Proč se v různých zemích liší napětí a frekvence v elektrické síti

V Sovětském svazu až do šedesátých let mělo střídavé síťové napětí efektivní hodnotu 127 voltů. Ve Spojených státech ve stejných letech dosáhlo napětí na výstupu 120 voltů. Později budou hodnoty proudového napětí v sítích standardizovány se změnami, aby se snížila spotřeba mědi pro dráty, protože pro přenos stejné elektrické energie, čím menší je průřez vodičů, tím menší je proud a proud v drátu bude menší, čím vyšší bude napětí na přenos.

K tomuto přechodu však nedojde okamžitě. Z ekonomického hlediska je přenos elektřiny při vysokém napětí samozřejmě výhodnější, ale přechod na jiné napětí v národním měřítku není v žádném případě levný, nemluvě o změně současných frekvenčních standardů.

Historicky první elektrické sítě v USA dlužily svému slavnému vynálezci napětí 110 voltů Thomas Alva Edison. To jsou jeho žárovky s uhlíkovými vlákny, které byly navrženy pro stálé napájení 100 voltů ještě před vítězstvím Nikola Tesly v „současné válce“, která (vítězství) byla postupně potvrzována v myslích inženýrů od roku 1928.

Skutečnost je taková, že typické napětí stejnosměrných elektráren Edison bylo pouhých 110 voltů, protože během přenosu jednoduše zmizelo 10 voltů, protože dobrý zlomek přenášeného výkonu byl jednoduše rozptýlen v drátech ve formě tepla podle Joule-Lenzova zákona. Současně Edisonova společnost ani nemyslela na to, že by opustila svůj standard 110 voltů.

S vynálezem v roce 1883 Nikola Tesla (a v Rusku - Michail Osipovič Dolivo-Dobrovolskynásledující Tesla) střídavého indukčního motoru, došlo k rozsáhlé elektrifikaci evropského kontinentu, kde žárovky měly kovové vlákno a napětí takové lampy bylo třeba zdvojnásobit - 220 voltů, které se nejprve začaly získávat paralelním zapojením dvou vedení 110 voltů, což bylo ekonomicky nerentabilní .

Takže v Berlíně se okamžitě objevilo 220 voltů střídavého proudu, jakmile se město začalo ve velkém měřítku elektrifikovat, a následkem toho se čtyřikrát snížily energetické ztráty během přenosu. Nezačali dále zvyšovat napětí, protože to by nebylo bezpečné pro člověka.

Ve Spojených státech amerických je dnes TN-C-S standardním systémem napájení. V systému TN-C-S má trafostanice přímé spojení vodivých částí se zemí a pevně uzemněný neutrál. Více se o tom dozvíte zde - Zásady fungování uzemňovacích systémů pro budovy TN-C a TN-C-S.

Pro zajištění komunikace v místě trafostanice - vstup do budovy se používá kombinovaný nulový pracovní (N) a ochranný vodič (PE) akceptující označení PEN. Jednofázové napětí je zde nyní 120/240 voltů, je zajištěno sestupným transformátorem s uzemněnou centrální svorkou.

Obecně přijímaná střídavá frekvence ve Spojených státech je v současné době 60 Hz, což teoreticky umožňuje, aby bylo na transformátorech a motorech použito méně mědi a železa, než by bylo nutné při frekvenci 50 Hz.

Nicméně, pokud jde o průměrnou hodnotu blízkou historickým 110 voltům, v USA to pravděpodobně zůstalo jako pocta Edisonu, během jeho slávy bylo postaveno příliš mnoho 110 voltů. Na druhé straně, 110 voltů je bezpečnější pro lidi než 220 voltů. Co není plus ve prospěch Spojených států?

Ve srovnání se Spojenými státy, v Evropě a Rusku, se rozšířeným zavedením střídavých sítí se okamžitě objevila standardní 220 voltů. Po válce v SSSR byly transformátory po celé zemi nahrazeny novými transformátory, které byly okamžitě instalovány s výstupním napětím 220 voltů místo dřívějších 110-127 voltů.V SSSR měli němečtí vědci, kteří se podíleli na elektrifikaci země, ruku při výběru standardního napětí.

Stalo se tak „220 voltů s frekvencí 50 Hz“ v Sovětském svazu a poté v Rusku a zemích SNS. V dnešní Evropě je standardní napětí 230 voltů 50 Hz, v Rusku je to stejné, ale oficiálně je tato hodnota pro Rusko regulovaná po 90. letech následujícím dokumentem - GOST 29322-2014.

Viz také na našem webu: Proč je v elektroenergetice zvolen frekvenční standard 50 Hz