Вам наверняка известно, что ток в электросетях нашей страны имеет частоту 50 Гц. Это значит, что минус и плюс меняются местами 50 раз в секунду. Собственно, поэтому ток и назван переменным. В Соединенных Штатах за стандарт принято другое значение — 60 Гц. В Бразилии напряжение может быть и 120, и 127, и 220 В, а частота, также, как и в США, 60Гц. Так откуда же берутся значения «герцовки». Если нужен быстрый ответ — все дело в генераторах на электростанциях. Если хочется любопытных подробностей, предлагаем для начала перенестись в прошлое, когда люди только начинали задувать свечи и включать вместо них электрические лампы.
На заре электроэнергетики
Во второй половине XIX века интерес к электричеству был силен, как никогда. Молнии красовались на плакатах, об электрической энергии сочиняли стихи, пели песни, а на передвижных ярмарках гвоздем программы были демонстрации диковинные аппараты, испускающие электрические разряды. А следующим номером за ними — медведь-эквилибрист. Как бы то ни было, первым действительно полезным способом применить новый вид энергии стали электрические лампочки.
Сперва основой электрического освещения были дуговые лампы. Источником света в них был электрический разряд характерной формы, возникающий между двумя электродами. Но разряд этот не был очень уж стабильным. Скоро инженеры поняли, что наиболее оправданно использовать для таких ламп напряжение в 45 В. Однако, чтобы включение и эксплуатация этого источника света были безопасными, следовало подключить к ней резисторный балласт, на котором в процессе работы лампы падало около 20 В. Так в обиход вошел 60-вольтный ток. Скоро понадобилось создать возможность подключения двух подобных ламп, и напряжение увеличили до 110 В.
Позже дуговые лампы заменили более энергоэффективные и безопасные лампочки Томаса Эдисона, основным элементом в которых служила нить накаливания. Кроме того, Эдисон стал крупной фигурой в электроэнергетике, так как его компания выпускала, кроме всего прочего, и генераторы. Они вырабатывали постоянный ток напряжением 110 В. Ученый-предприниматель говорил: «Мы сделаем энергию настолько дешевой, что только богатые будут жечь свечи». Из этой фразы понятно, насколько амбициозны были его планы по электрификации городов. Однако его методы по-прежнему оставались крайне затратными: они требовали прокладки большого количества толстых проводов, а передать электричество удавалось лишь на несколько сотен метров от электростанции — потери были просто громадными. Попытки улучшить экономическую составляющую с помощью создания трехфазной системы постоянного тока 220 В ни к каким кардинальным изменениям не привели.
Спустя несколько лет на сцене вновь появляется гениальный физик изобретатель Никола Тесла и его принципиально новые генераторы переменного тока, известные также как альтернаторы. Почему «вновь»? Потому что Эдисон к тому времени был неплохо осведомлен об идеях Теслы и…счел их безумием. Идея переменного тока все же была внедрена, так как имела массу неоспоримых плюсов. Она была более эффективна в экономическом плане, так как позволяла передавать энергию на большие расстояния с минимальными потерями.
Напряжение тока на каждой из трех фаз понижалось до 127 В особыми трансформаторами перед тем, как энергия поступала в дома потребителей. Генераторы работали благодаря падающей воде и пару — так приводились в движение роторы, вращающиеся со скоростью 3000 об./мин. Иногда и эта скорость превышалась. Такая система позволяла лампам гореть ровно, не мерцая, а асинхронным двигателям — работать так плавно, как задумано. К слову именно число оборотов и обуславливает число герц в электросети. Но мы до этого еще дойдем.
Значительную роль при внедрении системы переменного тока сыграл и знаменитый промышленник и изобретатель Джордж Вестингауз, в свое время сколотивший солидный капитал, работая в железнодорожной отрасли. Однако в то время, о котором говорим мы, он уже был основателем и главой компании «Вестингауз Электрик». В эту то компанию после года работы на Эдисона ушел Тесла. Вестингауз всячески поощрял начинания молодого изобретателя, и эта лояльность принесла свои плоды.
Продолжение статьи вы можете прочитать здесь.
Источник: 3a.energy
