تردد المرافق

شكل الموجة عند 230 فولت و50 هرتز مقارنةً بـ 120 فولت و60 هرتز

تردد الشبكة الكهربائية ، أو تردد خط الطاقة ( كما يُعرف في الإنجليزية الأمريكية ) أو تردد التيار الرئيسي (كما يُعرف في الإنجليزية البريطانية )، هو التردد الاسمي لتذبذبات التيار المتردد في شبكة متزامنة واسعة النطاق، والتي تُنقل من محطة توليد الطاقة إلى المستهلك النهائي . يبلغ هذا التردد 50 هرتز في معظم أنحاء العالم ، بينما يبلغ 60 هرتز في الأمريكتين وعدد قليل من دول آسيا . يُمكن الاطلاع على بيانات استهلاك التيار الكهربائي حسب البلد أو المنطقة في قائمة الكهرباء الرئيسية حسب البلد .

خلال تطوير أنظمة الطاقة الكهربائية التجارية في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، استُخدمت ترددات (وفولات) مختلفة. وقد أدى الاستثمار الكبير في المعدات بتردد واحد إلى بطء عملية التوحيد القياسي. مع ذلك، وبحلول مطلع القرن الحادي والعشرين، تميل المناطق التي تستخدم تردد 50 هرتز حاليًا إلى استخدام جهد 220-240 فولت ، بينما تميل المناطق التي تستخدم تردد 60 هرتز حاليًا إلى استخدام جهد 100-127 فولت. ويتعايش الترددان اليوم (تستخدم اليابان كليهما) دون وجود سبب تقني جوهري لتفضيل أحدهما على الآخر ^[¹^]. ولا توجد رغبة واضحة في توحيد المعايير العالمية بشكل كامل.

عوامل التشغيل

تؤثر عدة عوامل على اختيار التردد في نظام التيار المتردد. ^{[ 2 ]} فالإضاءة والمحركات والمحولات والمولدات وخطوط النقل جميعها لها خصائص تعتمد على تردد الطاقة. كل هذه العوامل تجعل اختيار تردد الطاقة مسألة بالغة الأهمية. ويُعدّ التردد الأمثل حلاً وسطاً بين المتطلبات المتنافسة.

في أواخر القرن التاسع عشر، كان المصممون يختارون ترددًا عاليًا نسبيًا للأنظمة التي تضم محولات كهربائية ومصابيح قوسية ، وذلك لتوفير تكاليف مواد المحولات وتقليل الوميض المرئي للمصابيح، بينما كانوا يختارون ترددًا أقل للأنظمة ذات خطوط النقل الطويلة أو التي تغذي بشكل أساسي أحمال المحركات أو المحولات الدوارة لإنتاج التيار المستمر . وعندما أصبحت محطات التوليد المركزية الكبيرة عملية، أصبح اختيار التردد يعتمد على طبيعة الحمل المطلوب. وفي نهاية المطاف، سمحت التحسينات في تصميم الآلات باستخدام تردد واحد لكل من الإضاءة وأحمال المحركات. وقد حسّن النظام الموحد من اقتصاديات إنتاج الكهرباء، نظرًا لأن حمل النظام أصبح أكثر انتظامًا على مدار اليوم.

إضاءة

كانت أولى تطبيقات الطاقة الكهربائية التجارية هي الإضاءة المتوهجة والمحركات الكهربائية من نوع المبدل . يعمل كلاهما بشكل جيد على التيار المستمر، ولكن لم يكن من السهل تغيير جهد التيار المستمر، وكان يُنتج عمومًا فقط عند جهد الاستخدام المطلوب.

عند تشغيل مصباح متوهج بتيار منخفض التردد، يبرد فتيل المصباح مع كل نصف دورة من التيار المتردد، مما يؤدي إلى تغير ملحوظ في سطوع المصباح ووميضه ؛ ويكون هذا التأثير أكثر وضوحًا مع مصابيح القوس الكهربائي ، ومصابيح بخار الزئبق اللاحقة ، والمصابيح الفلورية . كانت مصابيح القوس الكهربائي المكشوفة تُصدر طنينًا مسموعًا عند تشغيلها بالتيار المتردد، مما دفع إلى إجراء تجارب باستخدام مولدات تيار متردد عالية التردد لرفع مستوى الصوت فوق نطاق السمع البشري.

الآلات الدوارة

لا تعمل المحركات من نوع المبدل بكفاءة مع التيار المتردد عالي التردد، لأن التغيرات السريعة في التيار تُقاومها محاثة مجال المحرك. ورغم شيوع استخدام المحركات العالمية من نوع المبدل في الأجهزة المنزلية والأدوات الكهربائية التي تعمل بالتيار المتردد، إلا أنها محركات صغيرة، أقل من 1 كيلوواط. وقد وُجد أن المحرك الحثي يعمل بكفاءة عند ترددات تتراوح بين 50 و60 هرتز، لكن المواد المتوفرة في تسعينيات القرن التاسع عشر لم تكن مناسبة للعمل عند ترددات عالية، مثلاً 133 هرتز. توجد علاقة ثابتة بين عدد الأقطاب المغناطيسية في مجال المحرك الحثي، وتردد التيار المتردد، وسرعة الدوران؛ لذا، فإن سرعة قياسية محددة تُقيد خيارات التردد (والعكس صحيح). وبمجرد شيوع استخدام المحركات الكهربائية التي تعمل بالتيار المتردد ، أصبح من الضروري توحيد التردد لضمان توافقه مع أجهزة المستهلك.

تُنتج المولدات التي تعمل بمحركات ترددية منخفضة السرعة ترددات أقل، لعدد معين من الأقطاب، من تلك التي تعمل، على سبيل المثال، بتوربينات بخارية عالية السرعة . عند سرعات المحرك الرئيسية المنخفضة جدًا، سيكون من المكلف بناء مولد بعدد كافٍ من الأقطاب لتوفير تردد تيار متردد عالٍ. كما وُجد أن مزامنة مولدين على نفس السرعة أسهل عند السرعات المنخفضة. في حين كانت محركات السيور شائعة كوسيلة لزيادة سرعة المحركات البطيئة، إلا أنها كانت مكلفة وغير فعالة وغير موثوقة في القدرات العالية جدًا (آلاف الكيلوواط). بعد عام 1906 تقريبًا، فضّلت المولدات التي تعمل مباشرة بالتوربينات البخارية الترددات الأعلى. سمحت سرعة الدوران الأكثر استقرارًا للآلات عالية السرعة بتشغيل مُرضٍ للمبدلات في المحولات الدوارة. ^{[ 2 ]} تُحسب السرعة التزامنية N بالدورة في الدقيقة باستخدام الصيغة

N={\frac {120f}{P}},

حيث f هو التردد بالهرتز ، و P هو عدد الأقطاب.

السرعات المتزامنة لمحركات التيار المتردد لبعض ترددات المرافق الحالية والتاريخية
الأعمدة	التردد الدوراني ( RPM ) عند
الأعمدة	133 1/3 هرتز	60 هرتز	50 هرتز	40 هرتز	25 هرتز	16 2 ⁄ 3 هرتز
2	8000	3600	3000	2400	1500	1000
4	4000	1800	1500	1200
6	2666.7	1200	1000			333.3
8	2000
10	1600
12	1333.3					166.7
14	1142.9				214.3	142.9
16	1000
18			1/3	2 ⁄ 3	166 2 ⁄ 3	111.1
20

لم يُستبدل التيار المستمر بالتيار المتردد بشكل كامل، بل كان مفيدًا في عمليات السكك الحديدية والكيمياء الكهربائية. قبل تطوير مقومات صمامات قوس الزئبق ، استُخدمت المحولات الدوارة لإنتاج التيار المستمر من التيار المتردد. ومثل غيرها من الآلات ذات المبدل، كانت هذه المحولات تعمل بكفاءة أكبر مع الترددات المنخفضة.

النقل والمحولات

في التيار المتردد، يمكن استخدام المحولات لخفض جهد النقل العالي إلى جهد استهلاك المستهلك. يُعد المحول في جوهره محول جهد بدون أجزاء متحركة، ولا يتطلب سوى القليل من الصيانة. وقد أدى استخدام التيار المتردد إلى الاستغناء عن مولدات التيار المستمر الدوارة التي تتطلب صيانة ومراقبة دورية.

بما أن أبعاد المحول تتناسب عكسياً تقريباً مع التردد عند مستوى طاقة معين، فإن النظام الذي يحتوي على العديد من المحولات سيكون أكثر اقتصادية عند الترددات العالية.

يُفضّل نقل الطاقة الكهربائية عبر خطوط طويلة باستخدام الترددات المنخفضة. وتكون تأثيرات السعة والحث الموزعين للخط أقل عند الترددات المنخفضة.

ربط الأنظمة

لا يمكن ربط المولدات للعمل بالتوازي إلا إذا كانت تعمل بنفس التردد وشكل الموجة. ومن خلال توحيد التردد المستخدم، يمكن ربط المولدات في منطقة جغرافية واحدة ضمن شبكة كهربائية ، مما يوفر موثوقية عالية وتخفيضًا في التكاليف.

تاريخ

استُخدمت العديد من ترددات الطاقة المختلفة في القرن التاسع عشر. ^{[ 3 ]}

استخدمت أنظمة توليد التيار المتردد المعزولة المبكرة ترددات عشوائية بناءً على سهولة استخدامها في تصميم محركات البخار والتوربينات المائية والمولدات الكهربائية . وتراوحت الترددات المستخدمة بين 16 ± 2/3 هرتز و 133 ± 1/3 هرتز في أنظمة مختلفة. فعلى سبيل المثال، امتلكت مدينة كوفنتري بإنجلترا عام 1895 نظام توزيع أحادي الطور فريدًا بتردد 87 هرتز ، وظل قيد الاستخدام حتى عام 1906. ^[⁴^] وقد نتج انتشار الترددات عن التطور السريع للآلات الكهربائية خلال الفترة من 1880 إلى 1900.

في الفترة المبكرة للإضاءة المتوهجة، كان التيار المتردد أحادي الطور شائعًا وكانت المولدات النموذجية عبارة عن آلات ذات 8 أقطاب تعمل بسرعة 2000 دورة في الدقيقة، مما يعطي ترددًا قدره 133 هرتز.

على الرغم من وجود العديد من النظريات، وعدد لا بأس به من الأساطير الحضرية المسلية ، إلا أن هناك القليل من اليقين في تفاصيل تاريخ 60 هرتز مقابل 50 هرتز.

قامت شركة AEG الألمانية (المنحدرة من شركة أسسها إديسون في ألمانيا) ببناء أول محطة توليد كهرباء ألمانية تعمل بتردد 50 هرتز. في ذلك الوقت، كانت AEG تحتكر السوق فعلياً ، وانتشر معيارها إلى بقية أنحاء أوروبا. بعد ملاحظة تذبذب المصابيح التي تعمل بتردد 40 هرتز المنقول عبر خط لوفن-فرانكفورت عام 1891، رفعت AEG ترددها القياسي إلى 50 هرتز في العام نفسه. ^{[ 5 ]}

قررت شركة وستنجهاوس إلكتريك اعتماد تردد أعلى كمعيار لتمكين تشغيل كل من الإضاءة الكهربائية والمحركات الحثية على نفس نظام التوليد. ورغم أن تردد 50 هرتز كان مناسبًا لكليهما، إلا أن وستنجهاوس رأت عام 1890 أن معدات الإضاءة القوسية الموجودة آنذاك تعمل بشكل أفضل قليلًا على تردد 60 هرتز، فاختارت هذا التردد. ^{[ 5 ]} تطلب تشغيل محرك تسلا الحثي، الذي رخصته وستنجهاوس عام 1888، ترددًا أقل من 133 هرتز، وهو التردد الشائع لأنظمة الإضاءة في ذلك الوقت. وفي عام 1893، أنشأت شركة جنرال إلكتريك، التابعة لشركة AEG الألمانية، مشروعًا لتوليد الكهرباء في ميل كريك لتزويد ريدلاندز، كاليفورنيا، بالكهرباء باستخدام تردد 50 هرتز، لكنها غيرت التردد إلى 60 هرتز بعد عام للحفاظ على حصتها السوقية وفقًا لمعيار وستنجهاوس.

أصول 25 هرتز

كانت المولدات الأولى في مشروع شلالات نياجرا ، الذي بنته شركة وستنجهاوس عام 1895، تعمل بتردد 25 هرتز، لأن سرعة التوربينات كانت قد حُددت مسبقًا قبل اختيار نقل الطاقة بالتيار المتردد بشكل نهائي. كانت وستنجهاوس ستختار ترددًا منخفضًا قدره 30 هرتز لتشغيل الأحمال الكهربائية، لكن توربينات المشروع كانت قد حُددت بالفعل بسرعة 250 دورة في الدقيقة. كان من الممكن تصميم الآلات لتوليد طاقة بتردد 16 ± 2/3 هرتز ، وهو تردد مناسب للمحركات الثقيلة من نوع المبدل، لكن شركة وستنجهاوس اعترضت على ذلك بحجة أنه غير مناسب للإضاءة، واقترحت تردد 33 ± 1/3 هرتز . في النهاية ، تم اختيار حل وسط بتردد 25 هرتز ، مع مولدات ذات 12 قطبًا بسرعة 250 دورة في الدقيقة. ^[²^] نظرًا لتأثير مشروع نياجرا الكبير على تصميم أنظمة الطاقة الكهربائية، أصبح تردد 25 هرتز هو المعيار السائد في أمريكا الشمالية للتيار المتردد منخفض التردد.

أصول 40 هرتز

خلصت دراسة أجرتها شركة جنرال إلكتريك إلى أن تردد 40 هرتز كان سيمثل حلاً وسطاً جيداً بين احتياجات الإضاءة والمحركات ونقل الطاقة، بالنظر إلى المواد والمعدات المتاحة في الربع الأول من القرن العشرين. وقد تم بناء العديد من أنظمة 40 هرتز. استخدمت تجربة لاوفن-فرانكفورت تردد 40 هرتز لنقل الطاقة لمسافة 175 كيلومتراً في عام 1891. كانت هناك شبكة كبيرة مترابطة بتردد 40 هرتز في شمال شرق إنجلترا ( شركة نيوكاسل أبون تاين لتزويد الكهرباء ، NESCO) حتى ظهور الشبكة الوطنية (المملكة المتحدة) في أواخر عشرينيات القرن الماضي، كما استخدمت مشاريع في إيطاليا تردد 42 هرتز. ^[⁶^] لا تزال محطة ميكانيكفيل الكهرومائية ، أقدم محطة توليد طاقة كهرومائية تجارية عاملة باستمرار في الولايات المتحدة، تنتج الطاقة الكهربائية بتردد 40 هرتز وتزود نظام نقل الطاقة المحلي بتردد 60 هرتز من خلال محولات التردد . في بعض الأحيان، تم بناء مصانع ومناجم في أمريكا الشمالية وأستراليا بأنظمة كهربائية بتردد 40 هرتز، وتم الحفاظ عليها حتى أصبحت غير مجدية اقتصادياً. على الرغم من أن الترددات القريبة من 40 هرتز وجدت استخدامًا تجاريًا كبيرًا، إلا أنه تم تجاوزها بواسطة ترددات قياسية تبلغ 25 و50 و60 هرتز يفضلها مصنعو المعدات ذات الحجم الأكبر.

اعتمدت شركة غانز المجرية معيار 5000 ذبذبة في الدقيقة (41 2/3 هرتز ) لمنتجاتها، ولذلك كان لدى عملاء غانز أنظمة بتردد 41 2/3 هرتز والتي استمرت في بعض الحالات لسنوات عديدة. ^[⁷^]

التقييس

في بدايات عصر الكهرباء، استُخدمت ترددات عديدة لدرجة أنه لم يسود تردد واحد (فقد كان لدى لندن عشرة ترددات مختلفة عام ١٩١٨). ومع استمرار القرن العشرين، ازداد إنتاج الطاقة بتردد ٦٠ هرتز (في أمريكا الشمالية) أو ٥٠ هرتز (في أوروبا ومعظم آسيا). وقد أتاح توحيد المعايير التجارة الدولية في المعدات الكهربائية. وفي وقت لاحق، سمح استخدام الترددات القياسية بربط شبكات الطاقة. ولم تُسنّ معايير أكثر توحيدًا إلا بعد الحرب العالمية الثانية، مع ظهور السلع الاستهلاكية الكهربائية بأسعار معقولة.

في المملكة المتحدة، تم اعتماد تردد قياسي قدره 50 هرتز في وقت مبكر من عام 1904، لكن استمر التطور الملحوظ عند ترددات أخرى. ^{[ 8 ]} وقد فرض تطبيق الشبكة الوطنية للكهرباء، الذي بدأ عام 1926، توحيد الترددات بين العديد من مزودي خدمات الكهرباء المترابطة. ولم يُعتمد معيار 50 هرتز بشكل كامل إلا بعد الحرب العالمية الثانية .

بحلول عام 1900 تقريبًا، اعتمد المصنّعون الأوروبيون في الغالب تردد 50 هرتز كمعيار للتركيبات الجديدة. وقد أوصى الاتحاد الألماني للهندسة الكهربائية (VDE)، في أول معيار للآلات والمحولات الكهربائية عام 1902، بترددي 25 هرتز و50 هرتز كترددات قياسية. لم يشهد تردد 25 هرتز استخدامًا واسعًا لدى الاتحاد، فقام بحذفه من طبعة عام 1914 من المعيار. واستمر استخدام بعض التركيبات بترددات أخرى حتى بعد الحرب العالمية الثانية بفترة طويلة. ^{[ 7 ]}

بسبب تكلفة التحويل، قد تستمر بعض أجزاء شبكة التوزيع بالعمل على الترددات الأصلية حتى بعد اختيار تردد جديد. استُخدمت طاقة 25 هرتز في أونتاريو وكيبيك وشمال الولايات المتحدة، ولكهربة السكك الحديدية . في خمسينيات القرن الماضي، جرى تحويل وتوحيد العديد من أنظمة 25 هرتز، بدءًا من المولدات وصولًا إلى الأجهزة المنزلية. وحتى عام 2006، كانت بعض مولدات 25 هرتز لا تزال تعمل في محطتي توليد الطاقة "سير آدم بيك 1" (التي جرى تحديثها إلى 60 هرتز) و" رانكين" (حتى إغلاقها عام 2006) بالقرب من شلالات نياجرا لتوفير الطاقة لكبار العملاء الصناعيين الذين لم يرغبوا في استبدال معداتهم الحالية؛ كما توجد بعض محركات 25 هرتز ومحطة طاقة 25 هرتز في نيو أورليانز لمضخات مياه الفيضانات. ^[⁹^] لا تزال شبكات السكك الحديدية ذات التيار المتردد 15 كيلو فولت ، المستخدمة في ألمانيا والنمسا وسويسرا والسويد والنرويج ، تعمل بتردد 16 + 2 ⁄3 هرتز أو 16.7 هرتز.

في بعض الحالات، حيث كان معظم الحمل من أحمال السكك الحديدية أو المحركات، كان يُعتبر من المجدي اقتصاديًا توليد الطاقة بتردد 25 هرتز وتركيب محولات دوارة لتوزيعها بتردد 60 هرتز. ^{[ 10 ]} كانت محولات إنتاج التيار المستمر من التيار المتردد متوفرة بأحجام أكبر وأكثر كفاءة عند تردد 25 هرتز مقارنةً بتردد 60 هرتز. يمكن ربط الأجزاء المتبقية من الأنظمة القديمة بنظام التردد القياسي عبر محول دوار أو محول تردد ثابت . تسمح هذه الأنظمة بتبادل الطاقة بين شبكتي طاقة بترددات مختلفة، إلا أنها كبيرة الحجم ومكلفة، كما أنها تهدر بعض الطاقة أثناء التشغيل.

كانت مُغيرات تردد الآلات الدوارة، المستخدمة للتحويل بين أنظمة 25 هرتز و60 هرتز، معقدة التصميم؛ إذ كانت آلة 60 هرتز ذات 24 قطبًا تدور بنفس سرعة آلة 25 هرتز ذات 10 أقطاب، مما جعلها كبيرة الحجم وبطيئة السرعة ومكلفة. كان من الممكن تبسيط هذه التصاميم بنسبة 60/30، لكن قاعدة المستخدمين عند تردد 25 هرتز كانت كبيرة جدًا بحيث لا يمكن مواجهتها اقتصاديًا.

في الولايات المتحدة، اعتمدت شركة ساوثرن كاليفورنيا إديسون تردد 50 هرتز كمعيار. ^{[ 11 ]} وكانت معظم مناطق جنوب كاليفورنيا تعمل بتردد 50 هرتز، ولم تُغير تردد مولداتها ومعدات عملائها بالكامل إلى 60 هرتز إلا في حوالي عام 1948. واستخدمت بعض مشاريع شركة أو سابل للكهرباء تردد 30 هرتز عند جهد نقل يصل إلى 110,000 فولت في عام 1914. ^{[ 12 ]}

في البداية، استوردت البرازيل الآلات الكهربائية من أوروبا والولايات المتحدة، مما يعني أن البلاد كانت تعتمد معيارين للتردد الكهربائي، 50 هرتز و60 هرتز، وفقًا لكل منطقة. في عام 1938، أصدرت الحكومة الفيدرالية قانونًا، هو المرسوم 852 ، بهدف توحيد التردد في جميع أنحاء البلاد على 50 هرتز في غضون ثماني سنوات. لم يُطبّق القانون، وفي أوائل الستينيات، تقرر توحيد التردد في البرازيل على 60 هرتز، نظرًا لأن معظم المناطق المتقدمة والصناعية كانت تستخدم هذا التردد؛ وصدر قانون جديد ، هو المرسوم 4.454، في عام 1964. خضعت البرازيل لبرنامج تحويل التردد إلى 60 هرتز، والذي لم يكتمل حتى عام 1978. ^{[ 13 ]}

في المكسيك، تم تحويل المناطق التي تعمل بشبكة 50 هرتز خلال سبعينيات القرن العشرين، مما أدى إلى توحيد البلاد تحت تردد 60 هرتز. ^{[ 14 ]}

في اليابان، يستخدم الجزء الغربي من البلاد (ناغويا وما حولها) تردد 60 هرتز، بينما يستخدم الجزء الشرقي (طوكيو وما حولها) تردد 50 هرتز. ويعود هذا إلى أولى عمليات شراء المولدات من شركة AEG عام 1895، والتي تم تركيبها في طوكيو، ومن شركة جنرال إلكتريك عام 1896، والتي تم تركيبها في أوساكا. ويضم الخط الفاصل بين المنطقتين أربع محطات فرعية متصلة مباشرة لنقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) لتحويل التردد؛ وهي: شين شينانو ، وسد ساكوما ، ومينامي-فوكوميتسو ، ومحول التردد هيغاشي-شيميزو .

ترددات المرافق في أمريكا الشمالية عام 1897 ^{[ 15 ]}

هرتز	وصف
140	مولد إضاءة قوس الخشب
133	شركة ستانلي كيلي
125	جنرال إلكتريك أحادي الطور
66.7	شركة ستانلي كيلي
62.5	جنرال إلكتريك " أحادي الدورة "
60	أصبح العديد من المصنّعين "شائعين بشكل متزايد" في عام 1897
58.3	جنرال إلكتريك لاشين رابيدز
40	جنرال إلكتريك
33	شركة جنرال إلكتريك في بورتلاند بولاية أوريغون للمحولات الدوارة
27	كروكر-ويلر لأفران كربيد الكالسيوم
25	ويستنجهاوس شلالات نياجرا ثنائية الطور - لتشغيل المحركات

ترددات المرافق في أوروبا حتى عام 1900 ^{[ 7 ]}

هرتز	وصف
133	أنظمة الإضاءة أحادية الطور، المملكة المتحدة وأوروبا
125	نظام إضاءة أحادي الطور، المملكة المتحدة وأوروبا
83.3	أحادي الطور، فيرانتي المملكة المتحدة، محطة ديبتفورد لتوليد الطاقة ، لندن
70	إضاءة أحادية الطور، ألمانيا 1891
65.3	بي بي سي بيلينزونا
60	إضاءة أحادية الطور، ألمانيا، 1891، 1893
50	شركة AEG، وشركة Oerlikon، وغيرهما من الشركات المصنعة، المعيار النهائي
48	محطة توليد الطاقة التابعة لهيئة الإذاعة البريطانية (BBC) في كيلوانجن،
46	روما، جنيف 1900
45 1 ⁄ 3	محطة توليد الطاقة البلدية، فرانكفورت أم ماين، 1893
42	عملاء غانز، وكذلك ألمانيا 1898
41 2 ⁄ 3	شركة غانز، المجر
40	لاوفن أم نيكار، الطاقة الكهرومائية، 1891، إلى 1925
38.6	بي بي سي أرلين
33 1 ⁄ 3	شركة سانت جيمس وسوهو للإنارة الكهربائية، لندن
25	إضاءة أحادية الطور، ألمانيا 1897

حتى منتصف القرن العشرين، لم تكن ترددات المرافق العامة موحدة تمامًا عند الترددات الشائعة حاليًا، 50 هرتز أو 60 هرتز. في عام 1946، أدرج دليل مرجعي لمصممي أجهزة الراديو ^{[ 16 ]} الترددات التالية، التي أصبحت الآن قديمة، ضمن الترددات المستخدمة. كما أن العديد من هذه المناطق كانت تستخدم أيضًا ترددات 50 هرتز أو 60 هرتز أو التيار المستمر.

الترددات المستخدمة في عام 1946 (بالإضافة إلى 50 هرتز و60 هرتز)

هرتز	منطقة
25	كندا (جنوب أونتاريو)، منطقة قناة بنما (*)، فرنسا، ألمانيا، السويد، المملكة المتحدة، الصين، هاواي، الهند، منشوريا
33 1 ⁄ 3	محطة توليد الطاقة في لوتس رود، تشيلسي، لندن (لخدمة مترو أنفاق لندن وحافلات الترولي بعد التحويل إلى التيار المستمر)
40	جامايكا، بلجيكا، سويسرا، المملكة المتحدة، ولايات الملايو الموحدة، مصر، غرب أستراليا (*)
42	تشيكوسلوفاكيا، المجر، إيطاليا، موناكو (*)، البرتغال، رومانيا، يوغوسلافيا، ليبيا (طرابلس)
43	الأرجنتين
45	إيطاليا، ليبيا (طرابلس)
76	جبل طارق (*)
100	مالطا (*)، شرق أفريقيا البريطانية

في المناطق التي تم تمييزها بعلامة (*)، فإن هذا هو تردد المرافق الوحيد المعروض لتلك المنطقة.

السكك الحديدية

لا تزال ترددات طاقة أخرى مستخدمة. تستخدم ألمانيا والنمسا وسويسرا والسويد والنرويج شبكات طاقة جرّ للسكك الحديدية، حيث توزع تيارًا مترددًا أحادي الطور بتردد 16 ± 2/3 هرتز أو 16.7 هرتز. ^[¹⁷^] ويُستخدم تردد 25 هرتز لخط سكة حديد ماريازل النمساوي ، وكذلك لأنظمة طاقة الجرّ التابعة لشركتي أمتراك وسيبتا في الولايات المتحدة. أما أنظمة السكك الحديدية الأخرى التي تعمل بالتيار المتردد ، فتُغذّى بتردد الطاقة التجارية المحلي، 50 هرتز أو 60 هرتز.

يمكن استخلاص طاقة الجر من مصادر الطاقة التجارية عبر محولات التردد، أو في بعض الحالات، يمكن إنتاجها بواسطة محطات توليد طاقة جر مخصصة . في القرن التاسع عشر، تم التفكير في استخدام ترددات منخفضة تصل إلى 8 هرتز لتشغيل خطوط السكك الحديدية الكهربائية ذات المحركات المبدلة. ^{[ 2 ]} تحمل بعض منافذ الكهرباء في القطارات الجهد الصحيح، ولكن باستخدام تردد شبكة القطارات الأصلي مثل 16 ± 2/3 هرتز أو 16.7 هرتز.

400 هرتز

تُستخدم ترددات طاقة تصل إلى 400 هرتز في تطبيقات تتطلب صغر الحجم وخفة الوزن، مثل الطائرات والمركبات الفضائية والغواصات وغرف الخوادم لتزويد أجهزة الكمبيوتر بالطاقة ، ^{[ 18 ]} والمعدات العسكرية، وأدوات الآلات اليدوية. لا يمكن نقل هذه الترددات العالية لمسافات طويلة بكفاءة اقتصادية؛ إذ يؤدي ارتفاع التردد إلى زيادة كبيرة في المعاوقة التسلسلية نتيجةً لحث خطوط النقل، مما يُصعّب عملية نقل الطاقة. لذا، عادةً ما تقتصر أنظمة الطاقة بتردد 400 هرتز على المباني أو المركبات.

على سبيل المثال، يمكن تصغير حجم المحولات الكهربائية لأن القلب المغناطيسي يمكن أن يكون أصغر بكثير للحصول على نفس مستوى الطاقة. تدور المحركات الحثية بسرعة تتناسب مع التردد، لذا فإن مصدر الطاقة عالي التردد يسمح بالحصول على طاقة أكبر لنفس حجم وكتلة المحرك. تتميز المحولات والمحركات التي تعمل بتردد 400 هرتز بصغر حجمها وخفة وزنها مقارنةً بتلك التي تعمل بتردد 50 أو 60 هرتز، وهو ما يمثل ميزة في الطائرات والسفن. يوجد معيار عسكري أمريكي MIL-STD-704 لاستخدام الطائرات للطاقة بتردد 400 هرتز.

استقرار

الساعات الكهربائية

تستخدم بعض الساعات الكهربائية التردد الثابت نسبيًا لشبكة الطاقة الكهربائية للحفاظ على دقة ضبط الوقت. عمليًا، يتغير التردد الدقيق للشبكة حول التردد الاسمي، فينخفض عند زيادة الأحمال، ويزداد عند انخفاضها. مع ذلك، تقوم معظم شركات الكهرباء بتعديل توليد الطاقة على الشبكة على مدار اليوم لضمان حدوث عدد ثابت من الدورات. ^{[ 19 ]}

تصحيح الخطأ الزمني (TEC)

لم يكن تنظيم تردد نظام الطاقة لضمان دقة ضبط الوقت شائعًا إلا بعد عام 1916، مع اختراع هنري وارن لساعة وارن الرئيسية لمحطة الطاقة ومحركه المتزامن ذاتي التشغيل. وقد عرض نيكولا تيسلا مفهوم الساعات المتزامنة بتردد التيار الكهربائي في معرض شيكاغو العالمي عام 1893. كما يعتمد أورغن هاموند على محرك ساعة متزامن يعمل بالتيار المتردد للحفاظ على السرعة الصحيحة لمولد "عجلة النغمات" الداخلي، مما يضمن دقة جميع النغمات.

اليوم، ينظم مشغلو شبكات الطاقة الكهربائية ذات التيار المتردد متوسط التردد اليومي بحيث تبقى الساعات دقيقة في حدود ثوانٍ معدودة. عمليًا، يُرفع التردد الاسمي أو يُخفض بنسبة مئوية محددة للحفاظ على التزامن. على مدار اليوم، يُحافظ على متوسط التردد عند قيمة اسمية ضمن بضع مئات من الأجزاء في المليون. ^{[ 20 ]} في الشبكة المتزامنة لأوروبا القارية ، يُحسب الانحراف بين توقيت طور الشبكة والتوقيت العالمي المنسق (UTC ) (المستند إلى التوقيت الذري الدولي ) في الساعة 8:00 صباحًا كل يوم في مركز تحكم في سويسرا . ثم يُعدّل التردد المستهدف بما يصل إلى ±0.01 هرتز (±0.02%) من 50 هرتز حسب الحاجة، لضمان متوسط تردد طويل الأجل يساوي بالضبط 50 هرتز × 60 ثانية / دقيقة × 60 دقيقة/ ساعة × 24 ساعة/ يوم . ٤,٣٢٠,٠٠٠ دورة يوميًا. ^[ ٢١ ^] في أمريكا الشمالية ^، عندما يتجاوز الخطأ ١٠ ثوانٍ لشبكة الربط الشرقية ، أو ٣ ثوانٍ لشبكة الربط في تكساس ، أو ثانيتين لشبكة الربط الغربية ، يُطبَّق تصحيح بمقدار ±٠.٠٢ هرتز (٠.٠٣٣٪). تبدأ تصحيحات الخطأ الزمني وتنتهي إما في رأس الساعة أو في نصف الساعة. ^{[ ٢٢ ]}^{[ ٢٣ ]}

تتوفر عدادات التردد في الوقت الفعلي لتوليد الطاقة في المملكة المتحدة عبر الإنترنت، منها عداد رسمي تابع للشبكة الوطنية، وآخر غير رسمي تديره شركة Dynamic Demand. ^{[ 24 ]}^{[ 25 ]} كما تتوفر بيانات التردد في الوقت الفعلي للشبكة المتزامنة في أوروبا القارية على مواقع إلكترونية مثل www.mainsfrequency.com . وتقوم شبكة مراقبة التردد (FNET) في جامعة تينيسي بقياس تردد الوصلات البينية ضمن شبكة الطاقة في أمريكا الشمالية، بالإضافة إلى مناطق أخرى عديدة حول العالم. وتُعرض هذه القياسات على موقع FNET الإلكتروني. ^{[ 26 ]}

الطبعة الأمريكية

في الولايات المتحدة، جعلت لجنة تنظيم الطاقة الفيدرالية تصحيح أخطاء التوقيت إلزاميًا في عام 2009. ^{[ 27 ]} وفي عام 2011، ناقشت مؤسسة موثوقية الكهرباء في أمريكا الشمالية (NERC) تجربة مقترحة من شأنها تخفيف متطلبات تنظيم التردد ^{[ 28 ]} لشبكات الكهرباء، مما سيؤدي إلى تقليل دقة الساعات والأجهزة الأخرى التي تستخدم تردد الشبكة 60 هرتز كأساس زمني على المدى الطويل. ^{[ 29 ]}

التردد والحمل

تستخدم شبكات التيار المتردد الحديثة تحكمًا دقيقًا في التردد كإشارة خارج النطاق لتنسيق عمل المولدات المتصلة بالشبكة. نشأت هذه الممارسة لأن تردد المولد الميكانيكي يتغير بتغير قوة الإدخال وحمل الإخراج . يؤدي الحمل الزائد إلى سحب الطاقة الدورانية من عمود المولد، مما يقلل من تردد التيار المتولد؛ بينما تؤدي القوة الزائدة إلى إيداع الطاقة الدورانية، مما يزيد التردد. يحافظ نظام التحكم التلقائي في التوليد (AGC) على التردد المجدول ويتبادل تدفقات الطاقة عن طريق ضبط منظم المولد لمواجهة تغيرات التردد، عادةً في غضون بضعة عشرات من الثواني . ^{[ 30 ]}

لا تنطبق فيزياء دولاب الموازنة على محطات الطاقة الشمسية المتصلة بالعواكس أو مصادر الطاقة الأخرى المتصلة بالتيار المستمر . مع ذلك، يمكن برمجة محطات الطاقة أو أنظمة التخزين هذه لتتبع إشارة التردد. ^[³¹^] في الواقع، كشفت تجربة أجريت عام 2017 لصالح هيئة تشغيل نظام كاليفورنيا المستقلة للطاقة (CAISO) أن محطات الطاقة الشمسية يمكنها الاستجابة للإشارة بشكل أسرع من المولدات التقليدية، لأنها لا تحتاج إلى تسريع كتلة دوارة . ^[³²^]

تُعدّ التغيرات الطفيفة والمؤقتة في التردد نتيجة حتمية لتغير الطلب، لكن التحولات السريعة والكبيرة في التردد غالبًا ما تُشير إلى اقتراب شبكة التوزيع من حدود طاقتها القصوى. وقد حدثت أمثلة استثنائية قبل انقطاعات التيار الكهربائي الرئيسية . أثناء عطل شديد في المولدات أو خطوط النقل، سيؤدي اختلال التوازن بين الحمل والتوليد الناتج إلى تغيرات في ترددات نظام الطاقة المحلي. يتسبب فقدان الربط البيني في زيادة تردد النظام (بسبب زيادة التوليد) في اتجاه التيار قبل الفقد، ولكنه قد يتسبب في انهيار التردد أو الجهد (بسبب زيادة الحمل) في اتجاه التيار بعد الفقد. ونتيجة لذلك، يتم تشغيل العديد من مرحلات الحماية في نظام الطاقة تلقائيًا عند انخفاض التردد بشكل حاد (عادةً ما يكون أقل بمقدار 0.5 إلى 2 هرتز ، اعتمادًا على قدرة النظام على تحمل الاضطرابات وشدة إجراءات الحماية). تبدأ هذه المرحلات في تخفيف الأحمال أو فصل خطوط الربط البيني للحفاظ على تشغيل جزء على الأقل من الشبكة . ^[³³^]

لن تحافظ أنظمة الطاقة الصغيرة، غير المتصلة بشكل واسع بالعديد من المولدات والأحمال، على التردد بنفس الدقة. في حال عدم تنظيم تردد النظام بدقة خلال فترات الأحمال العالية، قد يسمح مشغلو النظام بارتفاع تردد النظام خلال فترات الأحمال المنخفضة للحفاظ على متوسط تردد يومي بدقة مقبولة. ^{[ 34 ]}^{[ 35 ]} أما المولدات المحمولة، غير المتصلة بشبكة الكهرباء، فلا تحتاج إلى تنظيم ترددها بدقة لأن الأحمال النموذجية لا تتأثر بالانحرافات الطفيفة في التردد.

التحكم في الحمل والتردد

يُعدّ التحكم في تردد الحمل (LFC) نوعًا من أنواع التحكم التكاملي الذي يُعيد تردد النظام مع مراعاة عقود توريد أو استهلاك الطاقة للمناطق المحيطة. ويُحدد نظام التوليد التلقائي الموصوف في قسم " التردد والحمل" آلية تخميد تُقلل من مقدار متوسط خطأ التردد، $Δf$ ، حيث $f$ هو التردد، $و$ $Δ$ يُشير إلى الفرق بين القيم المقاسة والمطلوبة، والخطوط العلوية تُشير إلى المتوسطات الزمنية.

تُدمج تقنية التحكم في التردد (LFC) نقل الطاقة بين المناطق المختلفة، والمعروف باسم "صافي طاقة خط الربط "، في الكمية المُصغّرة. بالنسبة لثابت انحياز تردد معين $B$ ، فإنخطأ التحكم في المنطقة (ACE) المرتبط بـ LFC في أي لحظة زمنية هو ببساطة $\Delta (P_{T}-Bf){\text{,}}$ حيث تشير $P<sub> T</sub>$ إلى قدرة خط الربط. ^{[ 36 ]} ثم يُكامل هذا الخطأ اللحظي عدديًا للحصول على المتوسط الزمني ، ويتم ضبط منظمات السرعة لموازنة قيمته. ^{[ 37 ]}^{[ 38 ]} عادةً ما تكون قيمة المعامل $B$ سالبة، بحيث عندما يكون التردد أقل من التردد المستهدف، يجب أن يزداد إنتاج الطاقة في المنطقة؛ وعادةً ما يكون مقداره في حدود ميغاواط / ديسيهرتز . ^{[ 39 ]}

كان التحكم في الحمل والتردد باستخدام انحياز خط الربط معروفًا منذ ثلاثينيات القرن العشرين، لكن استخدامه كان نادرًا حتى فترة ما بعد الحرب . في خمسينيات القرن العشرين، روّج ناثان كوهن لهذه الممارسة في سلسلة من المقالات، مُجادلًا بأن التحكم في الحمل والتردد يُقلل من التعديل $اللازم$ لتغيرات الحمل. ^{[ 40 ]} على وجه الخصوص، افترض كوهن أن جميع مناطق الشبكة تشترك في نظام خطي مشترك ، مع تغير في التردد ثابت الموقع ^{[ 41 ]} لكل حمل إضافي ( $df$ $/$ $dL) . إذا$ اختارت شركة الكهرباء $B={\frac {1}{2}}{\frac {dL}{df}}{\text{,}}$ وفي حال تعرضت إحدى المناطق لعطل مؤقت أو أي خلل آخر في توازن التوليد والحمل، فإن المولدات المجاورة ستشهد انخفاضًا في التردد، ولكن مع زيادة معاكسة في تدفق الطاقة الخارجة من خط الربط، مما لا يؤدي إلى حدوث عطل في نظام التحكم في الطاقة. وبالتالي، لن تُجري هذه المولدات أي تعديلات على منظم السرعة خلال الفترة القصيرة (المفترضة) قبل تعافي المنطقة المعطلة. ^{[ 42 ]}

معدل تغير التردد

معدل تغير التردد (يُشار إليه أيضًا بـ ROCOF ) هو ببساطة مشتق زمني لتردد الخدمة ( ${df}/{dt}$ يُقاس معدل تغير التردد (ROCOF) عادةً بوحدة هرتز في الثانية (Hz/s). تزداد أهمية هذا المعامل عند استبدال المولدات التزامنية التقليدية بموارد الطاقة المتجددة المتغيرة (VRE) القائمة على العاكسات (IBR). يوفر تصميم المولد التزامني بطبيعته استجابة القصور الذاتي التي تحد من معدل تغير التردد. ولأن موارد الطاقة المتجددة المتغيرة غير مرتبطة كهروميكانيكيًا بشبكة الطاقة، فقد يُظهر نظام ذو نسبة عالية من موارد الطاقة المتجددة المتغيرة قيمًا عالية لمعدل تغير التردد، مما قد يُسبب مشاكل في تشغيل النظام نتيجةً للضغط الواقع على المولدات التزامنية المتبقية، وتفعيل أجهزة الحماية، وفصل الأحمال . ^{[ 43 ]} كما أن استخدام معدل تغير التردد للتمييز بين الضوضاء غير الضارة والانحرافات الخطيرة أمرٌ صعب، وقد يُسبب انقطاعات خاطئة. ^{[ 44 ]} في حين أن بعض محطات نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) مُلزمة بالبقاء متصلة بالشبكة حتى معدل تغير تردد يصل إلى 2.5 هرتز/ثانية، قد تبقى توربينات الرياح مستقرة حتى 4 هرتز/ثانية. ^{[ 45 ]}

اعتبارًا من عام 2017، اشترطت لوائح بعض الشبكات أن تتحمل محطات الطاقة معدل تغير تردد الإيقاف (ROCOF) يتراوح بين 1 و4 هرتز/ثانية، وهو حدٌّ أعلى بكثير، يفوق بعشرة أضعاف القيمة المستهدفة لتصميم مولد توربينات الغاز القديمة. ^{[ 46 ]} يُعدّ اختبار معدات الطاقة العالية (عدة ميغاواط ) للتأكد من تحملها لمعدل تغير التردد أمرًا صعبًا، إذ يتم تشغيل إعداد الاختبار النموذجي خارج الشبكة، وبالتالي لا يمكن تغيير التردد بشكل عشوائي. في الولايات المتحدة، تُعدّ واجهة الشبكة القابلة للتحكم في المختبر الوطني للطاقة المتجددة المنشأة الوحيدة التي تسمح باختبار وحدات متعددة الميغاواط ^{[ 47 ]} (حتى 7 ميغا فولت أمبير ). ^{[ 48 ]} أما اختبار الوحدات الحرارية الكبيرة فهو غير ممكن. ^{[ 47 ]}

الضوضاء والتشويش المسموع

قد تُصدر الأجهزة التي تعمل بالتيار المتردد طنينًا مميزًا، يُطلق عليه غالبًا " طنين التيار الكهربائي "، عند مضاعفات ترددات التيار المتردد الذي تستخدمه (انظر: التمغنط الانضغاطي ). وينتج هذا الطنين عادةً عن اهتزاز رقائق قلب المحرك والمحول بالتزامن مع المجال المغناطيسي. وقد يظهر هذا الطنين أيضًا في أنظمة الصوت، حيث لا يكون مرشح مصدر الطاقة أو حماية الإشارة في المُضخّم كافيًا.

طنين الطاقة بتردد 50 هرتز

طنين الطاقة بتردد 60 هرتز

طنين الطاقة بتردد 400 هرتز

اختارت معظم الدول معدل التزامن الرأسي لأجهزة التلفزيون لديها ليكون مساويًا لتردد التيار الكهربائي المحلي. ساعد هذا في منع طنين خطوط الطاقة والتداخل المغناطيسي من التسبب في ظهور ترددات خفقان مرئية في الصورة المعروضة لأجهزة استقبال التلفزيون التناظري القديمة، وخاصةً تلك الناتجة عن محول التيار الكهربائي. على الرغم من وجود بعض التشوه في الصورة، إلا أنه لم يكن ملحوظًا في الغالب نظرًا لثباتها. ساهم الاستغناء عن المحولات باستخدام أجهزة استقبال التيار المتردد/المستمر ، بالإضافة إلى تغييرات أخرى في تصميم الأجهزة، في تقليل هذا التأثير، وتستخدم بعض الدول الآن معدل تزامن رأسي يقارب تردد التيار الكهربائي.

يُستخدم هذا التأثير الجانبي أيضًا كأداة في الطب الشرعي. فعند تسجيل صوت بالقرب من جهاز أو مقبس كهربائي يعمل بالتيار المتردد، يُسجّل صوت الطنين تلقائيًا. وتتكرر ذروة هذا الطنين مع كل دورة تيار متردد (كل 20 مللي ثانية لتردد 50 هرتز، أو كل 16.67 مللي ثانية لتردد 60 هرتز). يجب أن يتطابق تردد الطنين تمامًا مع تردد تسجيل الطب الشرعي له في التاريخ والوقت المحددين للتسجيل. وأي انقطاع في تطابق التردد، أو عدم وجود تطابق على الإطلاق، يُشكك في صحة التسجيل. ^{[ 49 ]}

انظر أيضاً

للمزيد من القراءة

فورفاري، ف.أ، تطور ترددات خطوط الطاقة 133 + 1 ⁄ 3 إلى 25 هرتز ، مجلة تطبيقات الصناعة، IEEE، سبتمبر/أكتوبر 2000، المجلد 6، العدد 5، الصفحات 12-14، ISSN 1077-2618 .
Rushmore, DB, Frequency , AIEE Transactions, Volume 31, 1912, pages 955–983, and discussion on pages 974–978.
بلالوك، توماس جيه، كهربة مصنع رئيسي للصلب - الجزء الثاني تطوير نظام 25 هرتز ، مجلة تطبيقات الصناعة، IEEE، سبتمبر/أكتوبر 2005، الصفحات 9-12، ISSN 1077-2618 .

مراجع

↑ AC Monteith، CF Wagner (محرران)، كتاب مرجعي في نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية، الطبعة الرابعة ، شركة وستنجهاوس إلكتريك، 1950، صفحة 6
1 2 3 4 ب. ج. لام، القصة التقنية للترددات ، معاملات AIEE يناير 1918، أعيد طبعه في نشرة نادي بالتيمور لهواة الراديو The Modulator يناير - مارس 2007
↑ نشأت ترددات الهرتز الكسرية في القرن التاسع عشر ، حيث كانت تُقاس الترددات بوحدة التناوب في الدقيقة، بدلاً من التناوب (الدورات) في الثانية. على سبيل المثال، تعمل آلة تُنتج 8000 تناوب في الدقيقة بتردد 133 ± 1/3 دورة في الثانية.
↑ غوردون وودوارد. "توليد وتوزيع الطاقة أحادية وثنائية الطور في مدينة كوفنتري" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 31 أكتوبر 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 أكتوبر 2007 .
1 2 أوين، إدوارد (1997-11-01). "التاريخ". مجلة تطبيقات الصناعة التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 3 (6): 8، 10، 12-14 . رمز Bibcode : 1997IIAM....3f...8O . doi : 10.1109/2943.628099 .
↑ توماس ب. هيوز ، شبكات الطاقة: الكهرباء في المجتمع الغربي 1880-1930 ، مطبعة جامعة جونز هوبكنز، بالتيمور 1983، رقم ISBN 0-8018-2873-2الصفحات 282-283
1 2 3 جيرهارد نيدهوفر، تردد 50 هرتز: كيف نشأ المعيار من غابة أوروبية ، مجلة IEEE للطاقة والكهرباء ، يوليو/أغسطس 2011، الصفحات 66-81
↑ مجلس الكهرباء، إمدادات الكهرباء في المملكة المتحدة: تسلسل زمني من بدايات الصناعة حتى 31 ديسمبر 1985، الطبعة الرابعة ، رقم ISBN 0-85188-105-X، الصفحة 41
↑ "أخبار في وزارة النقل والتنمية" . وزارة النقل والتنمية في لويزيانا. 5 سبتمبر 2005. مؤرشف من الأصل في 23 سبتمبر 2005.
↑ صموئيل إنسول، خدمة الكهرباء في المحطة المركزية ، طبعة خاصة، شيكاغو 1915، متوفرة على أرشيف الإنترنت، صفحة 72
↑ مهندسو المحطة المركزية لشركة وستنجهاوس إلكتريك، كتاب مرجعي لنقل وتوزيع الطاقة الكهربائية ، الطبعة الرابعة، شركة وستنجهاوس إلكتريك، إيست بيتسبرغ، بنسلفانيا، 1950، بدون رقم ISBN
↑ هيوز كما سبق
↑ افتتاحية الموقف. "بادرويس برازيليرو" . مؤرشفة من الأصلي بتاريخ 2014-02-08 . تم الاسترجاع 2014/02/04 .
↑ "Historia" (بالإسبانية). مؤرشف من الأصل بتاريخ 13-12-2009.
↑ إدوين ج. هيوستن وآرثر كينلي، أنواع حديثة من الآلات الكهربائية الديناميكية ، حقوق الطبع والنشر محفوظة لشركة American Technical Book Company 1897، نشرتها شركة PF Collier and Sons نيويورك، 1902
↑ إتش تي كولهاس، محرر (1946). بيانات مرجعية لمهندسي الراديو (ملف PDF) (الطبعة الثانية ). نيويورك: المؤسسة الفيدرالية للهاتف والراديو. ص 26.
^ C. Linder (2002)، “Umstellung der Sollfrequenz im zentralen Bahnstromnetz von 16 2/3 هرتز auf 16,70 هرتز (الإنجليزية: تبديل التردد في شبكة إمداد الطاقة الكهربائية بالقطار من 16 2/3 هرتز إلى 16,70 هرتز )”، Elektrische Bahnen (بالألمانية)، المجلد. الكتاب 12، ميونيخ: Oldenbourg-Industrieverlag، ISSN 0013-5437
↑ في السابق، كانت أنظمة الحواسيب المركزية لشركة IBM تستخدم أيضًاأنظمة طاقة بتردد 415 هرتز داخل غرفة الحاسوب. روبرت ب. هيكي، دليل المهندس الكهربائي المحمول ، صفحة 401
↑ والد، ماثيو ل. (2011-01-07). "احتفظ بهذا الميغاواط!" . مدونة خضراء . تم الاسترجاع في 2020-10-16 .
↑ فينك، دونالد ج .؛ بيتي، هـ. واين (1978). الدليل القياسي لمهندسي الكهرباء ( الطبعة الحادية عشرة). نيويورك: ماكجرو هيل. الصفحات 16-15 ، 16-16 . ISBN 978-0-07-020974-9.
↑ التحكم في تردد الحمل والأداء، الفصل د .
↑ "التصحيح اليدوي لخطأ الوقت" (ملف PDF) . naesb.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أبريل 2018 .
↑ تصحيح خطأ الوقت .
↑ "الشبكة الوطنية: بيانات التردد في الوقت الحقيقي - آخر 60 دقيقة" .
↑ "الطلب الديناميكي" . www.dynamicdemand.co.uk .
↑ fnetpublic .utk .edu
↑ "معيار الموثوقية الإقليمي لمجلس تنسيق الكهرباء الغربي بشأن التصحيح التلقائي لأخطاء التوقيت" (ملف PDF) . اللجنة الفيدرالية لتنظيم الطاقة . 21 مايو 2009. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 21 ديسمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 23 يونيو 2016 .
↑ "تصحيح أخطاء الوقت والموثوقية (مسودة)" (ملف PDF) . مؤسسة موثوقية الكهرباء في أمريكا الشمالية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2016 .
↑ "تجربة شبكة الطاقة قد تُربك الساعات - التكنولوجيا والعلوم - الابتكار - أخبار إن بي سي" . أخبار إن بي سي . 25 يونيو 2011. مؤرشف من الأصل في 4 أغسطس 2020.
↑ غراينجر، جون جيه؛ ستيفنسون، ويليام دي. (1994). تحليل أنظمة الطاقة (طبعة الطلاب الدولية ). تاتا-ماكجرو هيل. ص 562-565 .
↑ لومباردو، توم (6 مايو 2016). "تخزين البطاريات: بديل نظيف لتنظيم التردد" . Engineering.com .
↑ سانت جون، جيف (19 يناير 2017). "شركة فيرست سولار تثبت أن محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية قادرة على منافسة خدمات استجابة التردد من محطات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي" . تحسين الشبكة. gtm . وود ماكنزي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يناير 2017 .
↑ بايليس، كولين؛ هاردي، برايان (14 أكتوبر 2022). هندسة النقل والتوزيع الكهربائية ( الطبعة الرابعة). نيونوس. الصفحات 344-345 .
↑ دونالد ج. فينك وهـ. واين بيتي، الدليل القياسي لمهندسي الكهرباء، الطبعة الحادية عشرة ، ماكجرو هيل، نيويورك، 1978، رقم ISBN 0-07-020974-X، الصفحات 16-15 - 16-21
↑ إدوارد ويلسون كيمبارك ، استقرار نظام الطاقة ، المجلد 1، جون وايلي وأولاده، نيويورك، 1948، صفحة 189
↑ NERC 2021 ، ص 11 أو Bratton 1971 ، ص 48-49 . لاحظ أن الترميز القديم يستخدم $B بدلاً من$ ذلك لعكس انحيازالتردد كما هو محدد هنا، وأحيانًاعامل تحويل الوحدة $10$ في صيغة التحكم في المساحة.
↑ جلوفر، دنكان جيه وآخرون. تحليل وتصميم أنظمة الطاقة. الطبعة الخامسة. سينجج ليرنينج. 2012. الصفحات 663-664.
↑ ستيرلينغ، م. ج . هـ. (1978). التحكم في أنظمة الطاقة . هندسة التحكم التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. ستيفنيج: بيتر بيرغرينوس. الصفحات 193-198 . ISBN 0-906048-01-X.
↑ NERC 2021 ، ص 20.
↑ براتون 1971 ، ص 4-5.
↑ رياضياً، يمكن أن يختلف المشتق باختلاف الموقع طالما أن كل نظام تحكم في التوليد لا يملك سوى محطة توليد مجاورة واحدة. وهذا ممكن فقط على شبكة تحتوي على عدد قليل جداً من المولدات، إما مولد واحد أو اثنين فقط.
↑ براتون 1971 ، ص 48-49.
↑ ENTSO-E 2017 ، ص 3-4.
↑ بول رايت وجيرت ريتفيلد. الاختبارات والمتطلبات القياسية لقياسات معدل تغير التردد (ROCOF) في الشبكات الذكية، المختبر الفيزيائي الوطني (المملكة المتحدة)، 17 مايو 2019
↑ "قدرة تحمل معدل تغير التردد (ROCOF)" (ملف PDF) . ENTSO-E . 31 يناير 2018. الصفحات 2، 6.
↑ ميلر، ليو وبارنز 2017 ، ص 3-17.
1 2 ميلر، ليو وبارنز 2017 ، ص. 2-16.
↑ NREL. "واجهة الشبكة القابلة للتحكم" .
↑ "الهمهمة التي تساعد في مكافحة الجريمة" . بي بي سي نيوز . 12 ديسمبر 2012.

مصادر

ENTSO-E (29 مارس 2017). قدرة تحمل معدل تغير التردد (ROCOF) (ملف PDF) . الشبكة الأوروبية لمشغلي أنظمة نقل الكهرباء .
ميلر، نيكولاس؛ ليو، ديبرا ؛ بارنز، ستيفن (9 أبريل 2017). إرشادات بشأن حدود المعدات المرتبطة بمعامل تقلبات الضغط العالي . شركة جنرال إلكتريك الدولية.
مؤسسة موثوقية الكهرباء في أمريكا الشمالية (11 مايو 2021). موازنة الطاقة والتحكم في التردد (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 17 يناير 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يوليو 2023 .
براتون، تيموثي لي (مايو 1971). حول مشكلة التحكم في الحمل والتردد (ملف PDF) (رسالة ماجستير). هيوستن، تكساس: جامعة رايس .

[1] AC Monteith، CF Wagner (محرران)، كتاب مرجعي في نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية، الطبعة الرابعة ، شركة وستنجهاوس إلكتريك، 1950، صفحة 6

[LAMME18-2] 1 2 3 4 ب. ج. لام، القصة التقنية للترددات ، معاملات AIEE يناير 1918، أعيد طبعه في نشرة نادي بالتيمور لهواة الراديو The Modulator يناير - مارس 2007

[3] نشأت ترددات الهرتز الكسرية في القرن التاسع عشر ، حيث كانت تُقاس الترددات بوحدة التناوب في الدقيقة، بدلاً من التناوب (الدورات) في الثانية. على سبيل المثال، تعمل آلة تُنتج 8000 تناوب في الدقيقة بتردد 133 ± 1/3 دورة في الثانية.

[4] غوردون وودوارد. "توليد وتوزيع الطاقة أحادية وثنائية الطور في مدينة كوفنتري" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 31 أكتوبر 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 أكتوبر 2007 .

[OWEN97-5] 1 2 أوين، إدوارد (1997-11-01). "التاريخ". مجلة تطبيقات الصناعة التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 3 (6): 8، 10، 12-14 . رمز Bibcode : 1997IIAM....3f...8O . doi : 10.1109/2943.628099 .

[6] توماس ب. هيوز ، شبكات الطاقة: الكهرباء في المجتمع الغربي 1880-1930 ، مطبعة جامعة جونز هوبكنز، بالتيمور 1983، رقم ISBN 0-8018-2873-2الصفحات 282-283

[Neidhofer11-7] 1 2 3 جيرهارد نيدهوفر، تردد 50 هرتز: كيف نشأ المعيار من غابة أوروبية ، مجلة IEEE للطاقة والكهرباء ، يوليو/أغسطس 2011، الصفحات 66-81

[8] مجلس الكهرباء، إمدادات الكهرباء في المملكة المتحدة: تسلسل زمني من بدايات الصناعة حتى 31 ديسمبر 1985، الطبعة الرابعة ، رقم ISBN 0-85188-105-X، الصفحة 41

[9] "أخبار في وزارة النقل والتنمية" . وزارة النقل والتنمية في لويزيانا. 5 سبتمبر 2005. مؤرشف من الأصل في 23 سبتمبر 2005.

[10] صموئيل إنسول، خدمة الكهرباء في المحطة المركزية ، طبعة خاصة، شيكاغو 1915، متوفرة على أرشيف الإنترنت، صفحة 72

[11] مهندسو المحطة المركزية لشركة وستنجهاوس إلكتريك، كتاب مرجعي لنقل وتوزيع الطاقة الكهربائية ، الطبعة الرابعة، شركة وستنجهاوس إلكتريك، إيست بيتسبرغ، بنسلفانيا، 1950، بدون رقم ISBN

[12] هيوز كما سبق

[13] افتتاحية الموقف. "بادرويس برازيليرو" . مؤرشفة من الأصلي بتاريخ 2014-02-08 . تم الاسترجاع 2014/02/04 .

[14] "Historia" (بالإسبانية). مؤرشف من الأصل بتاريخ 13-12-2009.

[15] إدوين ج. هيوستن وآرثر كينلي، أنواع حديثة من الآلات الكهربائية الديناميكية ، حقوق الطبع والنشر محفوظة لشركة American Technical Book Company 1897، نشرتها شركة PF Collier and Sons نيويورك، 1902

[16] إتش تي كولهاس، محرر (1946). بيانات مرجعية لمهندسي الراديو (ملف PDF) (الطبعة الثانية ). نيويورك: المؤسسة الفيدرالية للهاتف والراديو. ص 26.

[17] C. Linder (2002)، “Umstellung der Sollfrequenz im zentralen Bahnstromnetz von 16 2/3 هرتز auf 16,70 هرتز (الإنجليزية: تبديل التردد في شبكة إمداد الطاقة الكهربائية بالقطار من 16 2/3 هرتز إلى 16,70 هرتز )”، Elektrische Bahnen (بالألمانية)، المجلد. الكتاب 12، ميونيخ: Oldenbourg-Industrieverlag، ISSN 0013-5437

[18] في السابق، كانت أنظمة الحواسيب المركزية لشركة IBM تستخدم أيضًاأنظمة طاقة بتردد 415 هرتز داخل غرفة الحاسوب. روبرت ب. هيكي، دليل المهندس الكهربائي المحمول ، صفحة 401

[19] والد، ماثيو ل. (2011-01-07). "احتفظ بهذا الميغاواط!" . مدونة خضراء . تم الاسترجاع في 2020-10-16 .

[20] فينك، دونالد ج .؛ بيتي، هـ. واين (1978). الدليل القياسي لمهندسي الكهرباء ( الطبعة الحادية عشرة). نيويورك: ماكجرو هيل. الصفحات 16-15 ، 16-16 . ISBN 978-0-07-020974-9.

[21] التحكم في تردد الحمل والأداء، الفصل د .

[22] "التصحيح اليدوي لخطأ الوقت" (ملف PDF) . naesb.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أبريل 2018 .

[23] تصحيح خطأ الوقت .

[24] "الشبكة الوطنية: بيانات التردد في الوقت الحقيقي - آخر 60 دقيقة" .

[25] "الطلب الديناميكي" . www.dynamicdemand.co.uk .

[26] tpublic .utk .edu

[27] "معيار الموثوقية الإقليمي لمجلس تنسيق الكهرباء الغربي بشأن التصحيح التلقائي لأخطاء التوقيت" (ملف PDF) . اللجنة الفيدرالية لتنظيم الطاقة . 21 مايو 2009. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 21 ديسمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 23 يونيو 2016 .

[28] "تصحيح أخطاء الوقت والموثوقية (مسودة)" (ملف PDF) . مؤسسة موثوقية الكهرباء في أمريكا الشمالية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2016 .

[29] "تجربة شبكة الطاقة قد تُربك الساعات - التكنولوجيا والعلوم - الابتكار - أخبار إن بي سي" . أخبار إن بي سي . 25 يونيو 2011. مؤرشف من الأصل في 4 أغسطس 2020.

[30] غراينجر، جون جيه؛ ستيفنسون، ويليام دي. (1994). تحليل أنظمة الطاقة (طبعة الطلاب الدولية ). تاتا-ماكجرو هيل. ص 562-565 .

[31] لومباردو، توم (6 مايو 2016). "تخزين البطاريات: بديل نظيف لتنظيم التردد" . Engineering.com .

[32] سانت جون، جيف (19 يناير 2017). "شركة فيرست سولار تثبت أن محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية قادرة على منافسة خدمات استجابة التردد من محطات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي" . تحسين الشبكة. gtm . وود ماكنزي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يناير 2017 .

[33] بايليس، كولين؛ هاردي، برايان (14 أكتوبر 2022). هندسة النقل والتوزيع الكهربائية ( الطبعة الرابعة). نيونوس. الصفحات 344-345 .

[34] دونالد ج. فينك وهـ. واين بيتي، الدليل القياسي لمهندسي الكهرباء، الطبعة الحادية عشرة ، ماكجرو هيل، نيويورك، 1978، رقم ISBN 0-07-020974-X، الصفحات 16-15 - 16-21

[35] إدوارد ويلسون كيمبارك ، استقرار نظام الطاقة ، المجلد 1، جون وايلي وأولاده، نيويورك، 1948، صفحة 189

[36] NERC 2021 ، ص 11 أو Bratton 1971 ، ص 48-49 . لاحظ أن الترميز القديم يستخدم $B بدلاً من$ ذلك لعكس انحيازالتردد كما هو محدد هنا، وأحيانًاعامل تحويل الوحدة $10$ في صيغة التحكم في المساحة.

[37] جلوفر، دنكان جيه وآخرون. تحليل وتصميم أنظمة الطاقة. الطبعة الخامسة. سينجج ليرنينج. 2012. الصفحات 663-664.

[38] ستيرلينغ، م. ج . هـ. (1978). التحكم في أنظمة الطاقة . هندسة التحكم التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. ستيفنيج: بيتر بيرغرينوس. الصفحات 193-198 . ISBN 0-906048-01-X.

[FOOTNOTENERC202120-39] NERC 2021 ، ص 20.

[FOOTNOTEBratton19714–5-40] براتون 1971 ، ص 4-5.

[41] رياضياً، يمكن أن يختلف المشتق باختلاف الموقع طالما أن كل نظام تحكم في التوليد لا يملك سوى محطة توليد مجاورة واحدة. وهذا ممكن فقط على شبكة تحتوي على عدد قليل جداً من المولدات، إما مولد واحد أو اثنين فقط.

[FOOTNOTEBratton197148–49-42] براتون 1971 ، ص 48-49.

[FOOTNOTEENTSO-E20173–4-43] ENTSO-E 2017 ، ص 3-4.

[44] بول رايت وجيرت ريتفيلد. الاختبارات والمتطلبات القياسية لقياسات معدل تغير التردد (ROCOF) في الشبكات الذكية، المختبر الفيزيائي الوطني (المملكة المتحدة)، 17 مايو 2019

[45] "قدرة تحمل معدل تغير التردد (ROCOF)" (ملف PDF) . ENTSO-E . 31 يناير 2018. الصفحات 2، 6.

[FOOTNOTEMillerLewBarnes20173-17-46] ميلر، ليو وبارنز 2017 ، ص 3-17.

[FOOTNOTEMillerLewBarnes20172-16-47] 1 2 ميلر، ليو وبارنز 2017 ، ص. 2-16.

[48] NREL. "واجهة الشبكة القابلة للتحكم" .

[49] "الهمهمة التي تساعد في مكافحة الجريمة" . بي بي سي نيوز . 12 ديسمبر 2012.

[

[ 2 ]

[ 3 ]

[

[ 5 ]

[

[

[ 8 ]

[

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[

[ ٢٢ ]

[ ٢٣ ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]

[ 27 ]

[ 28 ]

[ 29 ]

[ 30 ]

[

[

[

[ 34 ]

[ 35 ]

[ 36 ]

[ 37 ]

[ 38 ]

[ 39 ]

[ 40 ]

[ 41 ]

[ 42 ]

[ 43 ]

[ 44 ]

[ 45 ]

[ 46 ]

[ 47 ]

[ 48 ]

[ 49 ]