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