«La electricidad es uno de los pilares fundamentales de nuestra vida moderna, pero ¿alguna vez te has preguntado por qué la frecuencia de corriente alterna en India es de 50 Hz, mientras que en Estados Unidos es de 60 Hz? Esta aparente pequeña diferencia puede tener un gran impacto en nuestra vida diaria. En este artículo, exploraremos las razones detrás de esta discrepancia y descubriremos cómo afecta a cada país en términos de tecnología, eficiencia energética y más. Prepárate para desentrañar el enigma de las frecuencias de corriente alterna en dos naciones tan distintas.»
En este artículo, discutiremos las razones importantes para usar un sistema de alimentación de CA de 50 Hz en la India en lugar de un sistema de alimentación de CA de 60 Hz en el A NOSOTROS.
Pero antes de eso, es importante comprender la frecuencia y por qué es tan importante en los sistemas de alimentación de CA.
Frecuencia se define como el número de ciclos de una señal repetida por unidad de tiempo, es decir
El número de ciclos de señal de CA medidos por segundo se llama Hercios (Hz). Por lo tanto, la unidad de medida de la frecuencia es Hertz (Hz).
La duración de un ciclo en una señal repetitiva se denomina periodo de tiempo de la señal Así, el período de tiempo es el recíproco de la frecuencia de la señal, es decir
Por ejemplo, si una señal sinusoidal en el sistema de CA completa 50 ciclos por segundo, entonces la frecuencia de la señal es de 50 Hz y el período de tiempo es de 20 milisegundos.
¿Qué es un sistema de CA de 50 Hz?
Se dice que un sistema de suministro de energía es un Sistema de CA de 50 Hz cuando la forma de onda de la corriente o voltaje completa 50 ciclos en un segundo. Esto significa que la forma de onda de la corriente o el voltaje cambia su dirección alternativamente 50 veces en un segundo. El sistema de CA de 50 Hz es muy popular en la India. En India, la energía de CA que tiene una forma de onda sinusoidal se genera y transmite a 50 Hz.
¿Qué es un sistema de CA de 60 Hz?
Se dice que un sistema de suministro de energía es un Sistema de CA de 60 Hz cuando la forma de onda de la corriente o voltaje completa 60 ciclos por segundo. En este sistema, la forma de onda de la corriente o voltaje cambia su dirección alternativamente 60 veces en un segundo. El sistema de CA de 60 Hz se usa ampliamente en los EE. UU. En los EE. UU., la energía de CA que tiene una forma de onda sinusoidal se genera y transmite a 60 Hz.
Razón de uso del suministro de 50 Hz en India y 60 Hz en EE. UU.
Ahora, analicemos todas las razones posibles por las que se usa un sistema de suministro de energía de 50 Hz en la India y un sistema de suministro de energía de 60 Hz en los EE. UU.
En India, cuando los británicos gobernaban India, eligieron un sistema de alimentación de CA de 50 Hz y lo implementaron a gran escala. Por otro lado, EE. UU. implementó su sistema eléctrico y desarrolló un aparato para operar a 60 Hz. Después de un largo período de tiempo, cuando examinaron sus sistemas de energía, se volvió bastante difícil cambiar la frecuencia de operación debido a la gran escala del sistema y los dispositivos. Es la razón más fundamental detrás del uso de un sistema de suministro de 50 Hz en India y 60 Hz en los EE. UU.
Ventaja de un sistema de energía de 50 Hz sobre un sistema de energía de 60 Hz
1. Reducción de pérdidas de potencia constante:
En cualquier máquina eléctrica de CA, la pérdida de potencia debido a la histéresis y la corriente de Foucault se considera la pérdida constante. Tanto la pérdida por histéresis como la pérdida por corrientes de Foucault son pérdidas dependientes de la frecuencia. La pérdida por corrientes de Foucault es directamente proporcional a la frecuencia de alimentación y la pérdida por histéresis es directamente proporcional al cuadrado de la frecuencia de alimentación. Por lo tanto, las pérdidas constantes disminuyen con una disminución en la frecuencia de suministro. Por lo tanto, la eficiencia de la máquina aumenta con una disminución en la frecuencia de suministro.
2. Reducción de Impedancia y Pérdidas de la Línea de Transmisión:
Una línea de transmisión práctica tiene tres parámetros importantes: resistencia de línea, inductancia de línea y capacitancia de línea. La inductancia y la capacitancia de la línea generan la reactancia de la línea, que es una función de la frecuencia de la potencia que se transmite a través de la línea. Por lo tanto, la reactancia de línea disminuye con una disminución en la frecuencia de suministro.
La pérdida de potencia en la línea de transmisión está dada por,
Si consideramos solo el efecto inductivo, entonces
Por lo tanto, a partir de la ecuación anterior, está claro que la reducción de la frecuencia de alimentación reduce la impedancia en la trayectoria de la corriente a través de la línea de transmisión. Por lo tanto, reduce la pérdida de potencia variable (I2Z).
El aumento en el voltaje de suministro en el lado de la red eléctrica disminuye la corriente. La disminución de la corriente provoca una menor pérdida de potencia en transmisión y distribución. La pérdida de potencia es proporcional al cuadrado de la corriente. Por lo tanto, si aumentamos el voltaje de 110 V a 220 V, la corriente se reducirá a la mitad y la pérdida de potencia será 1/4 con un sistema de 220 voltios. Por lo tanto, la pérdida de línea se reduce con un aumento en el voltaje.
3. La Frecuencia Reducida Aumenta la Capacidad de Generación de Energía:
La reducción de la frecuencia del sistema reduce el consumo de energía auxiliar. Como sabemos, la disminución de la frecuencia de suministro disminuye las pérdidas de la planta y, por lo tanto, reduce el consumo de energía auxiliar en el sistema. En consecuencia, la capacidad de generación de energía se incrementa debido a una reducción en la frecuencia del sistema.
4. Reducción en el tamaño del conductor:
La reducción en la frecuencia del sistema disminuye la impedancia de la línea de transmisión. Por lo tanto, la capacidad de carga de corriente de la línea aumenta y, por lo tanto, necesitamos un conductor de menor tamaño para la transmisión de energía. Por lo tanto, la reducción de la frecuencia de suministro reduce el tamaño del conductor en la línea de transmisión.
5. Costo de aislamiento reducido:
Cuando aumenta la frecuencia de la energía generada por un alternador, también aumenta el voltaje de salida. Por lo tanto, requiere más aislamiento y un alto costo de aislamiento. Como sabemos, para un alternador,
También,
6. Reducción de vibraciones en máquinas:
Las máquinas que funcionan a frecuencias más bajas dan menos vibraciones. En una máquina eléctrica, la principal causa de las vibraciones son los armónicos y la alternancia en la alimentación.
7. Pérdida corona reducida:
La pérdida de corona eléctrica depende de la frecuencia del sistema. La pérdida de corona se puede calcular utilizando la siguiente fórmula matemática.
Por lo tanto,
Por lo tanto, la reducción en la frecuencia de suministro reduce la pérdida de corona en la línea. Por lo tanto, un sistema de 50 Hz tiene menos pérdida de corona en comparación con un sistema de 60 Hz.
8. Aumento de la Velocidad de la Máquina
La velocidad del motor de inducción y las máquinas síncronas es proporcional a la frecuencia de suministro. La velocidad de la máquina es;
Por lo tanto, las partes de la máquina deben diseñarse para una mayor velocidad si usamos un sistema de suministro de energía de 60 Hz.
Desventajas del sistema de suministro de 50 Hz
Como se discutió anteriormente, un sistema de suministro de 50 Hz tiene varias ventajas, pero también tiene algunas desventajas, que son.
- La frecuencia de alimentación reducida aumenta el tamaño de las máquinas eléctricas. Lo que a su vez aumenta el costo y el área requerida para la instalación.
- La clasificación de voltaje estándar del sistema de 50 Hz es de 230 V por fase y el voltaje estándar del sistema de 60 Hz es de 110 V. Por lo tanto, el voltaje más alto tiene más problemas de seguridad eléctrica contra descargas eléctricas.