Zašto se u različitim zemljama napon i frekvencija u električnoj mreži razlikuju

U Sovjetskom Savezu do 1960-ih, izmjenični napon napajanja imao je efektivnu vrijednost od 127 volti. U Sjedinjenim Državama tijekom istih godina napon na izlazu dosegao je 120 volti. Kasnije će se trenutne vrijednosti napona u mrežama standardizirati s promjenama, kako bi se smanjila potrošnja bakra za žice, jer za prijenos iste električne snage, manji je presjek žica, manji je struja i struja u žici će biti manja, veći je napon na prijenos.

Međutim, taj se prijelaz neće dogoditi odmah. Ekonomski gledano, prijenos električne energije na visokom naponu je, naravno, isplativije, ali prebacivanje na drugi napon na nacionalnoj razini nikako nije jeftino, a da ne spominjemo promjenu trenutnih frekvencijskih standarda.

Povijesno gledano, prve električne mreže u SAD-u dale su poznatom izumitelju napon od 110 volti Thomas Alva Edison, Ovo su njegove žarulje sa ugljičnim vlaknima dizajnirane za konstantno opskrbu naponom od 100 volti još prije pobjede Nikole Tesle u "trenutnom ratu", koja se (pobjeda) postupno afirmirala u inženjerskim umovima od 1928.

Činjenica je da je tipični napon Edisonovih istosmjernih elektrana bio samo 110 volti, jer je 10 volti jednostavno nestalo tijekom prijenosa, budući da se dobar dio prenesene snage jednostavno raspodijelio u žicama u obliku topline prema Joule-Lenzovom zakonu. Istovremeno, Edisonova tvrtka nije ni razmišljala o napuštanju svog standarda od 110 volti.

Izumom Nikole Tesle 1883. (a u Rusiji - Mihail Osipovič Dolivo-Dobrovolsky, Slijedi tesla) indukcijskog motora sa izmjeničnom strujom započela je široka elektrifikacija europskog kontinenta, gdje su žarulje sa žarnom niti imale metalni filament, a napon takve svjetiljke trebalo je udvostručiti - 220 volti, što se u početku počelo dobivati ​​paralelnim povezivanjem dvaju vodova od 110 volti, što je bilo ekonomski neisplativo ,

Tako se 220 volti izmjeničnih struja pojavilo u Berlinu odmah, čim se grad počeo naelektrizirati, a gubici struje tijekom prijenosa smanjili su se četiri puta. Oni nisu počeli dodatno povećavati napon, jer to ne bi bilo sigurno za ljude.

U Sjedinjenim Američkim Državama TN-C-S je danas standardni sustav napajanja. U TN-C-S sustavu transformatorska stanica ima izravan spoj vodljivih dijelova sa tlom i čvrsto uzemljen neutralni. Više o ovome pogledajte ovdje - Principi rada sustava za uzemljenje građevina TN-C i TN-C-S.

Da bi se osigurala komunikacija na mjestu trafostanice - ulaza u zgradu, koristi se kombinirani nulti radni (N) i zaštitni vodič (PE) koji prihvata oznaku PEN. Jednofazni napon je sada 120/240 volti, osigurava ga padajući transformator s uzemljenim središnjim priključkom.

Trenutačno je općenito prihvaćena izmjenična frekvencija u Sjedinjenim Državama 60 Hz, što teoretski omogućava da se na transformatorima i motorima koristi manje bakra i željeza nego što bi bilo potrebno na frekvenciji od 50 Hz.

Međutim, s obzirom na prosječnu vrijednost koja je blizu povijesnih 110 volti, u SAD-u je to vjerojatno ostalo kao počast Edisonu, tijekom njegove slave izgrađeno je previše 110 voltnih vodova. S druge strane, 110 volti je sigurnije za ljude od 220 volti. Što nije plus u korist SAD-a?

U usporedbi sa Sjedinjenim Državama, u Europi i Rusiji, uz široko uvođenje AC mreža, odmah se pojavio standardni 220 volti. Nakon rata u SSSR-u, transformatori u cijeloj zemlji zamijenjeni su novim, odmah su ugrađeni izlazni napon od 220 volti umjesto dosadašnjih 110-127 volti.U SSSR-u su njemački znanstvenici koji su sudjelovali u elektrifikaciji zemlje imali ruku u odabiru standardnog napona.

Tako se dogodilo "220 volti s frekvencijom 50 Hz" u Sovjetskom Savezu, a potom u Rusiji i zemljama ZND-a. U Europi je danas standardni napon 230 volti 50 Hz, u Rusiji je zapravo isti, ali službeno je ta vrijednost za Rusiju nakon 90-ih regulirana sljedećim dokumentom - GOST 29322-2014.

Pogledajte i na našoj web stranici: Zašto je standard frekvencije 50 hertza izabran u industriji električne energije