Miksi eri maissa sähköverkon jännite ja taajuus eroavat toisistaan

Neuvostoliitossa 1960-luvulle saakka vaihtovirtajännitteen efektiivinen arvo oli 127 volttia. Yhdysvalloissa samoina vuosina pistorasian jännite oli 120 volttia. Myöhemmin verkkojen nykyiset jännitearvot standardisoidaan muutoksilla johtojen kuparinkulutuksen vähentämiseksi, koska saman sähkön siirtämiseksi pienempi johtojen poikkileikkaus on, sitä pienempi virta on, ja johtimen virta on sitä pienempi, sitä suurempi jännite on lähetys.

Siirtymä ei tapahdu heti. Taloudellisesti sähkön siirto korkeajännitteellä on tietysti kannattavampaa, mutta vaihtaminen toiseen jännitteeseen kansallisella tasolla ei ole mitenkään halpaa, puhumattakaan nykyisten taajuusstandardien muuttamisesta.

Historiallisesti Yhdysvaltojen ensimmäisten sähköverkkojen velka oli 110 volttia kuuluisalle keksijälle Thomas Alva Edison. Nämä ovat hänen hiilikuidulla varustetut lamput, jotka on suunniteltu 100 voltin jatkuvaan jännitesyöttöön jo ennen Nikola Teslan voittoa "Nykyisessä sodassa", joka (voitto) vahvistui vähitellen insinöörien mielessä vuodesta 1928.

Tosiasia, että Edisonin tasavirtavoimalaitosten tyypillinen jännite oli vain 110 volttia, koska 10 volttia vain katosi siirron aikana, koska suuri osa siirretystä voimasta kului yksinkertaisesti johdoissa lämmön muodossa Joule-Lenzin lain mukaan. Samalla Edisonin yritys ei edes ajatellut luopua 110 voltin standardistaan.

Nikola Teslan keksimällä vuonna 1883 (ja Venäjällä - Mihail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky, Seuraaja Tesla) vaihtovirran induktiomoottorin kanssa, alkoi laajalle levinnyt sähköistys Euroopan mantereella, jossa hehkulampuissa oli metallilanka, ja tällaisen lampun jännite oli kaksinkertaistettava - 220 volttia, joka aluksi saatiin aikaan kahden 110 voltin linjan rinnankytkennällä, mikä oli taloudellisesti kannattamatonta .

Niinpä 220 volttia vaihtovirtaa ilmestyi Berliinissä heti, kun kaupunki alkoi laajasti sähköistyä, ja tehonhäviöt siirron aikana laskivat neljä kertaa seurauksena. He eivät alkaneet lisätä jännitettä edelleen, koska tämä ei olisi turvallista ihmisille.

Yhdysvalloissa TN-C-S on nykyään vakiovirtalähdejärjestelmä. TN-C-S-järjestelmässä muuntaja-asemalla on johtavien osien suora yhteys maahan ja tiukasti maadoitettu nolla. Katso lisää tästä - Rakennusten maadoitusjärjestelmien toimintaperiaatteet TN-C ja TN-C-S.

Viestinnän varmistamiseksi muuntaja-aseman - rakennuksen sisäänkäynnin - kohdalla käytetään yhdistettyä nollatyö (N) ja suojajohdin (PE), joka hyväksyy nimityksen PEN. Yksivaiheinen jännite on nyt 120/240 volttia, sen aikaansaa portaattomasti muuntaja, jolla on maadoitettu keskusliitin.

Yhdysvaltojen yleisesti hyväksytty vaihtovirtataajuus on tällä hetkellä 60 Hz, mikä teoreettisesti sallii muuntajan ja moottorin käytön vähemmän kuparia ja rautaa kuin olisi tarpeen 50 Hz: n taajuudella.

Kun tarkastellaan keskimääräistä arvoa, joka on lähellä historiallista 110 volttia, Yhdysvalloissa se todennäköisesti pysyi kunnianosoituksena Edisonille, hänen kunniansa aikana rakennettiin liian monta 110 voltin voimajohtoa. Toisaalta 110 volttia on ihmisille turvallisempaa kuin 220 volttia. Mikä ei ole plus Yhdysvaltojen hyväksi?

Verrattuna Yhdysvaltoihin, Euroopassa ja Venäjällä, kun vaihtovirtaverkot otettiin käyttöön laajalti, vakio 220 volttia ilmestyi heti. Neuvostoliiton sodan jälkeen koko maan alueella muuntajat korvattiin uusilla, ne asennettiin heti lähtöjännitteellä 220 volttia entisen 110-127 voltin sijasta.Neuvostoliitossa maan sähköistämiseen osallistuneilla saksalaisilla tutkijoilla oli mahdollisuus valita vakiojännite.

Joten se tapahtui "220 voltin taajuudella 50 Hz" Neuvostoliitossa ja sitten Venäjällä ja IVY-maissa. Nykyään Euroopassa vakiojännite on 230 volttia 50 Hz, Venäjällä se on tosiasiallisesti sama, mutta virallisesti tätä arvoa on säännelty Venäjälle 90-luvun jälkeen seuraavassa asiakirjassa - GOST 29322-2014.

Katso myös verkkosivuiltamme: Miksi 50 hertsin taajuusstandardi valitaan sähköteollisuudessa