А чи багато хто з вас знають, що напруга побутової мережі в Канаді і США - 120 В, на відміну від наших мереж в 220 В? Правда, так було не завжди. Аж до 60-х років минулого століття на території СРСР напруга побутової мережі дорівнювало 127 вольт. Чому так? І через що такі відмінності, ми спробуємо розібратися в цій статті.

Почнемо з напруги. Чому воно було підвищено з 127 до 220 і не тільки у нас, але і по суті в Канаді, США та деяких інших країнах. Але підхід при цьому був абсолютно різний.

Як ми всі знаємо споживання електроенергії зростає і в побуті і в промисловості. Раніше крім світлових приладів - лампочок, в будинку власне не було інших споживачів. Радіоприймачі, а вже тим більше телевізори, не кажучи про комп'ютери, пилососи та інших сучасних електроприладах, з'явилися набагато пізніше. А раз споживана потужність зростає, то і струм збільшується . Збільшення струму тягне за собою нагрів провідників і відповідно втрати на нагрів. Колосальні втрати! Щоб їх уникнути, можна збільшити перетин провідників або, що набагато простіше збільшити напругу мережі. Хоча це теж має певні технічні труднощі і вимагає певних економічних витрат.

Ось як зараз виглядає світова карта напруг і частот:

А чому спочатку було не прийняти за стандарт 220 В, запитає читач?

Повернемося до часів найбільших винахідників Томаса Едісона і Ніколи Тесла. Томас Альва Едісон був прихильником постійного струму, стверджуючи, що з ним набагато зручніше працювати. Нікола Тесла, навпаки, був прихильником змінного струму. Це протистояння навіть отримало назву - «Війна струмів», яка, до речі, закінчилася, тільки, в 2007 році після остаточного переходу Нью-Йорка на змінний струм.

Так ось, Томас Едісон налагодив, можна сказати, серійне виробництво ламп розжарювання з вугільною ниткою його власної конструкції. Напруга, при якому ці лампи найбільш оптимально працювали, становило близько 100 вольт. Едісон додав ще 10 В на неминучі при постійному струмі втрати в проводах, і прийняв робочий рівень напруги своєї електростанції рівним 110 В. Тому в США на багато років і встановився стандарт в 110 вольт.

Трохи пізніше на Американському континенті, а також в деяких інших країнах, з якими вони мали більш тісні відносини, був прийнятий стандарт 120 В, частота 60 Гц. Але мережі побудовані таким чином, що до більшості будинків підведено 2 фази і нейтраль, що дозволяє отримати 120 В при підключенні на фазні напруги або 240 В при підключенні на лінійні напруги. Чому 2 фази? Та тому, що генератори аж до 20 століття були двофазні. На фазна напруга підключаються основні малопотужні споживачі, а на лінійне більш потужні - електроплити, кондиціонери, пральні, сушильні машини і т.д.

Що стосується частоти 60 Гц, то це заслуга Тесла. Сталося це в 1888 році, коли Нікола співпрацював з Джорджем Вестінгаузом і працював в тому числі над створенням генераторів. Вибір йшов про вибір частоти в діапазоні від 25 до 133 Гц, але Тесла наполіг на частоті 60 Гц тому, що ця цифра вдало вписувалася в систему обчислення часу.

Що ж стосується нашої частини географії, а саме Євразії, то електрифікація відбувалася дещо пізніше і можна було врахувати помилки американського континенту і відразу використовувати генератори змінного струму.

Російський вчений Михайло Осипович Доліво-Добровольський першим запропонував перейти до трифазної електричної системі, на відміну від двофазної, винайденої Ніколою Тесла. А також рекомендував прийняти в якості основної форми кривої струму - синусоїду, частотою 30 - 40 Гц. Але життєві реалії наклали свій відбиток, електрогенератори того часу наводилися в рух двигунами внутрішнього згоряння і паровими турбінами. І найбільш оптимальною швидкістю їх обертання була швидкість в межах 3000 оборотів в хвилину, що дорівнює 50 оборотам в секунду. Ну а так, як частота напруги на клемах генератора безпосередньо залежить від частоти обертання його ротора і кількості полюсів (f = n / p), то при одному полюсі частота напруги, що генерується дорівнює 50 Гц. Загалом, так історично склалося ...

Щоб забезпечити прийнятний для споживачів (ще раз згадаємо, що це були в основній масі лампи розжарювання) рівень напруги, безпосередньо у споживачів встановлювався понижуючий трансформатор. На виходах вторинних обмоток такого трансформатора було присутнє лінійна напруга 220 В, що відповідно становило 127 В фазної напруги. Частотою 50 Гц.

Якщо хто забув або не знав, при з'єднанні обмоток зіркою і симетричному навантаженні фазна напруга визначається як відношення:

Ось і виходить, що 127 в корінь з трьох разів менше 220.

Після винаходу російським іелектротехніком Олександром Миколайовичем Лодигіним, ламп розжарювання з нитками розжарення з тугоплавких металів виникла необхідність подвоїти напруга. Ймовірно, тому європейські фахівці взяли стандарт 220 В. Що дозволяло підключати нові лампи на лінійну напругу тих же самих трансформаторів.

Варто уточнити, що в Радянському Союзі до Великої Вітчизняної війни напруга побутової мережі також було 110 - 127 вольт. Але так як до будинків, як правило, підходило фазна напруга, переклад мереж на 220 В проводився поступово. При виході трансформаторів з ладу або їх плановій заміні по терміну служби, в замін встановлювалися вже нові трансформатори з лінійною напругою 380 В. Фазна напруга при цьому, як ми вже знаємо, в корінь з трьох разів менше, і становить ті самі 220 В.

Ось так і вийшло, що і Америка і Євразія йдучи різними шляхами, вийшли на стандарт 220 - 240В для побутових споживачів. Хоча і з різною частотою, 50 Гц у нас, і 60 Гц в Америці.

З переваг частоти 60 Гц можна відзначити, що така частота дозволяє виготовляти електромагнітну систему трансформаторів і двигунів з меншими витратами матеріалів. Тому трансформатори і двигуни для мережі 60 Гц мають менші габарити і масу. Мерехтіння ламп також менше. Але при цій частоті втрати в електричних мережах дещо більше.

Якщо цікаво яке мережеве напруга і частота прийняті в різних країнах, загляньте на сторінку Вікіпедії - напруга . І відразу стане зрозуміло, хто з ким торгував / воював / співпрацював.

Різне мережеве напруга і відміну стандартів спричинило за собою відмінність в типах вилок і розеток по всьому світу. Про це в нашій наступній статті. Слідкуйте за новинами.