропитания. Кроме того, энергоснабжающие компании часто не соблюдают требования к качеству электроэнергии, допуская сильные отклонения от установленных номинальных значений.

Защитить современную технику от пагубных влияний различных сетевых колебаний могут специальные устройства – стабилизаторы напряжения и источники бесперебойного питания. Группа компаний «Штиль» выпускает данное оборудование с различными значения выходного напряжения: 220 В, 230 В или 240 В.