Почему в России 230 В, а в США — всего 110 В: история электрических стандартов

Стандарты бытового напряжения в разных странах могут сильно отличаться. В России и большинстве Европы принято 230 В с допустимыми отклонениями, тогда как в США бытовые сети работают на уровне около 110–120 В. Различия в стандарте напряжения между странами отражают не случайность, а результат исторических решений, технических возможностей и инфраструктурных ограничений.

В разных странах существуют разные стандарты напряжения в электросети, и они возникли не случайно

Истоки стандартов электросетей и причем здесь Томас Эдисон

В США история напряжения уходит корнями в эпоху Томаса Эдисона, который создавал первые в мире электросети, использовал постоянный ток на 110 В для освещения. Использовать более высокое напряжение было опасно, так как в те времена не существовало надежной пластиковой изоляции для проводов. Для этих целей использовали целлюлозу в марле.

Напряжение в 100 В казалось оптимальным с точки зрения безопасности и потребностей электроприборов. Однако постоянное напряжение практически невозможно передавать на большие расстояния без потерь. Поэтому 10 дополнительных вольт было добавлено с целью компенсировать потери. Таким образом в США для электросетей возник стандарт в 110 В.

Когда в конкуренцию вступил переменный ток, индустрия уже была готова к переходу со 110 В на более высокое напряжение. Однако история свидетельствует, что желание сохранить совместимость с существующим оборудованием и не разрушать инфраструктуру сильно влияли на выбор стандарта.

Томас эдисон виновен в том, что напряжение в электросети США составляет 110 В

Но что интересно, Эдисон уже использовал трехпроводную систему с “centre tap” — двумя “фазами” по 110 В и нейтралью между ними, что позволяло получить 220 В между фазами. Это решение и стало основой современной split-phase системы в США, о которой подробнее поговорим ниже.

Как в США запитывают энергоемкие приборы

Напряжения в 110 В вполне достаточно для освещения и не сильно энергоемких приборов, таких как телевизоры, компьютеры и т.д. Однако для более мощных приборов, например, стиральных машин, этого недостаточно. Поэтому, как уже было сказано выше, применяется система “split-phase”, то есть две фазы.

В подающем кабеле от трансформатора используется центральная точка (нейтраль), и две фазы по 110 В. Между ними создается напряжение около 240 В, достаточно мощное для включения стиральных машин, духовок и других энергоемких приборов. Поэтому в домах есть отдельные зоны, где напряжение в специальных розетках составляет 240В, так как к ним подводится два провода, а не три.

Розетки на 220 В в США часто устанавливают в подвалах, где устанавливают стиральные машины

Наверняка вы обращали внимание в американских фильмах, особенно старых, на то, что стиральные машины находятся в подвалах. Это было связано как раз с тем, что в квартиры не заводились розетки на 240В, а были установлены только в подвальных помещениях.

Почему в Европе напряжение 220–230 В

В отличие от США, где электрическая сеть формировалась постепенно и на базе уже существующих решений Эдисона, в Европе развитие систем электроснабжения началось позднее. Это дало инженерам возможность учесть ошибки первых экспериментаторов и сразу выбрать более выгодный вариант.

Переход на более высокое напряжение позволил сделать системы энергоэффективнее. Ведь при напряжении 220–230 В для передачи той же мощности требуется в два раза меньший ток, чем при 110 В. А меньший ток — это меньшее сопротивление, меньше тепловых потерь и более тонкие, дешевые кабели. Для густонаселенной Европы с ее компактными городами и растущим спросом на электричество этот фактор был решающим.

В Европе появились позже, чем в США, и они сразу имели напряжеие 220 В

Кроме того, выбор напряжения был тесно связан с развитием бытовой техники. В начале XX века в Европе стали массово использоваться лампы с вольфрамовой нитью. Они лучше всего работали именно при напряжении около 220 В, а значит, не требовали сложных трансформаций и были дешевле в производстве.

Европейские инженеры понимали, что рано или поздно электричество будет использоваться не только для освещения, но и для питания бытовых приборов, поэтому закладывали запас по мощности. Таким образом, стандарт в 220 В стал стратегическим решением — он позволял сэкономить на кабелях и одновременно обеспечивал энергией более требовательную технику.

В России современный стандарт 230 В ±10 %

В России, как и в большинстве европейских стран, сегодня используется стандартное напряжение 230 В с допуском ±10 %, а не 220 В, как многие считают. Однако из-за допуска в 10%, в розетке может быть от 207 В до 253 В, и техника нормально работает в этих пределах.

В России стандартом напряжения является 230 В, и этому есть несколько причин

Такой диапазон учитывает нестабильность сетей, особенно в сельских районах или старых домах, где колебания напряжения случаются регулярно. Унификация стандартов с Европой сделала возможным свободный импорт бытовой техники и оборудования без необходимости переделки под особые параметры.

Кроме того, как уже было сказано выше, чем выше напряжение, тем меньше требуется ток для питания приборов, а значит, провода не нагреваются и служат дольше. В результате снижаются затраты на медь и алюминий, используемые в кабелях. Для страны с огромными расстояниями, где нужно передавать электричество на сотни километров, этот фактор оказался особенно важен. Правда, для передачи электричества на очень большие расстояния используются высоковольтные ЛЭП, которые издают характерный гудящий звук.

Обязательно посетите наши каналы Дзен и Telegram, здесь вас ждут самые интересные новости из мира науки и последние открытия!

В итоге Россия, перейдя к общеевропейскому стандарту, получила сразу несколько преимуществ — удобство в международной торговле, энергоэффективность и надежность работы сетей. Как вы видите, разные стандарты напряжения — это результат исторических обстоятельств, технологической эволюции и практических решений.