¿Cuál es la diferencia entre transmitir energía eléctrica a frecuencias de 50 Hz y 60 Hz?

• En primer lugar, es importante saber que la mayoría de los países del mundo, incluidos Europa y Asia, utilizan 220 V y 50 Hz, mientras que 60 Hz se utilizan en menos países, como Estados Unidos, partes de Japón y Arabia Saudí.
  • Como todos sabemos, el viaje de la energía eléctrica comienza en las estaciones de generación de energía, donde la frecuencia depende de la velocidad de la parte giratoria, que a su vez depende de la potencia mecánica de entrada. En el caso de 60 Hz, la potencia mecánica requerida es mayor que la de 50 Hz, lo que significa que se necesita más combustible, lo que genera mayores costos operativos.
  • A continuación, pasamos a la segunda etapa, que consiste en aumentar el voltaje de la potencia generada mediante transformadores. En el caso de 60 Hz, aumentarán las pérdidas de hierro, que incluyen dos tipos:
  • Pérdidas por corrientes de Foucault
  • Pérdidas por histéresis

Las pérdidas por corrientes de Foucault son proporcionales al cuadrado de la frecuencia (proporcionales a f^2), mientras que las pérdidas por histéresis son directamente proporcionales a la frecuencia (proporcionales a f). Como resultado, las pérdidas de hierro causarán más calentamiento en el núcleo del transformador a 60 Hz en comparación con 50 Hz.

• Además, el tamaño del transformador disminuye a medida que aumenta la frecuencia, como se ve en la ecuación E = 4.44 fNAB, donde B es la densidad de flujo magnético y A es el área de la sección transversal del núcleo del transformador. Suponiendo que E, N y B son constantes, el área central A es inversamente proporcional a la frecuencia. Esto significa que el tamaño de un transformador a 60 Hz será menor que a 50 Hz, ya que el tamaño del transformador depende del área del núcleo, que es inversamente proporcional a la frecuencia.
  • Finalmente, pasando a las líneas de transmisión de energía, se sabe que la reactancia inductiva (X) es directamente proporcional a la frecuencia, con X = 2πfL. Por lo tanto, a 60 Hz, la reactancia inductiva será mayor que a 50 Hz, lo que provocará mayores caídas de voltaje a lo largo de la línea de transmisión (IX), lo que reduce la eficiencia de la transmisión. Además, el efecto piel aumenta con la frecuencia, lo que significa que el área de la sección transversal efectiva para el flujo de corriente disminuye a medida que aumenta la frecuencia, lo que aumenta la resistencia de la línea, ya que la resistencia es inversamente proporcional al área de la sección transversal. Esto, a su vez, aumenta la resistencia R.

Artículo realizado por el Ing. Salem AlZyoud a quien agradecemos por compartir esta información. Recomendamos seguirlo por Linkedin.