Почему в бытовой сети перешли от использования напряжения 127в к напряжению 220в кратко
Обновлено: 07.07.2024
Практическое применение электричество получило лишь в середине девятнадцатого века. И для этого была веская причина. Во- первых, это целый ряд важных открытий, а во — вторых, масса серьезных и значимых изобретений, , в число которых входила и электрическая лампочка. От современных осветительных приборов она конструктивно отличалась. Это были два открытых угольных электрода. При прохождении электрического тока между ними возникала электрическая дуга, которая и освещала помещение.
Учеными было установлено, что для стабильного горения дуги между угольными электродами, напряжение должно было быть не менее 45 вольт. Чтобы снизить пиковые токи, возникающие при зажигании лампочки, к ней последовательно подключали балластное сопротивление, величина которого была такой, чтобы обеспечить падение напряжения не более 20 вольт.Получалось, что для нормального горения дуговой осветительной лампочки, на нее нужно было подать напряжение не менее 65 вольт, что и было сделано.
Однако такое напряжение в бытовой сети просуществовало недолго. Люди стали подключать к электросети несколько ламп одновременно, соединяя их последовательно. Ну а в таком случае для их нормального горения 45 вольт было недостаточно. Для двух ламп как минимум требовалось 90 вольт, а с учетом балластного сопротивления, все 110 вольт.
В то время для производства электроэнергии использовались генераторы постоянного тока. Его передача на большие расстояния была связана с огромными потерями. Чтобы их компенсировать, решено было удвоить напряжение до 220 вольт.
Чуть позже появились системы электроснабжения переменного тока, напряжением в несколько киловольт. При его передаче на расстояние 2 километра, потери были не более 3%, вместо 20% при использовании постоянного тока. При применении высоковольтных линий электропередач и понижающих трансформаторов, установленных вблизи потенциальных потребителей, на эти потери можно было не обращать внимания. Таким образом, к потребителю подводилось три фазы, напряжением 220 вольт, или же одна фаза, напряжением 127 вольт.
Ввиду увеличения количества электрических приборов, и с целью снижения общей нагрузки на электрические сети, было принято решения об увеличения напряжения в одной фазе до 220 вольт, что и было сделано в 1960 году. С тех пор в нашей стране напряжение в бытовых электрических сетях стало равным 220 вольт.
В разных странах разные стандарты напряжения в электросети. В США 110 В, в Японии 100 В, в Европе и у нас с недавних пор напряжение подняли до 230 В (±10%) - ГОСТ 29322-2014 (вероятно, на новых подстанциях). Почему именно такие значения, а не округленные до красивых цифр, например: 200 В, 250 В?
Кто-то из опытных электриков скажет, что 220 В – это напряжение между фазой и нулем в трехфазной сети или: 380:√3 (380/1,73). Но почему тогда именно 380 В, а не 400 В или 350? И почему в одних странах напряжение в два раза ниже европейских стандартов? Все дело в истории развития электричества.
Одним из первых массовых электроприборов была электрическая лампа освещения. В них использовали угольные стержни и нити. На западе – лампы Эдисона. В России – лампы Лодыгина. И опытным путем было установлено, что оптимальным напряжением для работы таких ламп будет 100 В.
Выше – срок службы ламп будет коротким, ниже – лампа светит слишком тускло. Т.к. Эдисон работал с постоянным током, то потери в сети были значительные. На электростанциях приходилось это учитывать и выдавать 110 В. Так, этот стандарт и остался в США и по сей день.
Для того, чтобы питать больше приборов, в дома стали заводить две фазы по 110 В. Только одна с минусом, а вторая – с плюсом. Позже, с переходом на переменный ток, это осталось как две фазы. В США сейчас есть 220 В, но в подвалах многоквартирных домов и в трехфазной сети для питания стиральных машин, например. Это как у нас – при подключении двух фаз по 220 В и нуля можно получить 380 В.
Кто-то из людей старшего поколения вспомнит, что раньше в СССР был стандарт 127 В. А в 1960 г. все перевели на 220 В. С чем это связано? Связано это как раз с тем, что по изначальным электросетям, предназначенным для постоянного тока 220 В (две фазы) пустили переменный ток: 220:√3=127 В. Заслуга Николы Тесла, который изобрел принцип передачи переменного электрического тока. При этом значительно сокращались потери или проводку можно иметь меньшего сечения.
Помню, у отца и деда были электробритвы, которые можно было переключить с 127 В на 220 В. Тогда я не понимал, зачем в приборе режим 127 В, если в доме 220 В.
Мощность электроприборов росла и их количество – тоже. Нужно было или увеличивать сечения проводки (причем, в 4 раза), что очень затратно или увеличить напряжение с сохранением сечений проводов (уменьшить ток). Что и сделали в 1960 г. – подняли напряжение на одной фазе до 220 В. Потери остались те же, а передавать мощность можно большую.
Переход был бессистемный. В некоторых домах до 1975 г. оставалось напряжение 127 В. Отсюда и некоторые приборы с двойным напряжением питания. Сколько было историй, когда жители выводили из строя бытовые приборы, предназначенные для сети 127 В, включая их в 220 В.
Почему США не повысили напряжение в сети (на фазе) – это вопрос. Ведь приходится закладывать повышенные сечения проводки. Хотя, у них в сети частота 60 Гц. Это позволяет снизить массу трансформаторов. Есть мнение, что в США, оставив стандарт 110 В, производители пресекли поставки импортной электротехники из Европы и позволяли развиваться своим производствам. Но с другой стороны, это влечет большие затраты на проводку. Так же удивляет стандарт 100 В в Японии, где развито производство электроники.
Отдельная тема – это стандарты вилок и розеток. Основных в мире насчитывается 13 видов. Но это тема отдельной статьи.
Читал сегодня за завтраком форумы и наткнулся на упоминание того, что в России (СССР) когда-то было напряжение 127 вольт. Причём, относительно недавно было-то ещё, на памяти наших родителей:
В нашей коммуналке в Питере на Невском на 220 В перешли в 1969 году.
Если не изменяет память, перход со 127 на 220 состоялся в 1963-64 г. (г. Ленинград, ул. Моховая)
У меня в квартире в Москве со 127 на 220 вольт переводили примерно 1975-76 год.
Москва, дом 1915 года, Подсосенский переулок — переключен в 1988 на 220. Недалеко, в Милютинском переулке, лет 7 назад снимал подключенные(!) счётчики на 110 вольт, Сименс и АЕГ. И под потолком лампу с ЦЕЛОЙ угольной спиралью.
Там же на форуме можно узнать почему вообще когда-то использовали сниженное напряжение, причина понятна:
Конечно, при проектировании хотелось напряжение сделать побольше. Но были в этом деле естественные ограничения. Отсутствие хорошей изоляции для проводов и вопросы безопасности. Широкое применение дуговых ламп, которым высокое напряжение ни к чему. Отсутствие сплавов с высоким удельным сопротивлением (типа нихрома) для нагревательных приборов и т. д.
В Союзе считали на несколько лет вперед, по этому можно было легко обосновать переход и экономию от перехода. Но есть еще один момент. У нас всего два больших города было, а в США электрифицировано было уже очень многое. Для Союза переход встал в деньги на порядок меньшие. А со временем сети разрастались и сейчас переход экономически не выгоден. Это моё мнение и оно совершенно не является истиной в последней инстанции. То же самое и с переходом США на метрическую систему измерения. Им нужно сломать мышление людей сформировавшееся несколькими поколениями. А у нас мерить-то нечего было да и отмеряли все на глаз.
Говорят, в Америке двойная система — есть сети 220 и 127 вольт в каждом доме. Может и врут.
Комментарий для Евгения Степанищева:
США: Основное напряжение сети, в соответствии со стандартом, составляет 120 В (от 114 до 126 В). К большинству домов подводятся две цепи в противофазе, что позволяет получить 240 В, от которых запитываются более мощные потребители, такие как стирально-сушильные машины, кондиционеры, электроплиты, и так далее.
1) Лет дцать назад видел у бабули древнюю радиолу с переключателем 220/127 (или 110? не помню, помню только факт переключателя).
2) Лет пять назад довелось хранить пельмени в живучем холодильнике времён царя Гороха, воткнутом в сеть через повышающий трансформатор. Тоже какой-то бабке принадлежал.
Комментарий для boltai-shaltai:
Ну, может это и не низковольтное наследие. Всего несколько лет назад было куча десктопов на блоке питания который был переключатель 220/110, универсальные, как сейчас, редкостью были. Наверное, дороже выходило их изготавливать.
Не, реалии были другими. В те времена у нас ещё умели делать и делали холодильники, а на импорте из всех сил экономили. Холодильник был однозначно совковый; других не было в принципе, как и прочей бытовой техники.
Комментарий для boltai-shaltai:
Да-да ;-) собственноручно перетаскал не один такой холодильник на выброс.
ВСЕ они были рабочие! выбрасывались по другим причинам.
ВСЕ были очень тяжёлые! металла там действительно дофига.
Комментарий для boltai-shaltai:
Нормой считалось. Температура в морозилке была выше, чем сейчас и размораживать приходилось часто.
У меня на огороде до начала 2000-х жила целая куча дедушкиной техники, рассчитанной на номиналы 110 и 127 вольт: стиралка, радио (здоровое такое, размером со шкафчик), пылесос, насос, циркулярная пила. Приходилось подключать к современной сети через понижающие трансформаторы.
Ещё ч/б телек был, который вообще мог быть запитан от любое из напряжений в 110, 127, 200, 220 и 240 вольт. Для этого у него сзади было 5 клеммников (чтобы вручную шнур питания перевтыкать) и 3 комплекта предохранителей.
В америке в простых розетках везде 110. Про 208в — имеется ввиду межфазное напряжение при трехфазном питании, это как у нас иногда бывают для мощных потребителей такие черные круглые розетки, вот в них 3 фазы и 380(между фазами) и 220 между любой фазой и нулем.
Соответственно у американцев 110 и 208 для трехфазного.
Есть мнение, что в 60-х годах уровень электрооснащенности бытовых потребителей в США был на порядок больше, чем в СССР. У большинства американцев были телевизор, пылесос, кондиционеры повсеместно, а в Союзе лампы накаливания в большинстве своем по квартирам. Так что переход на 220В в Штатах посчитали слишком дорогостоящим.
Мнение моё и необязательно правильное :)
Вставлю свои 5 копеек.
Есть такое предание (шутка): 220В — это произведение среднего роста человека (1,7м) на напряженность поля земли вблизи ее поверхности (-1,3 В/м).
Кстати, розетки на 127В в домах с сетью 220В в 80-х годах 20 века в еще встречались в бытовых помещениях с повышенным уровнем влажности (типа ванных комнат, где были розетки для электробритв на 127В, у которых, в свою очередь, были переключатели 127/220В).
Для справки: 220 — это значение напряжения между одной из фаз и нулем в трехфазной сети 380В (380 и 20 различаются примерно на величину квадратного корня из 3, на столько же различаются 127В и 220В).
Странно, что тут еще никто не начал обсуждать, почему в США частота тока 60Гц, а в Европе — 50Гц :)
И да, это я много месяцев назад рассказывал в комментариях на этом блоге про летнее и зимнее время.
Комментарий для Дмитрий:
Для справки: 220 — это значение напряжения между одной из фаз и нулем в трехфазной сети 380В (380 и 20 различаются примерно на величину квадратного корня из 3, на столько же различаются 127В и 220В).
Ага, нас этому в техникуме учили.
Странно, что тут еще никто не начал обсуждать, почему в США частота тока 60Гц, а в Европе — 50Гц :)
Если я это и знал когда-то, то позабыл. Почему? Видимо как-то связано с устройством генератора переменного тока.
И да, это я много месяцев назад рассказывал в комментариях на этом блоге про летнее и зимнее время.
Вы бы подписывались через какой-нибудь OpenID, а то Дмитриев много :)
Комментарий для Евгения Степанищева:
Про 50 и 60 герц — это опять целую лекцию читать надо :)
Ну вкратце про 220/100 В и про 50/60 Гц история такая.
Томас Эдисон запустил в массовое производство лампу накаливания с угольной нитью. Оптимальное напряжение для неё было 100В, на этом напряжении она начинала устойчиво гореть. Для более высокого напряжения нить пришлось бы сделать или длинее или тоньше, т. е. значительно уменьшить долговечность.
Рабочее напряжение первой электростанции Эдиссона (у него был контракт на электрификацию района Нью-Йорка) было 110В (10% закладывалось на потери в проводниках).
Через несколько лет электрификация пришла в Европу. К тому времени появились лампы накаливания с металлической нитью. Они могли работать и при вдвое большем напряжении. Кстати, практика удвоения напряжения родилась еще из схемы организации трехпроводной сети постоянного тока, в которой между проводами номер 1 и 3 напряжение было в 2 раза выше, чем между проводами номер 1 и 2, 2 и 3 (использовалась такая схема еще до революции, ГОЭЛРО и распространения трехфазного переменного тока).
Так вот, дочка Эдиссоновской компании в Германии при электрификации Берлина решила использовать стандарт 220В. Увеличение напряжение вдвое снизило потери в проводниках вчетверо. Поднимать выше было слишком опасно для людей.
Так сеть 220В появилась в Европе.
50/60Гц выбрано довольно случайно. При 40Гц нестабильно работали дуговые свечи, более 60 Гц — плохо работали асинхронные двигатели. В конце XIX века генераторы были разномастными — от 16Гц до 133Гц. Но в Европе производитель оборудования Siemens выбрал за стандарт 50 Гц (3000 оборотов ротора генератора в минуту или кратная им величина при использовании нескольких полюсов), а в США Вестингауз (конкурент Эдисона) выбрал 60Гц — на больше частоте лучше работали дуговые лампы и меньше мерцали лампы накаливания.
Кстати, половина Японии живет с 50Гц (там энергосистему строили европейские компании), а половина — с 60Гц (на американском оборудовании).
В нашей бытовой электросети используется переменное напряжение 220В частотой 50 Гц переменного тока, именно от него питаются все домашние электроприборы, но почему не 12В или 500В? Оказалось, что именно это напряжение является самым рациональным.
Надежное электрическое освещение появилось в Америке более 100 лет назад. Знаменитый изобретатель Томас Альва Эдисон (1847 – 1931) основал первую в мире электрическую компанию. Единственным известным электроприбором в те времена была лампочка накаливания, никаких других электроприборов ещё не придумали! Так что электричество применялось только для освещения. Встал вопрос: какое напряжение подавать в дома? В те годы, когда электроэнергия только пробивала себе путь в бытовой сфере, напряжение было постоянным. Благодаря Томасу Эдисону, который настойчиво продвигал свой стандарт напряжения 110В.
Еще раньше в 1831 году Майкл Фарадей (1791-1867) открыл явление электромагнитной индукции, с помощью мотка проводника и постоянного магнита получил электрический ток. Его открытие лежит в основе получения электроэнергии на всех современных электростанциях. Итак, генератор на нашей электростанции преобразовывает механическую энергию в электрическую. А что дальше? В каком виде и как именно передавать энергию потребителю? Как избежать колоссальных потерь при передаче?
Сегодня попросту нельзя представить себе работу любого оборудования, потребляющего электроэнергию без трансформатора. В 1848 году француз Генрих Даниель Румкорф (1803- 1877) придумал индукционную катушку особой конструкции. Данное изобретение было прообразом современного трансформатора.
Его задумку до совершенства довел ученый Павел Николаевич Яблочков (1847 – 1894), который представил свое творение в 1876 году. Главная его задача состоит в том, что он способствует преобразованию переменного тока в другое напряжение. Мощность, которая выделяется на нагрузке, вычисляется произведением тока на напряжение. Получается, что любую мощность можно получить различными произведениями тока на напряжение. Например, у нас имеется лампочка накаливания 100 Вт. Чтобы она работала на полную мощность, можно использовать напряжение 1 В и ток 100 А, или 12 В и 8,3 А, или 700 В и 0,14 А. В итоге мы получим наши 100 Вт. Главное, чтобы у нагрузки было такое сопротивление, чтобы при задуманном напряжении, через неё проходил нужный ток. Мощность будет выделяться не только на нашей 100 Вт лампе, но и на проводах, которые к ней идут. Мощность в лампе будет преобразовываться в свет и тепло, а мощность на проводах будет преобразовываться только в тепло, которое нам не нужно. Это бесполезная потеря энергии.
Но постепенно, необходимость преобразования напряжения, для передачи энергии на большие расстояния, стала очевидной. Мощные генераторы невозможно было устанавливать прямо в жилых домах, а для использования далеко расположенных электростанций, напряжение нужно было повышать - иначе вся энергия уходила бы на тепловые потери в проводах. Первую рабочую линию электропередачи, генератора переменного тока и трёхфазный электродвигатель были продемонстрированы российским изобретателем Александром Осиповичем Доливо-Добровольским (1862 - 1919). В этой системе переменное напряжение сначала повышалось трансформатором до нескольких тысяч Вольт (чтобы уменьшить потери на передачу), а затем - понижалось до уровня, нужного для работы электродвигателя. Эта линия стала такой удачной, что буквально за следующие 10 лет весь мир перешёл на трёхфазную систему, совершенно вытеснив как постоянный ток Эдисона, так и двухфазные генераторы Николы Тесла.
Найденное компромиссное значение напряжения в 220 Вольт стало таким удачным, что вряд ли будет изменено в ближайшие 50 - 100 лет. Поэтому, сохраняйте свои старые приборы (они имеют переключатель (220/127 вольт) - если они красивые и надёжные, пусть наши внуки и правнуки, которым вы оставите их в наследство, смогут включить бабушкино радио или переносной телевизор и почувствовать, как их родным жилось 100 лет назад!
Читайте также: