XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Многие, наверное, не знают, что ранее до 60-х годов в СССР, было 127 вольт. А вот в США не 110 вольт, а 120. Напряжение в электросетях было увеличено для того, чтобы снизить затраты на провода, точнее материалы на провода. Ведь сила тока при увеличении напряжения и сохранении той же мощности уменьшается, значит, площадь сечения провода тоже можно уменьшить. Экономически, да и технически напряжение в 220 вольт гораздо выше, но полный переход на 220 очень дорогостоящее, о выводах судите сами.

Еще в 1880 году Томас Эдисон предложил и запатентовал трехпроводную электрическую сеть постоянного тока, в которой было два провода +110 и -110 В и нулевой. С Томасом Эдисоном связан проводник связан массовый выпуск ламп накаливания с угольной нитью. Оптимальным напряжением для нее было 100 вольт. В то время даже было такое выражение — «Война токов» Этим также можно объяснить то, что рабочее напряжение первой электростанции Т. Эдисона было именно 110 вольт. Ведь еще 10 процентов было им заложено на потери в проводниках. Хотя есть еще и такая версия: фирма Эдисона активно продвигала оборудование на 110 вольт. тогда никто не знал, что будущее за переменным током, поэтому закрепился стандарт на 110.

Со временем Джордж Вестингауз начал применять переменный ток для бытовых потребителей. С того момента началась так называемая «война токов», в которой постоянный ток Эдисона отчаянно проигрывал. В 1898 году люди начали массово переходить на применение переменного тока.

С того момента начал работать стандарт сетей в 100-127 В. В США ЭУ запитаны от переменного тока с заземлением TN-C-S. При этом одна фаза от вторичной обмотки понижающего трансформатора подается в трехпроводную сеть 120/240 В (с расчетами погрешности). Поэтому в дом к американскому жителю приходят три провода: две фазы и ноль. Между нулем и фазой напряжение 120 В — для маломощных потребителей, а между фазами — 240 В, для мощных бойлеров, варочных панелей и обогревателей.

Со временем в Европе начали использовать лампы с нитью накаливания из металла, для которой необходимо напряжение выше, чем 110 В. Так начали появляться сети с напряжением в 220 В. Потери электроэнергии в таких сетях вчетверо ниже, чем в сетях 110 В. Почему же тогда США не перешла на 220 В? Ответ кроется в экономической невыгодности таких реформ. Во-первых, сеть 110–127 В — это возможность борьбы с импортом техники, то есть американцы в большинстве своем используют устройства своего производства. Во-вторых, поражение электрическим током при 110 В гораздо слабее, чем при 220 В (многое зависит от времени воздействия тока). В-третьих, переход на «новую» сеть — это затраты миллиардов долларов на перестройку подстанций и других электроустановок.

Почему США не перейдут на 220 В?

Потому что и электросети, и рынок электроприборов в США уже заточен под стандарт в 110 В.

В Америке не было разрушений в ходе ВМ2, из-за которых инфраструктуру и города приходилось отстраивать заново. А если что-то уже есть, и оно нормально работает — зачем париться? Тем более что во второй половине XX века полностью перестраивать всю электросеть страны было уже и сложно, и дорого — слишком большой она стала. Для сравнения — в СССР этот процесс занял больше 20 лет.

Еще один американский довод в пользу 110 В — борьба с импортом техники. Большинство электроприборов, используемых в США — в основном местного производства. Товары, выпускаемые за рубежом, и заточенные под 220 В — просто не рассчитаны на американскую розетку. Хотя часть техники все-таки будет работать либо через переходник, либо если переделать блок питания или установить понижающий трансформатор.

Из преимуществ частоты 60 Гц можно отметить, что такая частота позволяет изготавливать электромагнитную систему трансформаторов и двигателей с меньшими затратами материалов. Поэтому трансформаторы и двигатели для сети 60 Гц имеют меньшие габариты и массу. Мерцание ламп также меньше. Но при этой частоте потери в электрических сетях несколько больше.

Почему в России напряжение 220 В?

В СССР, как и в США, долгое время применялось напряжение 100–127 В. Однако в середине 60-х годов с увеличением количества потребителей сеть стала не справляться. Необходимо было увеличивать или сечение проводов, или напряжение в сети до 220 В. Экономически выгоднее стало использовать более высокое напряжение. Последующая глобальная электрификация страны привела к тому, что стандарт 220 В 50 Гц стал распространен не только в современной России, но и во всех странах постсоветского пространства.

Что делать, если купили технику из США?

Большинство техники из США рассчитано на работу от 110-230 В. Поэтому если вы приобрели ноутбук или другую технику из Штатов, то достаточно просто купить переходник с американской вилки на европейскую. Цена вопроса 100–150 рублей. Другое дело, если прибор работает исключительно от сети в 110 В. Здесь обычный адаптер не поможет. Однако есть решение этой проблемы. Их два:

Переделать блок питания для работы от 220 В. В большинстве приборов идет импульсный блок питания, в котором достаточно поменять конденсатор (поставить на 400 В) и варистор, с напряжением на пробой в 360 — 390 В. Конденсатор найти не сложно — их продают в любом магазине радиодеталей, а вот с варисторами могут быть проблемы. Конечно, переделка блока питания — дело непростое, но зато сможете запускать импортный пылесос или другую технику без проблем.

Установить понижающий трансформатор. Он позволит использовать технику, работающую от 110 В, включая ее в нашу сеть. Однако, важно подобрать трансформатор соответствующей мощности. Большинство трансформаторов на рынке имеют китайское происхождение, поэтому советуем брать их с запасом по мощности в 10 — 20 %. Стоимость китайского прибора мощностью 10 Вт составляет примерно 1000–2000 рублей. На 100 Вт и выше будет стоить от 5000 рублей.

Список используемых источников

https://ichip.ru/tekhnologii/pochemu-v-ssha-napryazhenie-v-setyah-110-v-a-v-rossii-220-v-704922

https://masterok-livejournal-com.turbopages.org/masterok.livejournal.com/s/2246488.html

https://geekville.ru/novosti/rozetki-usa-russia/

http://imolodec.com/wiki/120vs220