Thứ nhất, theo lịch sử để lại
Mình theo CNXH ở các nước Đông Âu nên dùng tần số 50Hz. Tần số 60Hz ở Mỹ và Nhật, chế tạo thiết bị với tần số 60Hz thì tốn kém vật liệu điện hơn.
Chỉ sau này mới theo Liên Xô. Thí dụ khoảng trước 1975, trong miền Nam sử dụng điện gia dụng 208V/127V, trung áp 15kV, 35 kV, cao áp 66kV, 220 kV. Sau mới thay đổi dần dần: mạng 208/127 nâng cấp lên thành mạng 380/220V. Mạng 66kV nâng cấp lên thành mạng 110 kV. Sau năm 75, rất nhiều nơi trong miền Nam vẫn theo tiêu chuẩn Pháp hoặc Mỹ, chứ không theo tiêu chuẩn Nga. Chẳng hạn độ rung vẫn tính theo mil hoặc inch/s, chứ không dùng μ m hoặc mm/s. Áp suất vẫn tính theo PSIG chứ không dùng bar hay kg/cm2. Phim chụp hình vẫn theo thang đo ASA chứ không theo thang DIN... Tuy nhiên tần số thì vẫn là 50Hz chứ không phải 60 Hz, vì vẫn phải kế thừa hệ thống ðiện cũ của Pháp để lại. Miền Bắc theo Liên Xô, nhưng vẫn phải kế thừa cái của Pháp để lại.
1. Tần số 50Hz hay 60 Hz mỗi một dải tần đều có những ưu và nhược điểm của nó tùy theo quan điểm của từng quốc gia mà người ta áp dụng. Theo mình dải tần từ 50Hz-60Hz là tần số phù hợp bởi vì :
- Tần số này vừa phải so với tốc độ quay của máy phát và số đôi cực, tần số này nếu tăng nhiều thì sẽ làm tăng tổn hao bậc cao và trong vật liệu tư, nhưng nếu giảm xuống nhiều thì các thiết bị chiếu sáng như đèn huỳnh quang sẽ rung vì thế tần số chỉ nằm trong khoảng 50, 60 hz. Từ xuất phát ban đầu như thế nên dải tần này được sử dụng cho đến nay. Việc chọn 50Hz; 60 Hz mà không phải 5; 52... là chỉ để tròn số.
- Tại sao Việt Nam sử dụng 50 Hz: Theo tôi là bởi hệ thống điện chúng ta có từ thời Pháp sử dụng 50Hz. Sau này thống nhất đất nước, các thiết bị điện và công nghệ đa số dùng đồ Liên Xô cũ có tần số 50Hz.
Ưu điểm của tần số 60 Hz: tỷ số công suất/trọng lượng máy cao hơn, cùng một công suất thì máy 60hz nhẹ hơn. Bạn có thể thấy các máy điện trong máy bay ( tần số 400 Hz ) rất nhỏ gọn, một điều tối quan trọng trong hàng không, nhưng các lõi thép mạch từ phải tốt hơn. Còn tại sao ta dùng 50 Hz thì đương nhiên do lịch sử để lại, mà cũng chỉ có ít lựa chọn thôi: mua sắm máy điện nào dễ mua nhất. Trước đây ở miền Nam cũng có dùng một số động cơ, máy phát 60 Hz của Mỹ để lại, chuyển về chạy 50 Hz thì phải giảm tải vì lý do đơn giản: máy nóng, nó có tốc độ đồng bộ 3600 v/f , 1800v/f...
Có hai vấn đề chính khác nhau đó là:
1. Vấn đề bảo vệ
2. Khả năng truyền tải điện tới thiết bị của 60Hz lớn hơn 50Hz
Lý do như sau:
1. Vấn đề bảo vệ, với mạng 60Hz thì rơle bảo vệ và các thiết bị đóng cắt phải có thời gian nhanh hơn là thiết bị ở mạng 50Hz, Cụ thể như sau: với mạng 50Hz máy cắt hiện nay có thể cắt được ở 1.5 cycle (30ms), nhưng ở mạng 60Hz thì cũng 1.5 cycle (25ms). Vậy với một hệ thống phối hợp bảo vệ thì ở mạng 60Hz có thời gian yêu cầu nhanh hơn hệ thống 50Hz
2. Khả năng truyền tải: ở mạng 60Hz cũng trong 1s thì giá trị dòng điện hiệu dụng (RMS ) lớn hơn giá trị hiệu dụng dòng điện ở 50Hz, do vậy cùng hai động cơ giống nhau về kết cấu mọi cái, nhưng tần số làm việc khác nhau thì động cơ 60Hz có mômen đầu trục lớn hơn 50Hz.
Kết luận thì theo mình dùng mạng 50Hz hơn là 60Hz
Tại sao Việt Nam dùng lưới điện 50Hz
Lưới điện 50Hz ở nước ta là do điều kiện lịch sử để lại nhưng còn phù hợp với tình hình hiện tại do một số nguyên nhân sau:
-Trên thế giới hiện nay đa số các nước vẫn dùng lưới điện 50Hz, nên việc nhập khẩu hay xuất khẩu các thiết bị điện ở trong nước gặp thuận lợi hơn, bởi các thiết bị điện hoạt động đúng tần số là 1 yêu cầu kĩ thuật quan trọng.
-Tần số lớn hơn đòi hỏi cách điện của thiết bị cao hơn, tốn chi phí cho cách điện nhiều hơn.
- Các thiết bị như động cơ, MBA.. sẽ nhỏ gọn hơn nhưng vật liệu dẫn từ trong đó phải tốt hơn, giá thành thiết bị sẽ đắt hơn. Do đó, lưới điện hoạt động tần số cao chỉ phù hợp với một số nước phát triển.
Dùng 60 thì có lợi hơn, nhưng cũng có một số khó khăn: Dùng tần số 60 có cái hơi khó khăn hơn 50 là:
Đối với động cơ và máy phát:
Động cơ và máy phát phải chạy nhanh hơn. Vì thế thiết kế sẽ đắt tiền hơn do phải tính toán lực ly tâm cao hơn, lực ma sát cao hơn.
Đối với đường dây truyền tải và phân phối:
Trở kháng đường dây sẽ tăng hơn 20%, nên sụt áp sẽ cao hơn.
Dung kháng đường dây giảm 20%, nên ảnh hưởng lên lưới điện sẽ mạnh mẽ hơn.
Hiệu ứng bề mặt tăng lên, nên yêu cầu thiết diện dây cũng phải lớn hơn.
Đối với máy biến áp:
Sự cân đối giữa đồng và thép sẽ khác đi. Giảm được thép, giảm được khối lượng đồng nhưng không giảm được diện tích cửa sổ. Vì thế tổng trở máy biến áp sẽ thay đổi. Từ thông tản tăng lên.
dùng tần số 50 hay 60 tùy thuộc đặc điểm mỗi nước.Tuy vậy đa số thiết bị hiện nay đều dùng tần số 50,60 Hz.
Mình thấy còn một ưu nhược của hai hệ tần số này. Ngoài việc khác nhau về chế tạo thiết bị thì điện áp 220 50HZ tiết kiệm điện trong truyền tải điện năng hơn. Điện áp càng cao thì sụt giảm càng thấp. Tần số 50hZ và 60hZ mỗi cái có một ưu điểm. Thực ra cả hai đều có ưu nhược điểm riêng cả. Ngoài việc tần số và điện áp thì ngày xưa 220v 50 Hz còn đi kèm theo hệ thống điện có tiếp địa ( tiết kiệm dây trung tính) hệ thống 110v 60Hz thường không sử dụng tiếp địa. xét về mặt an toàn. Mặc dù độ nguy hiểm về điện là ở dòng điện nhưng chúng ta thường quy về áp. Hệ thống điện 110v 60 Hz thì an toàn hơn về điện áp và trong một số trường hợp an toàn hơn cả về sự cố chạm fa vì khi đó chạm 1fa nửa không bị tác động vì chúng ta đứng dưới đất mát của hệ thống điện lại không nối đất. Nhưng nhược điểm của nó là nếu fa sảy ra đứt tình trạng đó các thiết bị bảo vệ không tác động vì không sảy ra ngắn mạch đẫn đến hiên tượng không dc xử lý ngay.
Còn với 220v 50Hz có nguy hiểm hơn về điện áp. Hệ thống này sẽ nguy hiểm hơn khi chạm phải 1fa lửa nhưng bù lại nó lại có khả năng làm cho thiết bị bảo vệ tác động vì 1fa lửa chạm đất sẽ sảy ra ngắn mạch =>thiết bị bảo vệ tác động. Nếu chạm vào hai fa thì rất nguy hiểm. Khi dùng các thiết bị điện nhìn phích cắm có chút khác nhau 3 chân và 2 chân. Cần lưu ý nếu hệ thống điện đã có tiếp địa cho vỏ tốt việc nối vỏ vào chân mát là tốt nhất. Với hệ thống không tiếp địa thì bắt buộc phải dùng chân mát này vì nó tương đương với tiếp địa.
>>Giữa 60 Hz và 50Hz, không có hệ thống nào ưu việt hơn hệ thống nào.
Hệ 60 Hz sẽ tiết kiểm được một ít vật tư nguyên liệu chi khế tạo các thiết bị điện, nhưng sẽ bị tổn thất ðiện áp trên đường dây nhiều hơn. Lý do khi f tăng thì XL cũng tăng theo. Tổn thất trên đường dây sẽ tăng.
Các động cơ 60Hx sẽ phải chạy với tốc độ cao hơn nếu chạy 50 Hz. Do đó hệ thống cơ khí phải thiết kế tốt hơn, đắt tiền hơn.
Kết:
Trước đây các nước trên thế giới dùng 110V, Sau này khi nhu cầu sử dụng của dân tăng lên thì dòng điện bắt đầu tăng quá mức. Phải thay dây dẫn để chịu đựng dòng cao. Khi đó, một số nước chuyển sang sử dụng điện áp tăng gấp đôi, tức là 220V. Hệ thống điện nào càng nhỏ thì chi phí đổi sẽ không cao. Còn hệ thống nào quá lớn, chi phí đổi sẽ rất cao.
Mỹ ngày xưa đã đầu tư khá lớn về hệ thống điện hạ thế nên chưa muốn đổi. Hình như hiện giờ chỉ còn Mỹ là còn dùng điện 110V
Yếu tố chính trị là nguyên nhân mà mỗi nước lại có các lại sử dụng điện áp khác nhau , ngay cả ở điện trung thế và cao thế cũng có sự khác nhau giữa các nước.
Tần số phụ thuộc vào việc điều chỉnh Turbine thủy lực, chứ không có chuyện quay chậm do turbine cùi đâu nhé hôm nay ngồi tìm hiểu về turbine thì thấy quan trọng nhất một số phương trình becnuni và euler, ai thích tìm hiểu thêm về cái này thì đọc thủy khí động lực ứng dụng (cơ học chất lưu) và turbine thủy lực sẽ có cái nhìn tổng quan hơn.
Như trên đã nói chính là tần số nhỏ tổn hao lớn và hiệu suất kém khi sử dụng cho động cơ. Nó có cái lợi là trọng lượng động cơ nhỏ hơn nhưng tốc độ lại quá nhanh nên nguy hiểm cho người sử dụng. Muốn chạy ở tốc độ thấp phải quấn nhiều cực nên lợi không bằng hại. Vì vậy mà bên Mỹ phải chuyển xuống tần số 60HZ lúc đó tốc độ tối đa của động cơ chỉ gần bằng 3600rpm. Bên châu Âu sử dụng tần số 50HZ nên tốc độ tối đa của động cơ chỉ gần bằng 3000rpm. Ngoại trừ trên máy bay hay trên tên lửa, các cưa máy cầm tay là còn sử dụng tần số 400HZ để kích thước nhỏ gọn.
Còn vấn đề tại sao chọn 50hz hay 60hz thì chỉ là khi nghiên cứu người ta tối ưu hóa thôi, tại sao không dùng 55 thì hơi buồn cười vì ai chẳng thích dùng những con số lẻ cả, số chẵn dễ tính toán và thiết kế máy móc chả lẽ lại dùng 51 hay 52 sao :))
Sưu tầm
