Чому в різних країнах різниться напруга і частота в електричній мережі

На території Радянського Союзу до 1960-х років змінне мережеве напруга мало діюче значення 127 вольт. У Сполучених Штатах в ті ж роки напруга в розетці досягало 120 вольт. Пізніше діючі значення напруг в мережах будуть стандартизовані зі змінами, з метою зниження витрат міді на дроти, бо для передачі однієї і тієї ж електричної потужності потрібно тим менший перетин проводів, чим менше струм, а струм в проводі буде тим менше, чим вище напруга при передачі.

Однак даний перехід відбудеться не відразу. Економічно передача електроенергії на підвищеній напрузі, звичайно, вигідніше, але ось перехід на іншу напругу в масштабах країни – захід аж ніяк не з дешевих, не кажучи вже про зміну стандартів частоти струму.

Історично перші електричні мережі в США зобов’язані своїм напругою в 110 вольт знаменитому винахідникові Томасу Альва Едісона. Це його лампочки з вугільними нитками напруження були розраховані на харчування постійною напругою в 100 вольт ще до перемоги Ніколи Тесла в «Війні струмів», яка (перемога) поступово затверджувалася в умах інженерів починаючи з 1928 року.

Справа в тому, що типове напруга електростанцій постійного струму Едісона було якраз 110 вольт, бо 10 вольт просто пропадали в процесі передачі, так як добра частка переданої потужності просто розсіюється в проводах в формі тепла за законом Джоуля-Ленца. При цьому компанія Едісона навіть не думала про те, щоб відмовитися від свого стандарту в 110 вольт.

З винаходом в 1883 році Ніколою Тесла (а в Україні – Михайлом Йосиповичем Доліво-Добровольським, слідом за Тесла) асинхронного двигуна змінного струму, почалася широка електрифікація Європейського континенту, де лампи розжарювання нитка розжарення мали металеву, і напруга такої лампі потрібно подвоєне – 220 вольт , яке спочатку стали отримувати шляхом паралельного з’єднанням двох ліній по 110 вольт, що економічно виходило все одно не вигідно.

Так 220 вольт змінного струму з’явилися в Берліні відразу, як тільки місто почали масштабно електрифікувати, і втрати потужності при передачі знизилися в результаті вчетверо. Далі підвищувати напругу не стали, так як це вийшло б небезпечно для людини.

У Сполучених Штатах Америки сьогодні стандартною системою електропостачання є TN-C-S. В системі TN-C-S трансформаторна підстанція має безпосередній зв’язок струмопровідних частин з землею і наглухо заземлену нейтраль. Детальніше про це дивіться тут – Принципи роботи систем заземлення для будівель ТN-C і TN-C-S.

Для забезпечення зв’язку на ділянці трансформаторна підстанція – введення в будівлю застосовується суміщений нульовий робочий (N) і захисний провідник (PE) приймає позначення PEN. Однофазну напругу тут тепер 120/240 вольт, воно забезпечується знижувальним трансформатором із заземленим центаральним висновком.

Загальноприйнята частота змінного струму в Штатах на даний момент – 60 Гц, що теоретично дозволяє витрачати менше міді і заліза на трансформатори і двигуни, ніж треба було б при частоті в 50 Гц.

Однак, що стосується середнього значення, близького до історичних 110 вольт, то в США воно, мабуть, залишилося як данину Едісону, надто вже багато ЛЕП на 110 вольт було понабудовано за часів його слави. З іншого боку 110 вольт безпечніше для людини ніж 220 вольт. Чим не плюс на користь США?

У порівнянні з США, в Європі і в Україні, з широким впровадженням мереж змінного струму, стандарт 220 вольт з’явився відразу. Після війни в СРСР трансформатори по всій країні замінювали на нові, відразу встановлювали з вихідною напругою 220 вольт замість колишніх 110-127 вольт. В СРСР до вибору стандартного напруги доклали руку німецькі вчені, які брали участь в електрифікації країни.

Так і повелося «220 вольт з частотою 50 Гц» в Радянському Союзі, а потім і в Україні і в країнах СНД. В Європі сьогодні стандартна напруга 230 вольт 50 Гц, в Україні фактично також, але офіційно це значення стало регламентовано для України після 90-х наступним документом – ГОСТ 29322-2014.

Дивіться також у нас на сайті: Чому в електроенергетиці обраний стандарт частоти 50 герц

Ссылка на основную публикацию