Por que em diferentes países a tensão e a frequência na rede elétrica diferem

Na União Soviética até a década de 1960, a tensão da rede elétrica CA tinha um valor efetivo de 127 volts. Nos Estados Unidos, durante os mesmos anos, a tensão na tomada atingiu 120 volts. Posteriormente, os valores de tensão de corrente nas redes serão padronizados com alterações, a fim de reduzir o consumo de cobre para os fios, porque, para transmitir a mesma energia elétrica, quanto menor a seção transversal dos fios, menor a corrente e a corrente no fio será menor, maior a tensão em transmissão.

No entanto, essa transição não ocorrerá imediatamente. Economicamente, a transmissão de eletricidade em alta tensão, é claro, é mais lucrativa, mas mudar para outra voltagem em escala nacional não é nada barato, sem mencionar a mudança nos padrões de frequência atuais.

Historicamente, as primeiras redes elétricas nos EUA deviam sua voltagem de 110 volts ao famoso inventor Thomas Alva Edison. Foram suas lâmpadas com filamentos de carbono que foram projetadas para serem alimentadas com uma tensão constante de 100 volts mesmo antes da vitória de Nikola Tesla na "Guerra Atual", que (vitória) foi gradualmente afirmada na mente dos engenheiros desde 1928.

O fato é que a voltagem típica das usinas DC de Edison era de apenas 110 volts, porque 10 volts simplesmente desapareceram durante a transmissão, uma vez que uma boa fração da energia transmitida foi simplesmente dissipada nos fios na forma de calor, de acordo com a lei de Joule-Lenz. Ao mesmo tempo, a empresa de Edison nem sequer pensou em abandonar seu padrão de 110 volts.

Com a invenção em 1883 por Nikola Tesla (e na Rússia - Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolskyseguindo Tesla) de um motor de indução de corrente alternada, começou a eletrificação generalizada do continente europeu, onde as lâmpadas incandescentes tinham um filamento metálico e a tensão de uma lâmpada desse tipo precisava ser dobrada - 220 volts, o que começou a ser obtido pela conexão paralela de duas linhas de 110 volts, economicamente não rentável .

Assim, 220 volts de corrente alternada apareceram em Berlim imediatamente, assim que a cidade começou a se eletrificar em larga escala, e as perdas de energia durante a transmissão diminuíram quatro vezes como resultado. Eles não começaram a aumentar ainda mais a voltagem, pois isso não seria seguro para os seres humanos.

Nos Estados Unidos da América, o TN-C-S é o sistema de fonte de alimentação padrão atualmente. No sistema TN-C-S, a subestação do transformador possui uma conexão direta das partes condutoras com o terra e um neutro firmemente aterrado. Veja mais sobre isso aqui - Os princípios de operação de sistemas de aterramento para edifícios TN-C e TN-C-S.

Para garantir a comunicação no local da subestação transformadora - na entrada do edifício, é utilizado um trabalho zero combinado (N) e um condutor de proteção (PE) que aceitam a designação PEN. A tensão monofásica aqui agora é de 120/240 volts, e é fornecida por um transformador abaixador com um terminal central aterrado.

A frequência CA geralmente aceita nos Estados Unidos no momento é de 60 Hz, o que teoricamente permite que menos cobre e ferro sejam usados ​​em transformadores e motores do que seria necessário em uma frequência de 50 Hz.

No entanto, em relação ao valor médio próximo aos 110 volts históricos, nos EUA provavelmente permaneceu como uma homenagem a Edison, muitas linhas de 110 volts foram construídas durante sua glória. Por outro lado, 110 volts é mais seguro para os seres humanos do que 220 volts. O que não é uma vantagem a favor dos Estados Unidos?

Comparado com os Estados Unidos, na Europa e na Rússia, com a introdução generalizada de redes CA, o padrão de 220 volts apareceu imediatamente. Após a guerra na URSS, os transformadores de todo o país foram substituídos por novos, sendo imediatamente instalados com uma tensão de saída de 220 volts, em vez dos anteriores 110-127 volts.Na URSS, cientistas alemães que participaram da eletrificação do país tiveram a mão na escolha da tensão padrão.

Assim aconteceu "220 volts com uma frequência de 50 Hz" na União Soviética e depois na Rússia e nos países da CEI. Atualmente, na Europa, a voltagem padrão é de 230 volts e 50 Hz, na Rússia é realmente a mesma, mas oficialmente esse valor foi regulado para a Rússia após os anos 90 pelo documento a seguir - GOST 29322-2014.

Veja também em nosso site: Por que o padrão de frequência de 50 hertz é escolhido no setor de energia elétrica