120 В или 220 В? 220 напряжение

Автоматика. Электроэнергия. Электричество. Электрика. Электроснабжение. Программирование

В нашей бытовой электросети используется напряжение 220 Вольт частотой 50 Герц переменного тока, именно от него питаются все домашние электроприборы. Почему именно эта цифра, а не 12 Вольт или 700 Вольт. Решение заключается в том, что именно это напряжение является самым рациональным.

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 Ватт. 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. Если мощность в лампе будет преобразовываться в свет и тепло, то мощность на проводах будет преобразовываться только в тепло, которое нам не нужно. Предположим, сопротивление проводов равно 1 Ом. Если мы нашу лампу запитаем от 10 В, то для получения 100 Вт мощности, через лампу пройдёт 100 Вт / 10 В= 10 А ток. Получается, что нагрузка будет должна сама быть 10 В / 10 А = 1 Ом, как и провода. Значит на проводах будет в пустую теряться половина питающего напряжения и мощности.

Если мощность в 100 Вт получать сочетанием 220 В и током 0,45 А, то на проводах с сопротивлением в 1 Ом будет падение напряжения 0,45 * 1 = 0,45 В. Таким падением напряжения можно пренебречь.

Конечно, при использование низкого напряжения можно уменьшить потери используя более толстые проводники. Как известно, чем толще сечение проводника, тем меньше его сопротивление. Но, такие проводники выйдут слишком дорогими.

Если же наоборот в бытовой электросети использовать очень большое напряжение. Казалось бы, чем выше напряжение, тем меньший ток требуется для передачи той же самой мощности, и проводники можно делать тонкими экономя на металле. Не так всё просто. Чем выше напряжение, тем больше у него пробой, и может пробить изоляцию, а это весьма опасно для здоровья человека. Поэтому высоковольтное напряжение применяют для передачи электроэнергии от электростанций, а к нам в дом идёт уже 220 В, которое понижают при помощи трансформаторов. Такой способ передачи электроэнергии экономит большое количество металла.

220 Вольт является компромиссом, золотой серединой (относительно безопасно, т.к. изоляцию не пробивает, позволяет использовать тонкие проводники). В США используется напряжение 110 В, а в Японии 100 В.В нашей бытовой электросети используется напряжение 220 Вольт частотой 50 Герц переменного тока, именно от него питаются все домашние электроприборы. Почему именно эта цифра, а не 12 Вольт или 700 Вольт. Решение заключается в том, что именно это напряжение является самым рациональным.

(Просмотрено 5124 раз)

destrezaelekter.com

220 Вольт - Практическая электроника

220 Вольт — именно такое напряжение в нашей домашней розетке. Что оно представляет из себя и откуда вообще берется? На эти и другие вопросы я постараюсь ответить в этой статье.

Думаю, вы слышали, что 220 Вольт — это переменный ток. Переменный образуется от слова «менять». В данном случае менять направление. В статье про напряжение мы с вами поверхностно рассмотрели, что из себя представляет переменный ток.

Где то далеко-далеко за тридевять земель в тридесятом царстве есть большой-большой механизм, чудо инженерной мысли… А зовется он генератор. И крутят его не люди, а разные ресурсы матушки Земли. Это может быть вода, уголь, и газ и даже урановая руда. И вот крутиться он, крутиться и вырабатывает электрический ток мощностью в МегаВатты, а некоторые даже и ГигаВатты! И преобразовывают ее разные электрические прибамбасы — трансформаторы и провода неимоверной толщины, висящие на больших гигантах-столбах.

Если все упростить и не вдаваться в подробности, то до наших домов доходит электрический ток переменным напряжением в 220 Вольт. Почему именно 220 Вольт? Да просто так повелось. Кстати, в Америке напряжение в розетке 110 Вольт.

К Вам 220 Вольт приходит по двум проводам. Иногда с ними бывает в связке еще и третий провод желто-зеленого цвета — это заземление.

По одному проводу течет фаза, по другому — ноль. Ноль — это провод для съема электрического тока с фазы. Ноль не представляет опасности для человека, но лучше не экспериментировать! В фазе напряжение очень быстро изменяется сначала от какого-то максимального значения (для 220 Вольт это значение равняется 310 Вольт), потом падает до нуля, и потом идет в минус и достигает значения в -310 Вольт и потом снова до нуля и снова до 310 Вольт. Итак за секунду он успевает проделать эту операцию 50 раз!

Почему все таки 310 Вольт? И откуда они взялись? Напряжение в розетке — это действующее напряжение.

и вычисляется оно по формуле:

где

UД — это действующее напряжение, В

Umax — максимальное напряжение, В

Следовательно,

Знайте, что в электронике и в электрике если вам говорят, что напряжение переменного тока, допустим, 24 Вольта — это действующее напряжение. Максимальным значением напряжения переменного тока никто не пользуется.

www.ruselectronic.com

120 В или 220 В?

А многие ли из вас знают, что напряжение бытовой сети в Канаде и США - 120 В, в отличие от наших сетей в 220 В? Правда, так было не всегда. Вплоть до 60-х годов прошлого века на территории СССР напряжение бытовой сети равнялось 127 вольтам. Почему так? И из-за чего такие отличия, мы попробуем разобраться в этой статье.

Начнем с напряжения. Почему оно было повышено с 127 до 220 и не только у нас, но и по сути в Канаде, США и некоторых других странах. Но подход при этом был совершенно разный.

Как мы все знаем потребление электроэнергии растет и в быту и в промышленности. Раньше кроме световых приборов – лампочек, в доме собственно не было других потребителей. Радиоприемники, а уж тем более телевизоры, не говоря о компьютерах, пылесосах и других современных электроприборах, появились гораздо позже. А раз потребляемая мощность растет, то и ток увеличивается. Увеличение тока влечет за собой нагрев проводников и соответственно потери на нагрев. Колоссальные потери! Чтобы их избежать, можно увеличить сечение проводников или, что гораздо проще увеличить напряжение сети. Хотя это тоже имеет определенные технические трудности и требует определенных экономических затрат.

Вот как сейчас выглядит мировая карта напряжений и частот:

Карта напряжений и частот мира

А почему изначально было не принять за стандарт 220 В, спросит читатель?

Вернемся к временам величайших изобретателей Томаса Эдисона и Николы Тесла. Томас Альва Эдисон был сторонником постоянного тока, утверждая, что с ним гораздо удобнее работать. Никола Тесла, напротив, был приверженцем переменного тока. Это противостояние даже получило название – «Война токов», которая, кстати, закончилась, только, в 2007 году после окончательного перехода Нью-Йорка на переменный ток.

Так вот, Томас Эдисон наладил, можно сказать, серийное производство ламп накаливания с угольной нитью его собственной конструкции. Напряжение, при котором эти лампы наиболее оптимально работали, составляло порядка 100 вольт. Эдисон добавил еще 10 В на неизбежные при постоянном токе потери в проводах, и принял рабочий уровень напряжения своей электростанции равным 110 В. Поэтому в США на многие годы и установился стандарт в 110 вольт.

Чуть позже на Американском континенте, а также в некоторых других странах, с которыми они имели более плотные отношения, был принят стандарт 120 В, частота 60 Гц. Но сети построены таким образом, что к большинству домов подведено 2 фазы и нейтраль, что позволяет получить 120 В при подключении на фазные напряжения или 240 В при подключении на линейные напряжения. Почему 2 фазы? Да потому, что генераторы вплоть до 20 века были двухфазные. На фазное напряжение подключаются основные маломощные потребители, а на линейное более мощные – электроплиты, кондиционеры, стиральные, сушильные машины и т.д.

Что касается частоты 60 Гц, то это заслуга Тесла. Произошло это в 1888 году, когда Никола сотрудничал с Джорджем Вестингаузом и работал в том числе над созданием генераторов. Выбор шел о выборе частоты в диапазоне от 25 до 133 Гц, но Тесла настоял на частоте 60 Гц потому, что эта цифра удачно вписывалась в систему исчисления времени.

Что же касается нашей части географии, а именно Евразии, то электрификация происходила несколько позже и можно было учесть ошибки американского континента и сразу использовать генераторы переменного тока.

Российский ученый Михаил Осипович Доливо-Добровольский первым предложил перейти к трехфазной электрической системе, в отличие от двухфазной, изобретенной Николой Тесла. А также рекомендовал принять в качестве основной формы кривой тока – синусоиду, частотой 30 – 40 Гц. Но жизненные реалии наложили свой отпечаток, электрогенераторы того времени приводились в движение двигателями внутреннего сгорания и паровыми турбинами. И наиболее оптимальной скоростью их вращения была скорость в пределах 3000 оборотов в минуту, что равняется 50 оборотам в секунду. Ну а так, как частота напряжения на клеммах генератора непосредственно зависит от частоты вращения его ротора и количества полюсов (f = n/p), то при одном полюсе частота генерируемого напряжения равняется 50 Гц. В общем, так исторически сложилось…

Чтобы обеспечить приемлемый для потребителей (еще раз вспомним, что это были в основной массе лампы накаливания) уровень напряжения, непосредственно у потребителей устанавливался понижающий трансформатор. На выходах вторичных обмоток такого трансформатора присутствовало линейное напряжение 220 В, что соответственно составляло 127 В фазного напряжения. Частотой 50 Гц.

Если кто забыл или не знал, при соединении обмоток звездой и симметричной нагрузке фазное напряжение определяется как отношение:

Соотношение фазного и линейного напряжений

Вот и получается, что 127 в корень из трех раз меньше 220.

После изобретения российским электротехником Александром Николаевичем Лодыгиным, ламп накаливания с нитями накала из тугоплавких металлов возникла необходимость удвоить напряжение. Вероятно, поэтому европейские специалисты приняли стандарт 220 В. Что позволяло подключать новые лампы на линейное напряжение тех же самых трансформаторов.

Стоит уточнить, что в Советском Союзе до Великой Отечественной войны напряжение бытовой сети также было 110 - 127 вольт. Но так как к домам, как правило, подходило фазное напряжение, перевод сетей на 220 В производился постепенно. При выходе трансформаторов из строя или их плановой замене по сроку службы, в замен устанавливались уже новые трансформаторы с линейным напряжением 380 В. Фазное напряжение при этом, как мы уже знаем, в корень из трех раз меньше, и составляет те самые 220 В.

Вот так и получилось, что и Америка и Евразия идя разными путями, вышли на стандарт 220 – 240В для бытовых потребителей. Хотя и с разной частотой, 50 Гц у нас, и 60 Гц в Америке.

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.

Если интересно какое сетевое напряжение и частота приняты в разных странах, загляните на страничку Википедии - Сетевое напряжение. И сразу станет понятно, кто с кем торговал/воевал/сотрудничал.

Разное сетевое напряжение и отличие стандартов повлекло за собой различие в типах вилок и розеток по всему миру. Об этом в нашей следующей статье. Следите за новостями.

imolodec.com