Зашто се у различитим земљама напон и фреквенција у електричној мрежи разликују

У Совјетском Савезу до 1960-их, мрежни напон је имао ефективну вредност од 127 волти. У Сједињеним Државама током истих година, напон на излазу је достигао 120 волти. Касније ће се вредности напона струје у мрежама стандардизовати са променама, како би се смањила потрошња бакра за жице, јер за пренос исте електричне снаге, мањи је пресек жица, мањи је и струја у жици, што је мањи, већи је напон на пренос.

Међутим, ова транзиција се неће догодити одмах. Економски гледано, пренос електричне енергије на високом напону је, наравно, исплативије, али пребацивање на други напон у националном нивоу никако није јефтино, а да не говоримо о промени тренутних стандарда фреквенције.

Историјски гледано, прве електричне мреже у САД-у дале су напону од 110 волти познатом изумитељу Тхомас Алва Едисон. Ово су његове сијалице са угљеничним филаментима дизајниране за константно напајање напоном од 100 волти још пре победе Николе Тесле у „Актуелном рату“, која се (победа) постепено афирмисала у главама инжењера од 1928. године.

Чињеница је да је типични напон Едисонових једносмерних електрана био само 110 волти, јер је 10 волти једноставно нестало током преноса, пошто је добар део пренете снаге једноставно распршен жицама у облику топлоте по закону Јоуле-Ленза. У исто време, Едисонова компанија није ни помишљала да напусти свој стандард од 110 волти.

Проналаском Николе Тесле 1883. године (а у Русији - Михаил Осипович Доливо-Доброволскиследећи Тесла) са индукционим мотором са наизменичном струјом, започела је широка електрификација на европском континенту, где су жаруље са жарном нити имале метални филамент, а напон такве лампе требало је удвостручити - 220 волти, што се у почетку почело добијати паралелним повезивањем две линије од 110 волти, што је било економски неисплативо .

Тако је 220 волти наизменичних струја појавило се у Берлину одмах, чим се град почео електрификовати на великој скали, а губици струје током преноса смањени су четири пута. Они нису почели додатно повећавати напон, јер то не би било сигурно за људе.

У Сједињеним Америчким Државама ТН-Ц-С је данас стандардни систем напајања. У ТН-Ц-С систему трансформаторска подстаница има директну везу проводних делова са земљом и чврсто уземљен неутрал. Више о овоме погледајте овде - Принципи рада система за уземљење грађевина ТН-Ц и ТН-Ц-С.

Да би се осигурала комуникација на месту трафостанице - улаза у зграду, користи се комбиновани нулта радни (Н) и заштитни проводник (ПЕ) који прихвата ознаку ПЕН. Једнофазни напон је сада 120/240 волти, а обезбеђује га падајући трансформатор са уземљеним централним терминалом.

Опште прихваћена фреквенција изменичне струје у Сједињеним Државама тренутно је 60 Хз, што теоретски омогућава да се на трансформаторима и моторима користи мање бакра и гвожђа него што би било потребно на фреквенцији од 50 Хз.

Међутим, с обзиром на просечну вредност блиску историјским 110 волти, у Америци је то вероватно остало као почаст Едисону, током његове славе изграђено је превише 110 далековода. С друге стране, 110 волти је сигурније за људе од 220 волти. Шта није плус у корист Сједињених Држава?

У поређењу са Сједињеним Државама, у Европи и Русији, са широким увођењем АЦ мрежа, стандардни 220 волти су се одмах појавили. Након рата у СССР-у, трансформатори у целој земљи замењени су новим, одмах су уграђени излазни напон од 220 волти, уместо некадашњих 110-127 волти.У СССР-у су немачки научници који су учествовали у електрификацији земље имали руку у избору стандардног напона.

И тако се догодило "220 волти са фреквенцијом 50 Хз" у Совјетском Савезу, а потом у Русији и земљама ЗНД. У Европи је данас стандардни напон 230 волти 50 Хз, у Русији је заправо исти, али званично је та вредност за Русију регулисана након 90-их следећим документом - ГОСТ 29322-2014.

Погледајте и на нашој веб страници: Зашто је одабран фреквенцијски стандард од 50 херца у индустрији електричне енергије