Science fair: hur exakt är AC line frekvensen?

I den utvecklade världen levereras El via AC - växelström. En av specifikationerna för den elektriska strömmen är den frekvens som det svänger. De flesta av världen är bunden i elektriska nät kör på antingen 50 eller 60 Hz.

I början av 1900-talet, elektriska klockor drivs av växelström synkrona motorer utvecklades och blev populär. Därför fanns en impuls för att försäkra att den långsiktiga stabiliteten i rutnät frekvensen upprätthölls. När tekniken flyttade in elektronik ålder, var tanken att synkronisera en klocka till rutnätet elektrisk frekvens ofta utformad i klockor även om de inte längre används synkrona motorer. Det finns tre distinkta elektriska nät i kontinentala USA: öst, väst, och Texas (det verkligen är som helhet "nother land). Grid frekvensen synkroniseras inte mellan de tre nät, men det är självständigt underhålls och synkroniseras inom varje region.

Men hur bra är det?

Det finns formellt 60 cyklar per understöder, men det finns variationer på grund av de belastningar som införts på nätet. Eftersom nätet är så stort, är ögonblicklig kontroll av frekvensen inte genomförbart. Men det kan vara allmänt regisserad och mätt. Under perioder när frekvensen drivor låg, kan det motverkas med en högre frekvens.

Om det var helt korrekta, skulle det finnas 5,184,000 cykler per dag i genomsnitt. Kan vi verkligen räkna dem, men vi behöver en oomstridd måttstock mot vilken att jämföra.

GPS är ett utmärkt alternativ. Dess stabilitet och noggrannhet gör det en fenomenal värdet för stabil och exakt tid jämförelser. AdaFruit yttersta GPS-modulen till exempel citerar en 10 ns riktigheten av PPS utdata. Eftersom denna produktion är kontinuerligt disciplinerad av GPS-systemet, bör det dessutom har (för våra ändamål), perfekt stabilitet på lång sikt.

Så om vi räknar antalet cykler av AC frekvens som inträffar mellan två PPS framkanter, borde vi få 60 varje gång.

Naturligtvis kommer vi inte. AC frekvensen är inte mycket väl disciplinerad på grundval av andra-av-andra. Så är vi säkra på att se 61 eller 59 varje gång på ett tag. Det är inte utanför sfären av möjligheten, i själva verket för att få 62 eller 58.

Men hypotesen om experimentet är att en tillräckligt lång sikt, varje period av 61 cykler bör balanseras av en period av 59.