Alta energia, Consumo de energia, Energia, História, Sistema de potência

50 e 60 Hz, qual é a diferença?

Por quê alguns países adotam energia elétrica de 60 Hz e outros de 50 Hz e qual é a diferença entre as duas frequências? É o assunto deste post.

Origens

No final do século XIX, várias frequências diferentes foram usadas. A frequência dependia da máquina a vapor, turbina d’água e/ou do projeto da máquina elétrica. Em 1895, na cidade de Coventry, Inglaterra, tinha um sistema de distribuição monofásico de 87 Hz, foi usado até 1906. Esta é a fórmula para o cálculo da frequência em Hz para geradores AC. p é o número de polos e n é a velocidade em rpm.

f=\frac{(p\cdot n)}{120}

Na Europa, a maioria das frequências usadas eram 40 e 53 Hz. Enquanto nos EUA, em 1886, a empresa de Westinghouse usou em Great Barrington um alternador fabricado pela Siemens com 16 polos que girava a 1000 rpm, portanto, frequência de 133 + 1/3 Hz.

A empresa Thomson-Houston usava geradores com 125 Hz. Em 1887, o motor de indução, mostrado abaixo, foi inventado por Nikola Tesla e exigia uma frequência menor.

Foi comprovado que 60 Hz é mais eficiente que 133 Hz. Em 1890, a Westinghouse adotou esta nova frequência, para colocar os motores de indução e os geradores no mesmo padrão. A frequência de 125 Hz produzia harmônicas, um tipo de interferência. Em 1891, na Europa, a empresa alemã AEG adotou a frequência de 50 Hz, depois de observar o efeito estroboscópico das lâmpadas em 40 Hz.

Regiões que usam 50 ou 60 Hz

No mapa abaixo, os países em vermelho adotam o padrão americano de 60 Hz. Enquanto os países em azul usam o padrão europeu de 50 Hz.

No Japão, a parte leste do país usa 50 Hz e a parte oeste implementou 60 Hz.

Diferenças entres os padrões

Um motor feito para 50 Hz operando em 60 Hz vai aumentar a velocidade em 20%. Para aumentar o torque na mesma proporção, a relação tensão/frequência deve ser constante. Nas frequências mais baixas, as perdas do núcleo e correntes parasitas são menores. E se um motor para 60 Hz for usado em 50 Hz? Vai consumir mais corrente devido a menor impedância do motor, perder potência e aumentar a temperatura, podendo queimar. Quanto à eficiência, tem pouca diferença entre as frequências. O que mais influencia é a tensão 110 ou 220 V, mais detalhes serão explicados futuramente. São usados conversores de frequência para evitar estes problemas, que serão assunto para outro post.

Alguns aparelhos podem operar nas duas frequências.

 

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About Pedro Ney Stroski

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