Dlaczego w różnych krajach napięcie i częstotliwość w sieci elektrycznej są różne

W Związku Radzieckim do lat sześćdziesiątych napięcie sieciowe prądu przemiennego miało efektywną wartość 127 woltów. W Stanach Zjednoczonych w tych samych latach napięcie na wylocie osiągnęło 120 woltów. Później bieżące wartości napięcia w sieci zostaną znormalizowane ze zmianami, aby zmniejszyć zużycie miedzi na przewody, ponieważ do przesyłania tej samej energii elektrycznej, im mniejszy przekrój przewodów, tym mniejszy prąd, a prąd w przewodzie będzie mniejszy, tym wyższe napięcie na transmisja.

Jednak przejście to nie nastąpi natychmiast. Z ekonomicznego punktu widzenia przesyłanie energii elektrycznej pod wysokim napięciem jest oczywiście bardziej opłacalne, ale przejście na inne napięcie w skali krajowej nie jest wcale tanie, nie wspominając o zmianie obecnych standardów częstotliwości.

Historycznie pierwsze sieci elektryczne w USA zawdzięczały swojemu wynalazcy napięcie 110 woltów Thomas Alva Edison. Są to jego żarówki z włóknami węglowymi przeznaczone do stałego zasilania napięciem 100 woltów jeszcze przed zwycięstwem Nikoli Tesli w „Bieżącej wojnie”, która (zwycięstwo) była stopniowo potwierdzana w głowach inżynierów od 1928 r.

Faktem jest, że typowe napięcie w elektrowniach prądu stałego Edisona wynosiło zaledwie 110 woltów, ponieważ 10 woltów po prostu zniknęło podczas transmisji, ponieważ znaczna część przenoszonej mocy została po prostu rozproszona w przewodach w postaci ciepła zgodnie z prawem Joule-Lenza. W tym samym czasie firma Edisona nawet nie pomyślała o rezygnacji ze standardu 110 woltów.

Z wynalazkiem w 1883 r. Autorstwa Nikoli Tesli (aw Rosji - Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolskynastępujące Tesla) silnika indukcyjnego prądu przemiennego rozpoczęła się powszechna elektryfikacja kontynentu europejskiego, w którym żarówki miały metalowy żarnik, a napięcie takiej lampy musiało zostać podwojone - 220 woltów, które początkowo zaczęto uzyskiwać przez równoległe połączenie dwóch linii 110 woltów, co było ekonomicznie nieopłacalne .

Tak więc 220 woltów prądu przemiennego pojawiło się w Berlinie natychmiast, gdy tylko miasto zaczęło elektryzować się na dużą skalę, a straty mocy podczas transmisji spadły w wyniku o cztery. Nie zaczęli dalej zwiększać napięcia, ponieważ nie byłoby to bezpieczne dla ludzi.

W Stanach Zjednoczonych TN-C-S jest obecnie standardowym systemem zasilania. W systemie TN-C-S podstacja transformatorowa ma bezpośrednie połączenie części przewodzących z ziemią i ściśle uziemiony punkt zerowy. Zobacz więcej na ten temat tutaj - Zasady działania systemów uziemiających dla budynków TN-C i TN-C-S.

Aby zapewnić komunikację w miejscu podstacji transformatorowej - wejściu do budynku, stosuje się połączony zerowy przewód roboczy (N) i przewód ochronny (PE) przyjmujący oznaczenie PEN. Napięcie jednofazowe wynosi tutaj 120/240 woltów i jest dostarczane przez transformator obniżający napięcie z uziemionym zaciskiem centralnym.

Obecnie powszechnie akceptowana częstotliwość prądu przemiennego w Stanach Zjednoczonych wynosi 60 Hz, co teoretycznie pozwala na użycie mniejszej ilości miedzi i żelaza w transformatorach i silnikach, niż byłoby to konieczne przy częstotliwości 50 Hz.

Jednak ze względu na średnią wartość zbliżoną do historycznych 110 woltów, w USA prawdopodobnie pozostała ona w hołdzie Edisonowi, podczas jego chwały zbudowano zbyt wiele linii energetycznych 110 woltów. Z drugiej strony 110 woltów jest bezpieczniejsze dla ludzi niż 220 woltów. Co nie jest zaletą dla Stanów Zjednoczonych?

W porównaniu ze Stanami Zjednoczonymi, w Europie i Rosji, wraz z powszechnym wprowadzeniem sieci prądu przemiennego, natychmiast pojawiło się standardowe napięcie 220 V. Po wojnie w ZSRR transformatory w całym kraju zostały zastąpione nowymi, natychmiast zainstalowano je o napięciu wyjściowym 220 woltów zamiast dawnych 110-127 woltów.W ZSRR niemieccy naukowcy, którzy uczestniczyli w elektryfikacji kraju, pomagali wybrać standardowe napięcie.

I tak się stało „220 woltów o częstotliwości 50 Hz” w Związku Radzieckim, a następnie w Rosji i krajach WNP. W dzisiejszej Europie standardowe napięcie wynosi 230 woltów 50 Hz, w Rosji jest faktycznie takie samo, ale oficjalnie wartość ta została uregulowana dla Rosji po latach 90. przez następujący dokument - GOST 29322-2014.

Zobacz także na naszej stronie internetowej: Dlaczego w branży elektroenergetycznej wybrano standard częstotliwości 50 herców

Comments

[#1 Alex gal]

W USA nie ma linii przesyłowej 110 V i nigdy jej nie było. Tam linie są tylko wysokiego napięcia, na wsporniku w pobliżu każdego domu znajduje się transformator obniżający, z którego dwie fazy (między nimi 220 V) i punkt środkowy (zero), który daje 110 V z fazą, już wchodzą do domu. W mieszkaniach i domach sprzęt (najczęściej najsilniejszy) wynosi 220 V, reszta to 110 V.

[#2 Andrey]

A w ZSRR do 1960 r. Istniały sieci 127 V i 220 V.

[#3 Alex gal]

Dziękuję za poprawienie, tam napisałem kilka literówek, pośpieszyłem))).

Ale wprowadzę poprawki. W rzeczywistości w Stanach Zjednoczonych napięcie w domu wynosi 120/240 V. Transformator jednofazowy (zgodnie z dokumentacją techniczną Schneider Electric, wydanie 2009), uzwojenie wtórne przy 240 V z uziemionym punktem środkowym. Oznacza to, że trzy przewody wchodzą do domu, jakby „zero” - punkt środkowy i dwie fazy.

Potężni konsumenci, tacy jak kuchenki elektryczne, suszarki itp. zasilany napięciem 240 V, małej mocy domowej od 120 V.

W niektórych stanach stosuje się również trójfazowy zasilacz gwiazdowy z uziemionym punktem zerowym.

To samo można znaleźć na wiki))), ale ufam więcej profesjonalistów.

[#4 Giennadij]

Wdzięczny za twoją wiedzę.
Dopuszczalne napięcie w ZSRR w sieci domowej 5% ..
Napięcie sieciowe w Europie - częstotliwość 300 Hz i napięcie 127 woltów.
Mam wiedzę od nauczycieli Kolegium.