نحن نعلم أن في الهند وباكستان، التردد هو 50 هرتز، بينما في أمريكا ودول الشرق الأوسط، التردد هو 60 هرتز، لماذا يحدث هذا الاختلاف؟ اليوم دعونا نكتشف الجذور وراءه ونستكشف التأثير الناتج عنه.

أولاً، دعونا نتعرف على الكهرباء المترددة (AC).

الكهرباء المترددة (AC) هي تدفق الشحنة الكهربائية التي تعكس اتجاهها بشكل دوري. على عكس التيار المستمر (DC)، حيث تتدفق الشحنة الكهربائية في اتجاه ثابت، فإن التيار المتردد يتذبذب ذهابًا وإيابًا في نمط يشبه الموجة.

يتدفق التيار أولاً في اتجاه واحد، ثم في الاتجاه المعاكس، مكتملاً دورة واحدة.

يشير التردد إلى عدد الدورات التي تحدث في ثانية واحدة، مقاسة بالهرتز (Hz). على سبيل المثال، تردد 50 هرتز يعني أن التيار يغير اتجاهه 50 مرة في الثانية.

في بداية القرن التاسع عشر، اختار المخترعون والشركات المختلفة الترددات بناءً على التكنولوجيا المتاحة والاعتبارات العملية:

توماس إديسون (DC وجذور 60 هرتز): استخدمت أنظمة الطاقة المبكرة لإديسون التيار المستمر (DC)، ولكن مع اكتساب التيار المتردد (AC) زخمًا بسبب كفاءته على المسافات الطويلة، قام المهندسون بتجربة ترددات مختلفة. تم اختيار 60 هرتز في الولايات المتحدة من قبل شركة ويستنجهاوس إلكتريك لأنها وفرت توازنًا بين الكفاءة الميكانيكية وسهولة التصميم. المهندسون الأوروبيون (50 هرتز): في أوروبا، تم اعتماد 50 هرتز بسبب المعايير التي وضعها المهندسون الكهربائيون الألمان والبريطانيون. عملت مولدات سيمنز المبكرة بشكل أفضل عند 50 هرتز، ونشرت الإمبراطورية البريطانية هذا التردد في مستعمراتها.

بعد خطوات التأثير الاستعماري والتجاري، تم اتباع البنية التحتية الكهربائية منذ ذلك الوقت، حيث جلب البريطانيون تطبيق 50 هرتز في مستعمراتهم بينما تستخدم الدول ذات العلاقات القوية مع الشركات الأمريكية 60 هرتز.

أدت التواريخ في النهاية إلى المشهد التالي.

التأثير الأوروبي (50 هرتز): تبنت دول مثل الهند وباكستان ومعظم آسيا 50 هرتز لأن بنيتها التحتية الكهربائية تم تطويرها تحت التأثير البريطاني، الذي استخدم 50 هرتز. هذا هو السبب أيضًا في أن معظم أوروبا والدول ذات الصلات الاستعمارية ببريطانيا توحيدت على 50 هرتز. التأثير الأمريكي (60 هرتز): تبنت الشرق الأوسط (خاصة دول الخليج مثل السعودية والإمارات والكويت) 60 هرتز بسبب شراكات البنية التحتية المبكرة مع الشركات الأمريكية، التي وحدت على 60 هرتز. كانت الولايات المتحدة من أوائل المتبنين لـ 60 هرتز، واتبعت الدول المتأثرة بتقنيتها هذا التردد.

ملخص:

الهند وباكستان: 50 هرتز (تأثير بريطاني) الشرق الأوسط: 60 هرتز (تأثير أمريكي) الولايات المتحدة وأجزاء من آسيا: 60 هرتز أوروبا ومعظم آسيا: 50 هرتز

الاختلاف في الكفاءة:

السرعة: السرعة التزامنية للمحركات/المولدات أعلى عند 60 هرتز (على سبيل المثال، 3600 دورة في الدقيقة لقطبين مقابل 3000 دورة في الدقيقة عند 50 هرتز). يمكن أن يؤدي هذا إلى زيادة طفيفة في إنتاج الطاقة ولكن قد يزيد من التآكل الميكانيكي. التصميم: غالبًا ما تكون محركات/محولات 60 هرتز أصغر حجمًا وأخف وزنًا بسبب التردد الأعلى، مما يقلل من تكاليف المواد. ومع ذلك، قد تواجه أنظمة 50 هرتز خسائر أساسية أقل (تيارات دوامية/تأخر) عند الترددات المنخفضة. المحولات:

تتطلب محولات 50 هرتز نوى أكبر أو لفات أكثر للحفاظ على الجهد المكافئ، مما يزيد من الحجم/التكلفة. محولات 60 هرتز أكثر إحكاما ولكن قد يكون لديها خسائر أساسية أعلى قليلاً. خطوط النقل:

المقاومة الاستقرائية الأعلى (XL=2πfLXL=2πfL) عند 60 هرتز تزيد من انخفاض الجهد على المسافات الطويلة مقارنة بـ 50 هرتز. قد يتطلب هذا تعويضًا أكبر للطاقة التفاعلية في شبكات 60 هرتز. مزايا 60 هرتز:

محركات/محولات أصغر. سرعات محرك أعلى لتطبيقات معينة. مزايا 50 هرتز:

خسائر نقل أقل على المسافات الطويلة. خسائر أساسية أقل في بعض المعدات.

لماذا لم توحد العالم؟

في الوقت الذي كانت فيه شبكات الكهرباء قيد التطوير (أوائل القرن العشرين)، لم يكن هناك معيار عالمي. تبنت مناطق مختلفة ما كان متاحًا من خلال شركائها التجاريين أو الاستعماريين. تغيير التردد الآن سيكون مكلفًا للغاية بسبب الكم الهائل من المعدات والبنية التحتية الموجودة بالفعل.

الاختيار بين 50 هرتز و 60 هرتز تاريخي إلى حد كبير، مع مقايضات تقنية في الكفاءة والتصميم. لا يوجد أي منهما متفوق عالميًا؛ كل منهما يحسن للبنية التحتية الإقليمية واحتياجات التطبيق. تقلل الهندسة الحديثة من العديد من العيوب، ولكن يظل التردد عاملاً حاسمًا في تصميم الشبكة وتوافق الأجهزة.