CO PISZ
INNI
Dlaczego częstotliwość 50 Hz nie stała się światowym standardem?
T. McNichol: AC/DC: The Savage Tale of Pierwsze układy prądu przemiennego były Przez pewien czas próbowano wprowa-
the First Standards War. Amazon.com. jednofazowe i nie zasilały jeszcze silników dzić częstotliwość 40 hz jako kompromis
Opracował  Piotr Olszowiec. indukcyjnych, które pojawiły się w 1888 między 25 i 60 hz, jednak ta wartość  cho-
roku. nie było wówczas żadnych linii prze- ciaż była odpowiednia dla powszechnego
od blisko stu lat wartość 50 hz jest usta- syłowych na dłuższe odległości, ani nie po- stosowania  została wprowadzona zbyt
loną częstotliwością napięcia systemów jawiła się potrzeba synchronizacji generato- póz
no i ostatecznie nie przyjęła się.
elektroenergetycznych większości regionów rów. Prądnice zasilały bowiem wydzielone już przed pierwszą wojną światową doko-
świata, zaś 60 hz  w ameryce Północnej sieci, których nie łączono ze sobą. nał się ostatecznie zwrot w kierunku często-
(i niektórych innych krajach). jednak we W latach 90. XiX wieku zaczęto wpro- tliwości 60 hz. o stopniowym zaniechaniu
wczesnej fazie rozwoju sieci elektrycznych wadzać generatory napędzane bezpośrednio częstotliwości 25 hz zadecydował znaczny
wcale nie było wiadomo, która z wielu sto- przez turbiny parowe i wodne. W tym cza- postęp w konstrukcji przetwornic synchro-
sowanych wówczas częstotliwości zostanie sie firma Westinghouse wykonała badania nicznych. Przy 60 hz dawne przetwornice
uznana za standardową. Dla przykładu, pod urządzeń systemu elektroenergetycznego synchroniczne wykazywały szereg nieko-
koniec XiX wieku w stanach zjednoczo- i zaleciła częstotliwość 60 hz jako najwyż- rzystnych objawów (iskrzenie komutatora,
nych występowały m.in. następujące czę- szą dopuszczalną dla maszyn wirujących. niższa sprawność). Wyeliminowanie tych
stotliwości napięcia przemiennego: 140, ta wartość okazała się starannie dobranym wad w nowocześniejszych rozwiązaniach
133,33, 125, 83,33, 66,66, 60, 58,3, 56,7, kompromisem. Uważano bowiem, że wyż- komutatorów przesądziło ostatecznie o przy-
52,5, 50, 40, 33,33, 30, 27, 25 i 16,66 hz. sze częstotliwości są lepsze dla transfor- jęciu częstotliwości 60 hz jako standardo-
o upowszechnieniu 50 lub 60 hz miały za- matorów (zmniejszenie wymiarów rdzenia wej dla tych maszyn i dla całych systemów
decydować warunki pracy sieci oraz ogra- dzięki zwiększeniu częstotliwości), podczas elektroenergetycznych ameryki Północnej.
niczenia techniczne urządzeń elektroenerge- gdy niższe częstotliwości były korzystniej- Podobną ewolucję w zakresie wyboru
tycznych. sze dla ówczesnych generatorów i maszyn częstotliwości napięcia przeszła europa.
historia standaryzacji (ujednolicania) czÄ™- komutatorowych. Podczas gdy w Usa zdecydowano siÄ™ na
stotliwości w Usa rozpoczęła się ok. 1885 Po raz pierwszy częstotliwość 60 hz po- 60 hz, na naszym kontynencie przyjęło się
roku wraz z dążeniem edisona do przyjęcia jawiła się w jednofazowych sieciach elek- ostatecznie 50 hz. Wybór ten nastąpił po
prądu stałego dla wytwarzania, przesyłu trycznych w 1890 roku. Wkrótce nastąpił negatywnie ocenionych doświadczeniach
i użytkowania energii elektrycznej. Wysiłki szybki rozwój konstrukcji indukcyjnych sil- eksploatacji lamp żarowych zasilanych na-
tego genialnego wynalazcy zakończyły się ników jedno- i trójfazowych. jednocześnie pięciem o częstotliwości 40 hz i niższej
niepowodzeniem, głównie dzięki staraniom firma Westinghouse dokonała znacznego (uciążliwe migotanie strumienia świetlne-
georga Westinghouse a i nicoli tesli  za- postępu w rozwoju synchronicznych prze- go). Początkowo jednak wartość 40 hz zdo-
gorzałych zwolenników prądu przemienne- twornic, które służyły do zamiany napięcia była sobie szerokie poparcie w ówczesnej
go (ich spory przeszły do historii techniki przemiennego na napięcie stałe. należy energetyce europejskiej. Pierwsza zrealizo-
pod nazwą  war of currents , tj. wojny prą- bowiem przypomnieć, że w ówczesnym wana w niemczech próba przesyłu energii
dów). czasie większość elektrycznych odbiorów elektrycznej na większą odległość odbyła
W roku 1885, gdy powstawały pierwsze stanowiły nadal urządzenia prądu stałego. się właśnie przy tej częstotliwości (linia
układy prądu przemiennego, praktycznie Pierwsze przetwornice synchroniczne oka- lauffen-Frankfurt w 1891 r.).
całe obciążenie elektryczne składało się zały się najsprawniejsze przy częstotliwoś-
Częstotliwości stosowane w 1946 roku
z lamp żarowych. Urządzeniami wytwór- ciach znacznie niższych od 60 hz (33, 30,
(oprócz 50 i 60 Hz)
czymi były natomiast małe, wysokoobro- a nawet 16 hz). ta ostatnia częstotliwość
towe, jednofazowe generatory napędzane okazała się szczególnie odpowiednia dla
Często-
turbinami parowymi lub silnikami spalino- budowy i działania silników komutatoro-
tliwość Wybrane kraje świata
wymi przez przekładnie pasowe, podwyż- wych (niższe napięcia indukowane przy
[hz]
szające prędkość obrotową. W 1886 roku komutacji prądu), ale była zupełnie nie-
kanada (PÅ‚d., ontario), Panama,
zbudowano jeden z pierwszych zespołów praktyczna dla lamp żarowych, z powodu
25 Francja, niemcy, szwecja, Chiny,
Indie
prądotwórczych napięcia przemiennego. zauważalnego migotania, powodującego
jamajka, egipt, Belgia, szwajcaria,
generator ten pracował z prędkością 2000 zmęczenie wzroku.
40
Wlk. Brytania
obrotów na minutę i miał 8 biegunów, wy- Firma Westinghouse ponowiła badania
Czechosłowacja, Węgry, rumunia,
twarzając napięcie o częstotliwości 133,33 i zaproponowała 25 hz jako częstotliwość
42
jugosławia, Włochy, libia
hz. W ten sposób jedna z pierwszych sze- kompromisową. W połowie lat 90. więk-
43 argentyna
rzej stosowanych częstotliwości napięcia szość elektrowni stosowała dwie różne czę-
45 WÅ‚ochy, libia (trypolis)
przemiennego została całkowicie zdetermi- stotliwości: 25 hz dla przesyłu i przetwornic
76 gibraltar
nowana względami konstrukcyjnymi gene- synchronicznych oraz 60 hz dla pozostałych
100 malta, afryka Wsch.
ratora. układów, włącznie z oświetleniem.
68 Rok LXXVI 2008 nr 4
 CO PISZ
INNI
SeaGen  pierwsza morska elektrownia pływowa
Na podstawie materiałów firmy Marine W tym roku brytyjska firma marine Cur-
Current Technologies Ltd. Opracował Piotr rent technologies ltd. zrealizuje budowę in-
Olszowiec. stalacji o nazwie seagen, o mocy 1,2 mW,
u wybrzeży irlandii Płn.
Wykorzystanie ogromnego potencjału to wyjątkowe osiągnięcie techniczne po-
energetycznego pływów mórz i oceanów przedziły wieloletnie badania i próby. Pierw-
(czyli przypływów/odpływów i ustalonych szym krokiem była elektrownia o mocy
prądów morskich) budzi coraz większe 15 kW, zainstalowana w szkocji w 1994
zainteresowanie zwolenników energetyki roku. Była ona efektem prac w zakresie
odnawialnej. ruchy tych wód są  w odróż- konwersji energii kinetycznej strumieni
nieniu od fal morskich lub wiatrów  prze- wodnych, prowadzonych od lat 70. XX wie-
widywalne i mało zależne od warunków ku przez wspomnianą firmę. kolejne testy
pogodowych. milowym krokiem ku osiÄ…g- prowadzono od 2003 roku na maszynie se-
nięciu tego celu ma okazać się uruchomie- aflow u wybrzeży Dewonu.
nie pierwszej na skalę przemysłową elek-
trowni przetwarzającej energię przypływów Układ seaflow, zabudowany na jednym
i odpływów morskich. słupie osadzonym w dnie morskim, osiąg-
nÄ…Å‚ znamionowÄ… moc 300 kW, przy spraw-
ności konwersji energii mechanicznej ok. przesuwanego po słupie wsporczym. Śred-
45%, co przewyższa analogiczny wskaz
nik nica każdego z dwóch wirników wynosi
dla turbin wiatrowych. siłownia ta okazała 16 m, łopatki wyposażono w regulację kąta
się  zdaniem wynalazców  jedyną do tej ustawienia w zakresie 0-180 stopni. zapew-
pory przemysłową instalacją przetwarzającą nia to możliwość pracy turbiny przy ruchu
energię pływów lub fal morskich, zdolną mas wody w obu kierunkach, czyli w cza-
do ciągłej pracy na wodach przybrzeżnych. sie przypływu i odpływu. Wirnik seagen
rozległe sieci dla 40 hz zbudowano Dotychczasowa eksploatacja seaflow po- będzie obracał się z prędkością około 12
w anglii i Włoszech (42 hz). Chociaż twierdziła słuszność wyboru wirnika turbiny obr/min, napędzając generator przez prze-
częstotliwości w granicach 40 hz miały o przepływie osiowym. Unikalną zaletą tego kładnię mechaniczną. oczywiście, maszyny
w europie wiele aplikacji, stopniowo były rozwiązania okazała się możliwość podno- te  podobnie jak seaflow  również pracują
wypierane przez trzy wartości uznawane za szenia turbiny z przekładnią i generatorem całkowicie zanurzone w wodzie morskiej.
standardy, tj. 25, 50 i 60 hz, preferowane wzdłuż słupa, ponad lustro wody. Pozwala
przez wielkich producentów sprzętu elek- to na wykonywanie remontów z pokładu oryginalną konstrukcją odznacza się
trycznego. rozstrzygający wybór należał statku, zamiast pierwotnie rozpatrywanej słup wsporczy o średnicy 3 m, wykonany
do dominującej na naszym kontynencie opcji użycia płetwonurków. z materiału kompozytowego wzmocnionego
niemieckiej firmy aeg, która arbitralnie włóknem szklanym. słup ten jest osadzany
przyjęła 50 hz. mimo to jeszcze w okresie Przedsięwzięcie seaflow kosztowało w otworze wywierconym w dnie morskim.
międzywojennym europa wciąż była daleka 3,4 mln funtów, przy czym 60% tej kwoty Prace budowlane posadowienia konstrukcji,
od jednomyślności: dla przykładu w samym wyasygnowały rząd brytyjski i Unia euro- wraz z montażem turbogeneratorów, wyko-
londynie w 1918 r. występowało aż 10 róż- pejska. W oparciu o rezultaty tych badań nuje się z pokładu specjalistycznego statku
nych częstotliwości. skonstruowano układ seagen o dwóch tur- w ciągu dwóch tygodni. Wewnątrz słupa
również w innych częściach Å›wiata aż do bogeneratorach (2 × 600 kWe), który firma umieszczono ukÅ‚ady energoelektroniczne,
połowy XX wieku stosowano szereg orygi- nazwała przemysłową demonstracją wyna- transformator mocy, a także urządzenia hy-
nalnych z dzisiejszej perspektywy warto- lazku. realizacja tego nowego projektu fir- drauliczne do podnoszenia i opuszczania
ści tego parametru (tabela). Dopiero po ii my mCt pochłonie 8,5 mln funtów (połowę turbogeneratorów. z uwagi na dużą moc
wojnie światowej  wskutek gwałtownego wydatków pokryje rząd). maszyna zostanie cieplną wydzielaną przez wymienione ukła-
upowszechnienia wyrobów elektrycznych zainstalowana w cieśninie strangford lough dy (do 80 kW), wnętrze słupa wyposażono
 zdecydowano o przyjęciu jednego standar- w irlandii Północnej, a jej okres eksploatacji w klimatyzację.
du, tj. 50 hz. należy przy tym zauważyć, że ma potrwać 5 lat.
 podczas gdy w ameryce Północnej nadal Wynalazcy technologii seagen podwoili Praca podwodnych wiatraków nie powin-
nie ma formalnej akceptacji częstotliwości liczbę turbin zabudowanych na jednym słu- na stwarzać żadnego ryzyka kolizji zwierząt
60 hz jako wielkości standardowej  w eu- pie wsporczym w porównaniu z jej poprzed- morskich z wolno obracającymi się łopata-
ropie częstotliwość 50 hz została traktatowo nikiem, tj. seaflow. obie turbiny zamoco- mi, które przemieszczają się znacznie wol-
zatwierdzona przez poszczególne kraje. wano na końcach poziomego wysięgnika niej od ryb lub ssaków.
Rok LXXVI 2008 nr 4 69