Pourquoi les entreprises de services publics fournissent-elles à une fréquence de 50/60 Hz?

Je viens de constater que les sociétés de services publics dans le monde entier fournissent des utilisateurs domestiques à 50/60 Hz. Il aurait pu être sélectionné pour être 10 Hz, ou 100 Hz ... peu importe

Est-ce que 50/60 a été choisi au hasard? Existe-t-il une raison (efficacité, construction / contrôle plus facile, etc.) pour limiter la distribution nationale à 50/60 Hz?

En d'autres termes, si je concevais un système d'alimentation, pourquoi choisirais-je une fréquence de 50/60 Hz au lieu d'une autre fréquence?

60 Hz était le résultat de compromis d'ingénierie, faits ou influencés par Nicolai Tesla. Il a été l’un des premiers partisans de la distribution d’AC, comme proposé à Edison, qui souhaitait distribuer DC. Le compromis a à faire avec la taille des machines et des transformateurs nécessaires, qui deviennent plus petits à mesure que la fréquence augmente, et certaines pertes, qui augmentent avec la fréquence. Je me souviens avoir lu que la décision de choisir la fréquence 60 Hz avait été soigneusement étudiée.

50 Hz, par contre, était dû au marketing. Un fabricant allemand d’équipements de réseaux électriques souhaitait se distinguer et avait réussi à faire passer la fréquence de 50 Hz comme norme en Allemagne puis dans une grande partie de l’Europe. Cela signifiait qu'ils n'avaient pas à rivaliser avec l'équipement américain à 60 Hz. Le reste du monde a fini avec une fréquence de 60 ou 50 Hz, en fonction de la personne à qui ils ont acheté leur matériel et de leur lien économique avec l’Europe ou les États-Unis. Depuis que la Russie a adopté la norme européenne 50 Hz, le bloc soviétique est devenu un pays à 50 Hz.

Cela ressemble à ce que vous recherchez:

http://en.wikipedia.org/wiki/fr/fréquence

Au début de l'électrification, on utilisait tellement de fréquences qu'aucune valeur ne prévalait (Londres en 1918 avait 10 fréquences différentes). Au cours du XXe siècle, de plus en plus d'énergie a été produite à 60 Hz (Amérique du Nord) ou à 50 Hz (Europe et majeure partie de l'Asie). La normalisation a permis le commerce international d'équipements électriques. Beaucoup plus tard, l’utilisation de fréquences standard a permis l’interconnexion des réseaux électriques. Ce n'est qu'après la Seconde Guerre mondiale, avec l'avènement de biens de consommation électriques abordables, que des normes plus uniformes ont été adoptées.

En Grande-Bretagne, une fréquence standard de 50 Hz a été déclarée dès 1904, mais le développement a continué de façon significative à d'autres fréquences. [10] La mise en place du réseau national à partir de 1926 a imposé la normalisation des fréquences parmi les nombreux fournisseurs de services électriques interconnectés. La norme 50 Hz n’a été complètement établie qu’après la Seconde Guerre mondiale.

Vers 1900, les fabricants européens avaient généralement adopté la norme 50 Hz pour les nouvelles installations. Le VDE allemand dans la première norme pour les machines électriques et les transformateurs en 1902 recommandait des fréquences standard de 25 Hz et 50 Hz. VDE n'a pas vu beaucoup d'application de 25 Hz et l'a abandonnée de l'édition de 1914 de la norme. Les installations restantes à d'autres fréquences ont persisté jusque bien après la Seconde Guerre mondiale [9].

Outre la chronique d'Edward L Owen de 1997 citée par Rasmus Faber, il existe un autre bon article: "Les origines techniques de la fréquence 60 Hz comme fréquence AC standard en Amérique du Nord". IEEE Power Engineering Review, mars 1999, Paul Nixon, p. 35-37. L'article complet est derrière un paywall, mais ils affichent la première page sous la forme d'une image png, vers laquelle je vais créer un lien ci-dessous.

La section particulièrement intéressante ici est:

À la fin de 1889 et au début de 1890, les alternateurs à couplage direct entraient dans la phase expérimentale. Ces machines s'avéreraient beaucoup plus fiables que les générateurs à courroie, mais fonctionneraient à des vitesses beaucoup plus basses. Le besoin de fréquences de fonctionnement inférieures [supérieures à 133,3Hz] était évident, encore une fois dicté par des contraintes de construction et des contraintes mécaniques. Par exemple, un alternateur à entraînement direct par un moteur à 100 tr / min nécessiterait 160 pôles pour obtenir une fréquence de 133 1/3 Hz. Ce type de construction était considéré comme prohibitif. À peu près à la même époque, la Westinghouse Co. a mené une étude technique sur les caractéristiques de fonctionnement électrique des composants du système de l’époque et sur les éventuelles contraintes de construction du groupe électrogène, et a recommandé 200 alternances par minute (60Hz à 2 pôles) correspondaient à une fréquence aussi élevée que souhaitable pour les régimes du moteur, qui étaient alors possibles. 60Hz était en fait un compromis soigneusement choisi. On pensait que les hautes fréquences seraient meilleures pour les transformateurs existants, alors que les basses fréquences pourraient être meilleures pour les générateurs de type moteur. 60 Hz est apparu dans le commerce en 1890. Les premiers systèmes à 60 Hz, comme les systèmes à courant alternatif antérieurs (140, 133 1/3, 125 Hz), étaient tous monophasés.

En 1892, il existait un grand nombre de stations centrales à 60 Hz conçues par Westinghouse, et 60Hz avait repris une part de l’activité secteur des fréquences plus élevées.

_{(source: ieee.org )}

Nous avons donc essentiellement des compromis (transformateurs meilleurs à hautes fréquences par rapport aux machines électriques meilleurs à basses fréquences, ce qui est encore largement vrai aujourd'hui) conduisant à un compromis quelque peu arbitraire, puis à des effets de réseau renforçant les choix.

L’article d’Owen mentionne également que le sud de la Californie était à 50Hz jusqu’à ce que la conversion à 60Hz soit achevée en 1948. Au Japon, il n’a encore que la moitié des fréquences de 50Hz et 60Hz: Owen déclare "En 1895, AEG vendit un générateur à 50 Hz à la La moitié du Japon était sur la voie 50 Hz. Un peu plus d'un an plus tard, GE a vendu un générateur à 60 Hz à la compagnie d'électricité d'Osaka et la moitié ouest du Japon sur la voie à 60 Hz. " Au final, il semble qu’il s’agisse principalement d’inertie / effets de réseau - il est tout simplement trop pénible de modifier de grands projets d’infrastructure.

Depuis les origines de la fréquence de 60 Hz en tant que fréquence de puissance (IEEE Industry Applications Magazine, décembre 1997, rubrique "Histoire" de Edward L. Owen ):

"le choix était entre 50 et 60 Hz, et les deux étaient également adaptés aux besoins. Lorsque tous les facteurs étaient pris en compte, il n'y avait aucune raison impérieuse de choisir l'une ou l'autre fréquence. Enfin, il a été décidé de normaliser sur 60 Hz. on a estimé qu’il était moins susceptible de produire un léger scintillement gênant. "

Je pense que, après que Tesla ait remporté le combat AC / DC avec Edison, il a acquis beaucoup d’influence et a plus ou moins dicté la fréquence 60Hz aux États-Unis. Il avait également inventé le tube fluorescent à l'époque et le temps de désintégration du phosphore était probablement plus court à l'époque et avait plus de scintillement à 50Hz qui émet de la lumière à 2x ce taux.

Le VDE allemand a dominé les normes au début des années 1900 et l'Europe normalisée à 50 Hz après la Seconde Guerre mondiale, a déclaré Matt hier.

Il existe un autre système de transport sur le réseau électrique. Son appelé HVDC. Malheureusement, les exigences de calcul en amont étant ce qu’elles sont, la fréquence standard est aussi solide que Rubidium pour une utilisation future. Ils utilisent donc d’énormes inverseurs à tube à vide pour revenir en courant alternatif après une distribution longue distance.

Un autre exemple est celui des générateurs à fréquence variable sur les trains diesel qui ne doivent être stockés que dans des batteries afin que les moteurs de traction à courant continu puissent fonctionner à partir de ces batteries. C’est le moyen économique le plus efficace, car aucun lien à 50 ou 60Hz.

Les Russes et d’autres ont expérimenté des générateurs MagnetoHydroDynamic (MHD) sans parties mobiles ni champs> 1 T.

Dans certains cas, ces générateurs fonctionnent dans la plage de 4 à 6 kHz.

S'ils savaient comment distribuer le courant continu alternatif à haute tension à l'époque d'Edison, Tesla aurait perdu le combat qu'il avait remporté pour l'amélioration de l'efficacité de la montée en charge du transformateur et de la réduction des coûts de distribution, la fiabilité des moteurs à induction par rapport au type à balais, etc.

Le "taux de rafraîchissement" de l'œil humain, en soi, est exact autour de 60hz. Ce facteur a été déterminant dans le choix de la fréquence de la production d’énergie; Il est conçu pour avoir la fréquence la plus basse possible pour des raisons de faisabilité et a donc abouti à environ 60hz (50 dans différentes parties du monde).

Imaginez il y a 100 ans, le plus grand générateur de turbine à haute puissance que vous puissiez obtenir est de 250 tr / min avec 8 ou 16 pôles triphasés. Si vous le faites fonctionner trop vite, il résonnera et sera trop lent et inefficace. alors vous décidez de transmettre en utilisant AC au lieu de DC et vous vous retrouvez avec 25 Hz, puis 50 Hz dans un pays en pensant, si nous utilisons 60 Hz, toutes nos horloges seront plus précises.

Plus tard, IBM invente une horloge magnétique de resynchronisation automatisée qui va dans chaque salle de classe pour se synchroniser toutes les heures car ils utilisaient une alimentation de 60 Hz au lieu de 50 Hz il y a longtemps pour inventer les horloges. Sur la base de 60 HZ, mais l’Europe précise: peu importe la situation, les turbines sont meilleures à 250 tr / min et nous ne pouvons pas nous permettre de changer tout le monde en Europe si nous voulons partager le pouvoir. À part si plus d'une personne doit être d'accord, vous ne faites jamais une même réponse globale parfaite.

Je ne connais pas la réponse exacte, mais je peux en imaginer une basée sur l'historique et la probabilité des problèmes de coûts électromécaniques des grosses machines

et si vous souhaitez partager le pouvoir dans un réseau alternatif, il doit être synchrone avec 1 sur 10 ^ puissance et erreur de phase zéro, ce qui est plus difficile qu'il n'y paraît ... il existe donc des différences régionales basées sur de nombreux raisons ... Certains moyens de partager l’alimentation sur le réseau sont le courant continu haute tension, l’utilisation d’un groupe électrogène ou l’utilisation d’inverseurs synchrones HVDC avec correction de phase ...

si l’UE a 50 ans, l’Amérique du Nord 60 ans, le Japon à la fois et l’Afrique a des problèmes de synchronisation et de nombreuses pannes d’électricité. Ce qui vous dit, quoi que vous décidiez, ne le changez pas avec ceux pour lesquels vous avez besoin de vendre de l'électricité.

(Mon frère a beaucoup travaillé en Afrique et il m’a dit qu’une panne d’alimentation avait brûlé tous les appareils de sa maison, y compris les moteurs de réfrigérateur et les fournitures pour ordinateurs portables.