Бесплатно по Украине
0
Корзина пуста
Открыть корзину

Почему в разных странах отличается напряжение в сети

Наверняка многие знают, что 220 В используют не во всех государствах. Кроме того, в мире встречаются различные комбинации параметров тока и видов розеток. Сегодня мы поговорим о том, почему так сложилось и какие преимущества даёт подобное разнообразие.

Принято считать, что существует четыре базовых варианта параметров тока в бытовой сети:

  • 220 В / 50 Гц – основная часть мира – Европа, Азия, Африка, Австралия и Океания, страны Юго-Западного побережья Южной Америки, Гренландия;
  • 220 В / 60 Гц – Перу, Филиппины и обе Кореи;
  • 110 В / 50 Гц – Мадагаскар и некоторые бывшие французские колонии;
  • 110 В / 60 Гц – Северная и Латинская Америка, Саудовская Аравия и часть Японии.

Также следует сказать, что даже при этом достаточно небольшом разбросе сочетаний вольтажа и частоты, человечество сумело внести дополнительное смятение применением штепселей и розеток разной конструкции. Их разнообразие в наше время существенно запутывает туристов, а потому, решив посетить далёкую страну, всегда стоит заранее поинтересоваться, какое напряжение и какие розетки там используются. Возможно, у Вас возникнут проблемы даже с зарядкой мобильного телефона.

 

 Человек вставляет вилку в розетку

 

История вопроса

Немногие знают, что 220 В и в нашем регионе не всегда считался стандартом. К примеру, Советский Союз полноценно перешёл на него только к 1960-тым годам. До этого в бытовых сетях было в среднем 127 В. Однако до того же периода в Северной Америке напряжение составляло 120 В. Данные величины были пересмотрены с целью экономии материалов и улучшения отдельных эксплуатационных характеристик проводников. Доминирующей была мысль о том, что при использовании проводов с меньшим количеством меди (то есть, меньшего сечения) придётся снижать и ток.

Несмотря на то, что суть проблемы вполне ясна, следует понимать, что переход от любой привычной величины тока к другой весьма непрост с технической точки зрения, да и затраты на монтаж коммуникаций крайне велики. Любопытно, что передача энергии с высокими напряжениями гораздо более целесообразна, но замена сотен тысяч километров проводов по всей стране уже в середине прошлого века была настолько дорогой затеей, что от неё некоторым странам было проще отказаться.

Традиционные для Америки 110 В появились благодаря Томасу Эдисону – его первые лампочки с угольными нитями были рассчитаны примерно на диапазон 90-105 В при постоянном напряжении. Изобретённые им ранее подстанции выдавали как раз 110 В, но десять единиц терялись при передаче тока на расстояние из-за несовершенства технологии. Со временем способ передачи был модернизирован, потери устранены, а вольтаж остался тем же.

В Европе дела обстояли несколько иначе. Здесь хватало собственных изобретателей, а лампы имели утолщённую нить накаливания из металла, что требовало двойного напряжения. Некоторый период времени активно предпринимались попытки приспособить линии с вольтажом в 110 В таким образом, чтобы при их параллельном соединении получилось 220 В. Однако это было не только нетехнологично, но и экономически невыгодно. Потому стало ясно, что необходимо использовать только один кабель или провод, который будет сразу подводить к потребителям необходимые 220 В.

Первым городом, который начали электрифицировать по «новой» схеме, стал Берлин. Согласно подсчётам специалистов того времени, потери в мощности при передаче энергии сократились на невероятные 75%! Хотя была мысль попробовать ещё больший вольтаж, от неё всё же отказались, поскольку угроза для человеческой жизни росла пропорционально напряжению.

Если говорить о Европейском континенте глобально, то сюда величина 220 В сразу пришла как оптимизированная. Она легко закрепилась после Второй мировой войны, когда необходимо было быстрыми темпами восстанавливать государства. На территории СССР электрификация в довоенное время была произведена только фрагментарно, и в основном в западных регионах, которые больше всего пострадали от разрушений. Таким образом, во многих населённых пунктах производили даже не замену старых кабелей, а просто прокладку новых. Так удалось дать свет заводам, зажечь уличные фонари и осветить дома простых советских граждан, а затем формат 220 В / 50 Гц распространился по всем странам Союза как единственно верный и остался для них таковым после его развала.

Следует обратить внимание, что сегодня Украина, наравне со многими другими европейскими государствами, декларирует вольтаж величиной 230, а не 220 В. На практике такое отличие, составляющее чуть менее 5%, не особо влияет на работу приборов. Кроме того, если произвести замеры, в большинстве отечественных розеток окажется примерно 223-226 В, что с минимальной погрешностью подходит под оба формата. Бытовая техника в наше время почти совершенно невосприимчива к колебаниям в диапазоне до 10%, а светодиодные лампы и светильники легко могут работать даже при заметно пониженном или повышенном напряжении (правда, в последнем случае срок их службы снижается).

 

 Вилка не подходит к розетке

 

Отдельно необходимо сказать несколько слов о том, как устроены сети в странах с разным питающим напряжением. Там, где базовой является величина 110 В, к зданиям нередко подводится сразу две фазы, чтобы увеличить комфорт использования техники, рассчитанной на высокую мощность. Подобная практика в значительной мере является потомком идеи использовать две цепи по 110 В, только преследуемая цель в данном случае немного отличается. Вдобавок на Западе иначе выстроена структура распределения энергии. Вместо того, чтобы оборудовать распределительные щиты, как это принято у нас, там вообще часто отказываются от низкого напряжения, а применяют сразу средние вольтажи (5-15 кВ). Для того, чтобы реализовать такую схему возле многих построек, будь то частный домик или многоэтажка, монтируется специальная трансформаторная подстанция. Вторичная обмотка отходит от середины трансформатора и заземляется, что позволяет получить две отдельных цепи, ток в которых находится в противофазе. Благодаря этому приёму у потребителей есть возможность использовать приборы, которые рассчитаны и на 110 В, и на 220 В.

Ранее мы не особо акцентировали на этом внимание, однако не только напряжение определяет свойства электротока – важное значение имеет и частота. Если говорить о ней, как о физической величине, то частота и описывается, и регулируется гораздо проще, чем напряжение. Хотя учёные с самого начала понимали, что данный параметр важен, на первых порах развития электричества задачами первостепенной важности всё же оставались эффективная передача энергии и её стабильность.

Известный изобретатель Никола Тесла сумел разработать системы, которые не только справлялись с передачей нескольких тысяч вольт по проводам, но и уменьшили потери. Ввиду стабилизации системы производства электроэнергии, совершенствовалась техника. Генераторы переменного тока, которые вращались за счёт движения пара или водяных масс, имели определённый физический предел. Наиболее типичной величиной для первого периода производства электроэнергии стала частота вращения 3000 оборотов в минуту. Данное значение умышленно поддерживалось технологически, поскольку оно позволяло легко пересчитывать частоту на часы или секунды. Кроме того, к этой же величине производители адаптировали технику, что способствовало предельному уменьшению степени мерцания лампочек, обеспечивало равномерный режим работы асинхронных двигателей, стабилизировало характеристики тока для предсказуемой работы трансформаторов.

Промышленность разрасталась по всему миру, что требовало выработки больших объёмов электричества. Роторы были «разогнаны» до новой удобной в расчётах величины – 3600 оборотов, и это стало альтернативным форматом. Как свидетельствуют исторические источники, именно промышленные нужды, а не инженерный расчёт, оказали решающее влияние на сегодняшние стандарты частоты. Двухполюсные генераторы переменного тока, выдающие 3000 или 3600 оборотов в минуту, привели к тому, что сгенерированный ток получил частоты 50 и 60 Гц, соответственно.

За последние полвека не было аргументированных предпосылок для пересмотра данных характеристик, хотя любой человек, разбирающийся в электричестве, понимает, что повышение частоты экономически выгодно. Если смотреть на вопрос с точки зрения технической достижимости, то сейчас вполне реально довести частоту тока в бытовых электросетях до нескольких десятков килогерц. Подобное решение позволило бы существенно сэкономить на линиях электропередач, в разы сократив металлоёмкость проводников. Однако к подобному не готова ни бытовая техника, ни электрофурнитура. Вся существующая сегодня инфраструктура, вне зависимости от региона, вольтажа, частоты и типа используемых розеток приспособлена к работе только с диапазоном 50-60 Гц. Существует некоторая вероятность, что в отдалённом будущем человечество получит причину одновременно модифицировать системы генерации, передачи и распределения энергии, а также изменить параметры бытовых устройств, однако сейчас это сделать нереально.

 

 Разновидности вилок и розеток

 

Любопытно, что при всех стараниях учёных и инженеров в мире всё равно остаётся очень много мест, в которых параметры тока в бытовых сетях не укладываются ни в какие рамки. К примеру, в Бразилии попросту нет единого стандарта – во многих регионах одновременно используется 110, 120 и 127 В, а в северных областях и больших городах, где выше вероятность визита туристов – 220 В. Кроме того, один и тот же населённый пункт может быть запитан сразу от нескольких разных подстанций, а это означает, что даже в соседних домах характеристики тока вполне могут отличаться.

В японских электросетях ситуация неординарна в другом плане. Здесь в основном применяется вольтаж 100-110 В и границы регионов использования разных параметров сети чётко сформированы. Однако люди на восточном побережье используют частоту 50 Гц, а на западном – 60 Гц. Кроме того, в некоторых регионах, где сети имеют частоту 60 Гц, есть большие городские районы с питанием 220 В. Существует две теории, почему так произошло. Согласно первой, на подобное разделение оказало влияние развитие автомобильной промышленности в середине-конце прошлого века. Нуждаясь в иных мощностях для производства, регион постепенно изменялся, пока новые характеристики тока не стали локальным стандартом. Согласно второй теории, решающее значение имела сейсмическая активность, которая влияла на частоту работы генераторов, и инженерам пришлось выбирать такие параметры для оборудования, которые обеспечивали бы наилучший результат.

Сегодня во многих странах характеристики тока будут отличаться для местных и гостей. Гостиницы умышленно оборудуются своими отдельными подстанциями с трансформаторами, а розетки в номерах могут иметь разные конфигурации. Чаще всего так о приезжих заботятся в крупных городах арабских стран и государствах Океании. При этом редко выбор делается в пользу малого вольтажа – в основном системы адаптируют под 220 В и розетки, которые чаще всего эксплуатируются в странах с таким напряжением.

Считается, что сегодня в мире используют тринадцать типов розеток с невзаимозаменяемыми штепселями и три типа таких, в которые всё же можно вставить вилки другой конфигурации. Важно отметить, что при поездке в другую страну зачастую лучше всего иметь при себе два устройства: адаптер (переходник) и конвертер. Их в наше время можно легко заказать по интернету, предварительно узнав, какие розетки используется в стране назначения. Первый пригодится для того, чтобы штепсель Вашей электробритвы или фена можно было включить в розетку другого типа, а второй необходим, чтобы привести параметры тока питания к тем, при которых работает Ваша техника. Если Вы не взяли с собой в дорогу ни одно из этих устройств, можно попробовать попросить его в гостинице – на ресепшене или у горничной. Однако, чем дальше страна пребывания от Украины, тем меньше вероятность, что нужный переходник найдётся.

В последние годы, когда светодиоды, LED-ленты и низковольтные устройства техника начали заполонять мир, увеличилось количество техники, которая может работать без конвертеров, при любом вольтаже. К примеру, на это способны зарядные устройства ноутбуков и смартфонов некоторых марок. Предполагается, что в ближайшее десятилетие количество портативных устройств, практически не чувствительных к характеристикам тока, будет только расти.