تختلف طرق تزويد الطاقة من دولة لأخرى، حيث تُستخدم بشكل رئيسي مصادر طاقة بتردد 50 هرتز و60 هرتز في أنظمة إمداد الطاقة حول العالم. ففي الدول الأوروبية مثل المملكة المتحدة، أستراليا، إفريقيا، جنوب أمريكا الجنوبية، ومعظم آسيا وروسيا، يكون تردد التيار المتردد 50 هرتز. بينما في أمريكا الشمالية وشمال أمريكا الجنوبية، يكون تردد التيار المتردد في منافذ الطاقة 60 هرتز.
ما هو الهيرتز (Hz)؟
(Hertz) هي وحدة (SI) الأساسية المعتمدة لوصف مستوى تردد شيء ما، بحيث يقيس دورة مدة اهتزاز الاهتزازات المغناطيسية والكهربائية والميكانيكية والصوتية (أي الموجات الميكانيكية من خلال المواد الصلبة والغازات والسوائل).
كما وسميت الوحدة على اسم عالم فيزيائي اسمه هانيريش رودلف هيرتز، والذي وجد “موجات كهرومغناطيسية”، كما ينقل التيار المتردد ستين أو خمسين دورة كل ثانية، وذلك وفقاً لـ 120 أو 100 دورة كل ثانية، وعند هذه النقطة، يكون مستوى التردد 60 هرتز أو 50 هرتز.
ما هو تردد 50 هيرتز؟
يشير التردد الكهربائي البالغ 50 هرتز إلى أن دوار المولد يدور (50) دورة كل ثانية وأن التيار يتحول أيضاً 50 مرة في الثانية لكل دورة، كما أنه يعني أن انتقال الجهد الكهربائي من السالب إلى الموجب ومن الجهد الموجب إلى السالب يحدث 50 مرة في الثانية.
ومع التردد المنخفض، تزداد تكلفة المحول أو المولد، كما يحدث هذا بسبب زيادة استهلاك المواد، مما يجعل تصنيع الأجهزة الثقيلة إلزامياً، لذلك يمكن أن يكون هناك وميض للضوء، وعلى سبيل المثال؛ وإن كانت المحولات التي تعمل على تردد 50 هرتز تتطلب المزيد من النحاس والحديد. يعمل كل من 220 فولت و 380 فولت تيار متردد بتردد 50 هرتز.
ما هو تردد 60 هرتز؟
عند مستوى التردد 60 هرتز، يدور دوار المولد 60 دورة كل ثانية، ومن خلال هذا؛ فإنه ينتقل التيار 60 مرة، بينما يتغير الاتجاه “مئة مرة”، أيضاً يرتد الجهد بين الجهد السالب إلى الجهد الموجب، وبالتالي من الجهد الموجب إلى الجهد السالب 60 مرة في الثانية.
ومع التردد العالي، سيكون هناك استهلاك أقل للمواد، مما يقلل من وزن المحول وتكلفته، ومع ذلك؛ فإن “محاثة التروس الكهربائية” وناقل الحركة ستزداد وستنخفض السعة، مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة الإجمالية.
كما يتم استخدام هذا التيار البديل بشكل عام في شمال أمريكا الجنوبية وأمريكا الشمالية مع مقابس طاقة الوحدة العائلية، بحيث يؤدي استخدام 60 هرتز إلى تقليل لمعان الأضواء، ومع ذلك؛ فإن هذا ليس عاملاً في الوقت الحاضر، كما أن التيار المتردد 480 فولت تيار متردد و 110 فولت تيار متردد لهما مستوى تردد 60 هرتز.
المقارنة بين تردد 50 هرتز وتردد 60 هرتز
اختلاف السرعة
في معظم أنواع “المحركات القياسية”، تكون الدورات في الدقيقة مع التردد بشكل توافقي، مما يعني زيادة السرعة عند استخدام 60 هرتز مقابل 50 هرتز، لذلك ستكون السرعة في حالة 50 هرتز أقل منها عندما يكون التردد الكهربائي 60 هرتز، وذلك اعتماداُ على اختلاف عدد الأقطاب الكهربائية لكل آلة.
وهنا يتضح بأن تردد 60 هرتز يمكن أن تصل إلى 20٪ أسرع، كما سيكون “تيار الدوامة” وخسارة الحديد أقل إذا كان مستوى التردد أقل، لذلك أيضاً ستكون سرعة المولد والمحرك التحريضي أقل أيضاً إذا كان مستوى التردد أقل.
اختلاف الكفاءة
كقاعدة عامة، ستستخدم إطارات 60 هرتز، وذلك بشكل عام؛ فإنها تستخدم جهداً أكبر للإمداد المحلي بالكهرباء أكثر من 50 هرتز، كما يكون مستوى الجهد أعلى عند 60 هرتز منه عند 50 هرتز بنسبة 20٪، ومع ذلك؛ فإنه لا يهم الاختلاف إذا كان الإعداد مصممًا بشكل خاص للعمل بالتردد المطلوب، كما يمكن أن يؤدي تصميم الإعداد إلى تقليل الاختلاف بشكل كبير.
الاختيار النهائي
بالنسبة لتردد 60 هرتز؛ فإنه يتم استخدام الفولتية (110) فولت أو (120) فولت في بعض الأحيان وتردد 50 هرتز يتم استخدام الفولتية (230) فولت أو (240) فولت في المنازل والأغراض الصناعية، كما أن هذا له تأثير أن الأسلاك المنزلية، بحيث يجب أن تكون ضعف “المقطع العرضي” لنظام (110) فولت للحصول على طاقة متطابقة.
ومع وجود اختلاف ضئيل في كلا الترددين، لا توجد إيجابيات وسلبيات لمتغير معين، كما قررت بعض الدول العمل على 60 هرتز، في حين اختار البعض 50 هرتز كمعيار، أيضاً يمكن أن يقلل تصميم الإعداد من فرق السرعة والكفاءة، لذلك لا يوجد تأثير جيد أو سيئ على أي شيء، وكلا الترددات هي بروتوكولات قياسية صالحة عالمياً، وهنا الشيء الرئيسي هو اختيار تردد واحد والالتزام به.
