Когда и как появилось 220 вольт?

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.

Все изменилось, когда петербургский профессор Борис Семенович Якоби (1801-1874) создал первый практически пригодный электродвигатель в 1834 году. Появились электрические вентиляторы, плитки, утюги и множество других приборов, работающих от электричества. Поэтому европейские электрические компании решили удвоить американский стандарт, чтобы по одному проводу «выдавать» в квартиры в два раза большую мощность. Вот и получилось 220. К концу 19 века Берлин и Париж были уже электрифицированы единой энергосистемой с переменным напряжением сети 220 вольт, отечественные компании также приняли этот стандарт.

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.

Поразительно, но подобная ситуация существовала на самом деле! В дореволюционной России вплоть до начала 20 века сложилась поразительная ситуация. Рядом с каждым «крупным» потребителем электроэнергии (фабрика, подворье преуспевающего купца или гостиница для особ благородных кровей) строили отдельную электростанцию. Было множество конкурирующих фирм, предоставляющих услуги электрификации и, в последующем, своё электрическое оборудование пригодное только под свою сеть. Каждый поставщик электроэнергии задавал собственные параметры электросети – напряжение, частоту. Были даже электросети с постоянным током! Людям было удобнее использовать электрические приборы единого типа, не беспокоясь, что их новомодный электрический пылесос сгорит на новом месте жительства из-за других параметров энергосети. Произошло полное вытеснение многих небольших фирм – никто уже не хотел пользоваться их услугами и их приборами, хотя они вынужденно подстроились под единый  стандарт электросети. 

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.

Только в 1913 году инженеры решились передавать электроэнергию на большие расстояния по воздушным проводным линиям, избавив от необходимости постройки электростанций «у каждой розетки». До начала 1960-х годов в электросети СССР использовалось напряжение 127 В, но количество электроприборов не обогнало количество населения. Чтобы как-то снизить нагрузку, нужно было или утолщать провода в кабельных линиях или увеличить напряжение (I=U/R). Выбрали меньшее из зол и увеличили напряжение в сети до тех же 220 вольт, только на каждую фазу. 

Окончательная точка, по крайней мере, в Европе, была поставлена после Второй Мировой войны. Разрушенные коммуникации так и так нужно было восстанавливать и, естественно, всё было переделано на знакомые нам 220 Вольт. Генераторы на наших электростанциях производят так называемый трёхфазный переменный ток, – и кабель, проложенный к дому, содержит три токоведущих проводника, три фазы. Напряжение между этими фазами – 380 вольт. Но вот напряжение между каждой такой фазой («плюсом») и «нулём» (который не очень правильно называют «минусом») составляет 220 вольт. Обычно в каждую квартиру электрики проводят только одну фазу, поэтому и напряжение в розетке (между фазой и нулём) будет 220 вольт. Но между двумя фазами напряжение – 380, всё в порядке.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. 

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!

Валериан Чупин

Источник информации: Чайковские.Новости

Комментарии (1)

Добавить комментарийВсе комментарии

ЛЕНТА НОВОСТЕЙ