Hvorfor er frekvensen 50Hz i strømnettet i Norge?

[PulverPadda]

Sitter og funderer litt.
Hvorfor er frekvensen 50Hz i strømnettet i Norge?
Er det noen god grunn til at det er akkurat 50Hz? Hvorfor ikke 60Hz, 100Hz eller 500Hz?

Etter hva jeg forstår fra en kompis som er flytekniker er det i hovedsak 115 Volt AC og 400Hz i et fly.

Han mener begrunnelsen for dette er at transformatorer og motorer kan lages mye mindre og lettere, noe som er kritisk i luftfart.
Han oppgir tre grunner til at 400Hx er valgt i en flykropp:

1) En transformator trenger en jernkjerne for å overføre energi. Ved høyere frekvens kan denne kjernen lages betydelig mindre og lettere for å håndtere samme mengde strøm. En 400 Hz transformator kan være opptil 8 ganger mindre enn en tilsvarende 50 Hz transformator.

2) Elektriske motorer og generatorer som opererer ved 400 Hz kan rotere med langt høyere hastighet. Dette gjør at de kan produsere mer effekt i forhold til sin fysiske størrelse og vekt.

3) Fordi komponentene krymper i størrelse, tar det elektriske systemet opp langt mindre plass i det trange flyskroget.

Så da lurer jeg på hvorfor vi har endt opp med 50Hz i det norske strømnettet?
Hvis det bare er oppside, så burde vi vel valgt 400 Hz?

 

[lekteren]

lille norge må bare følge etter hva de andre landene rundt oss bruker. om vi skulle hatt en "egen" frekvens på strømnettet så ville det vært vanskelig å kjøpe utstyr fra andre land som er beregnet på 50hz

ille nok at vi er ett av en håndfull (2?) land i i verden som har IT-nett som standard

etter litt enkel googling så er en av grunnene til at vi bruker en lavere frekvens at vi kan sende strømmen mer effektivt i lengre distanser.

trenger ikke det i fly

 

[PulverPadda]

ille norge må bare følge etter hva de andre landene rundt oss bruker. om vi skulle hatt en "egen" frekvens på strømnettet så ville det vært vanskelig å kjøpe utstyr fra andre land som er beregnet på 50hz

Fortsatt merkelig at "alle andre land" også har tatt et potensielt dårlig valg også da, eller?

 

[oddbjoh]

To årsaker til at man begynte med 50 tenker jeg. Den ene er at det som lager strømmen gikk rundt, det må jo få mye raskere rundt for å lage 400hz noe som er mekanisk mer krevende. Det andre er at 400hz gir høyere transmisjonstap, noe som er et problem når man skal lengre enn inni et fly.

 

[COP]

Selv om 400 Hz er genialt for fly, fungerer det dårlig i det offentlige strømnettet. Ved så høye frekvenser øker energitapet betydelig når strømmen skal sendes over lange avstander gjennom kabler. Siden distansene inne i et fly er korte, er dette tapet ubetydelig sammenlignet med gevinsten av redusert vekt.

Når vekselstrøm flyter gjennom en leder, skaper den et skiftende magnetfelt. Ved høyere frekvenser (som 400 Hz) tvinger dette magnetfeltet elektronene ut mot overflaten (huden) av kabelen. Sentrum av kabelen blir nesten ikke brukt til å lede strøm. Det effektive tverrsnittet på kabelen minker. Når strømmen må passere gjennom et mindre område, øker den elektriske motstanden, og mer energi tapes som varme.

Lange kabler fungerer i praksis som små kondensatorer og spoler.
- Jo høyere frekvensen er, desto lettere "leker" strømmen mellom lederne (gjennom isolasjonen) på grunn av elektrisk kapasitans. Da oppstår kapasitivt tap.
- Høy frekvens øker den induktive motstanden i kabelen. Dette skaper en "bremseeffekt" som krever høyere spenning for å dytte samme mengde strøm gjennom nettet, noe som fører til større tap over store avstander.

 

[KjellG]

To årsaker til at man begynte med 50 tenker jeg. Den ene er at det som lager strømmen gikk rundt, det må jo få mye raskere rundt for å lage 400hz noe som er mekanisk mer krevende. Det andre er at 400hz gir høyere transmisjonstap, noe som er et problem når man skal lengre enn inni et fly.

Dette er bare delvis rett. For økende frakvens må turtallet økes, men turtallet kan igjen reduseres ved å øke poltallet i generator. Her noen eksempler:

Eksempler på 50 Hz produksjon:

• 2-polet generator: Må rotere med 3000 omdreininger i minuttet (RPM) for å gi 50 Hz.
• 4-polet generator: Må rotere med 1500 RPM for å gi 50 Hz.
• 6-polet generator: Må rotere med 1000 RPM for å gi 50 Hz.

 

[KjellG]

Høyere frekvens vil gi større jerntap grunnet hvirvelstrømmer i jernkjernen. I overføringen vil høyere frekvens gi større kapasitivt tap til jord. Det er ikke for ingenting at en i dag har diverse langdistanseoverføringer basert på likestrøm. Moderne høyeffekthalvledere har gjort dette mulig.

Jernbanen har fra gammelt brukt 16 2/3Hz, men flere land har begynt å konvertere til 50Hz da dette gir lettere samvirke med det generelle strømnettet. Med moderne tog med halvledere kan enkelte lok kjøre valgfritt med 162/3 eller 50 Hz.