На территории Советского Союза до 1960-х годов переменное сетевое напряжение имело действующее значение 127 вольт. В Соединенных Штатах в те же годы напряжение в розетке достигало 120 вольт. Позже действующие значения напряжений в сетях будут стандартизированы с изменениями, с целью снижения расходов меди на провода, ибо для передачи одной и той же электрической мощности нужно тем меньшее сечение проводов, чем меньше ток, а ток в проводе будет тем меньше, чем выше напряжение при передаче.
Однако данный переход произойдет не сразу. Экономически передача электроэнергии на повышенном напряжении, конечно, выгоднее, но вот переход на другое напряжение в масштабах страны — мероприятие отнюдь не из дешевых, не говоря уже об изменении стандартов частоты тока.
Исторически первые электрические сети в США обязаны своим напряжением в 110 вольт знаменитому изобретателю Томасу Альва Эдисону. Это его лампочки с угольными нитями накала были рассчитаны на питание постоянным напряжением в 100 вольт еще до победы Николы Тесла в «Войне токов», которая (победа) постепенно утверждалась в умах инженеров начиная с 1928 года.
Дело в том, что типовое напряжение электростанций постоянного тока Эдисона было как раз 110 вольт, ибо 10 вольт попросту пропадали в процессе передачи, так как добрая доля передаваемой мощности просто рассеивалась в проводах в форме тепла по закону Джоуля-Ленца. При этом компания Эдисона даже не помышляла о том, чтобы отказаться от своего стандарта в 110 вольт.
С изобретением в 1883 году Николой Тесла (а в России — Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским, вслед за Тесла) асинхронного двигателя переменного тока, началась широкая электрификация Европейского континента, где лампы накаливания нить накала имели металлическую, и напряжение такой лампе требовалось удвоенное — 220 вольт, которое сначала стали получать путем параллельного соединением двух линий по 110 вольт, что экономически выходило все равно не выгодно.
Так 220 вольт переменного тока появились в Берлине сразу, как только город начали масштабно электрифицировать, и потери мощности при передаче снизились в итоге вчетверо. Дальше повышать напряжение не стали, так как это получилось бы не безопасно для человека.
В Соединенных Штатах Америки сегодня стандартной системой электроснабжения является TN-C-S. В системе TN-C-S трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токопроводящих частей с землей и наглухо заземленную нейтраль.
Для обеспечения связи на участке трансформаторная подстанция — ввод в здание применяется совмещённый нулевой рабочий (N) и защитный проводник (PE) принимающий обозначение PEN. Однофазное напряжение здесь теперь 120/240 вольт, оно обеспечивается понижающим трансформатором с заземленным центаральным выводом.
Общепринятая частота переменного тока в Штатах на данный момент — 60 Гц, что теоретически позволяет расходовать меньше меди и железа на трансформаторы и двигатели, чем потребовалось бы при частоте в 50 Гц.
Однако, что касается среднего значения, близкого к историческим 110 вольтам, то в США оно, пожалуй, осталось как дань Эдисону, слишком уж много ЛЭП на 110 вольт было понастроено во времена его славы. С другой стороны 110 вольт безопаснее для человека чем 220 вольт. Чем не плюс в пользу США?
По сравнению с США, в Европе и в России, с широким внедрением сетей переменного тока, стандарт 220 вольт появился сразу. После войны в СССР трансформаторы по всей стране заменяли на новые, сразу устанавливали с выходным напряжением 220 вольт вместо былых 110-127 вольт. В СССР к выбору стандартного напряжения приложили руку немецкие ученые, которые принимали участие в электрификации страны.
Так и повелось «220 вольт с частотой 50 Гц» в Советском Союзе, а затем и в России и в странах СНГ. В Европе сегодня стандартное напряжение 230 вольт 50 Гц, в России фактически также, но официально данное значение стало регламентировано для России после 90-х следующим документом — ГОСТ 29322-2014.
Почему по сей день в энергетической отрасли для передачи и распределения электроэнергии всюду выбраны и остаются принятыми частоты 50 и 60 Гц? Вы когда-нибудь задумывались об этом? А ведь это совсем не случайно. В странах Европы и СНГ принят стандарт 220-240 вольт 50 герц, в североамериканских странах и в США — 110-120 вольт 60 Гц, а в Бразилии 120, 127 и 220 вольт 60 Гц. Кстати, непосредственно в США в розетке порой может оказаться, скажем, 57 или 54 Гц. Откуда эти цифры?
Давайте обратимся к истории, чтобы разобраться в данной теме. Во второй половине 20 столетия ученые многих стран мира активно изучали электричество и искали ему практическое применение. Томас Эдисон изобрел свою первую лампочку, внедрив тем самым электрическое освещение. Возводились первые электростанции постоянного тока. Начало электрификации в США.
Первые лампы были дуговыми, они светились электрическим разрядом, горящим на открытом воздухе, зажигаемым между двумя угольными электродами. Экспериментаторы того времени довольно быстро установили, что именно при 45 вольтах дуга становится более устойчивой, однако для безопасного зажигания, последовательно с лампой подключали резистивный балласт, на котором падало в процессе работы лампы около 20 вольт.
Так, долгое время применялось постоянное напряжение 65 вольт. Затем его повысили до 110 вольт, чтобы можно было последовательно включить в сеть сразу две дуговые лампы.
Эдисон был фанатичным сторонником систем постоянного тока, и генераторы постоянного тока Эдисона поначалу так и работали, подавая в потребительские сети 110 вольт постоянного напряжения.
Но технология постоянного тока Эдисона была очень-очень затратной, экономически не выгодной: нужно было прокладывать много толстых проводов, да и передача от электростанции до потребителя не превышала расстояния в несколько сотен метров, поскольку потери при передаче были огромны.
Позже была введена трехпроводная система постоянного тока на 220 вольт (две параллельные линии по 110 вольт), однако существенно положение относительно экономичности такой передачи не улучшилось.
Позже Никола Тесла разработал свои, совершенно новаторские генераторы переменного тока, и внедрил экономически более эффективную систему передачи электроэнергии при высоком напряжении в несколько тысяч вольт, и электроэнергию можно стало передавать на тысячи метров, потери при передаче снизились в десятки раз. Постоянный ток Эдисона не выдержал конкуренции с переменным током Тесла.
Трансформаторы на железе понижали высокое напряжение до 127 вольт на каждой из трех фаз, подавая его потребителю в виде переменного тока. При работе генераторов переменного тока, приводимых в движение паром или падающей водой, роторы их вращались с частотой от 3000 оборотов в минуту и даже больше. Это позволяло лампам не мерцать, асинхронным двигателям нормально работать, выдерживая номинальные обороты, а трансформаторам — преобразовывать электричество, повышать и понижать напряжение.
Между тем, в СССР напряжение сетей до 60-х годов оставалось на уровне 127 вольт, затем с ростом производственных мощностей его подняли до привычных нам теперь 220 вольт.
Доливо-Добровольский, так же как и Тесла, исследовавший возможности переменного тока, предложил использовать для передачи электроэнергии именно синусоидальный ток, а частоту предложил установить в пределах от 30 до 40 герц. Позже сошлись на 50 герцах в СССР и на 60 герцах — в США. Эти частоты были оптимальными для оборудования переменного тока, во всю работавшего на многих заводах.
Частота вращения двухполюсного генератора переменного тока составляет 3000 либо максимум 3600 оборотов в минуту, и дает как раз частоты 50 и 60 Гц при генерации. Для нормальной работы генератора переменного тока, частота должна быть не менее 50-60 Гц. Промышленные трансформаторы без проблем преобразуют переменный ток данной частоты.
Сегодня принципиально можно повысить частоту передачи электроэнергии до многих килогерц, и сэкономить таким образом на материалах проводников в ЛЭП, однако инфраструктура остается приспособленной именно для тока частотой 50 Гц, она была так спроектирована изначально по всему миру, генераторы на атомных электростанциях вращаются с все той же частотой 3000 оборотов в минуту, имеют всё ту же пару полюсов. Поэтому модификация систем генерации, передачи и распределения электроэнергии — вопрос отдаленного будущего. Вот почему 220 вольт 50 герц остаются у нас пока стандартом.
Напряжение электросети, розетки, штепсели, переходники и адаптеры — вот то, о чем должен подумать каждый турист, который отправляется в незнакомую страну. Это особенно актуально в современном мире, когда подавляющее большинство людей путешествуют со своими личными электронными приборами, требующими постоянной подзарядки — от фотоаппаратов и мобильных телефонов до ноутбуков и систем навигации. Во многих странах вопрос решается просто — с помощью переходника. Однако вилки и розетки — это только «полбеды». Напряжение в сети также может быть отличным от привычного на родине — и об этом стоит знать и помнить, иначе можно испортить прибор или зарядное устройство. Например, в Европе и большинстве азиатских стран напряжение варьируется от 220 до 240 вольт. В Америке и Японии в два раза меньше — от 100 до 127 вольт. Если прибор, рассчитанный на американское или японское напряжение, вставить в розетку в Европе — он сгорит.
РОЗЕТКИ И ШТЕПСЕЛИ
В мире существует не менее 13 различных штепсельных вилок и розеток.
Тип А
для Северной и Центральной Америки и Японии
Этот тип обозначается как Class II. Штепсельная вилка состоит из двух параллельных контактов. В японском варианте контакты одинакового размера. В американском — один конец чуть шире другого. Устройства с японской штепсельной вилкой можно использовать в американских розетках, но наоборот — не получится.
Тип B
для Северной и Центральной Америки и Японии
Этот тип обозначается как Class I. Международное обозначение американского типа B — NEMA 5-15, канадского типа В — CS22.2, n°42 (CS = Canadian Standard). Максимальный ток — 15 А. В Америке тип В пользуется большой популярностью, в Японии он распространен значительно меньше. Нередко жители старых домов с розетками типа А, приобретая новые современные электроприборы с вилками типа В просто «откусывают» третий контакт-заземлитель.
Тип C
используется во всех европейских странах, за исключением Великобритании, Ирландии, Кипра и Мальты
Международное обозначение — CEE 7/16. Вилка представляет собой два контакта диаметром 4,0-4,8 мм на расстоянии 19 мм от центра. Максимальный ток — 3,5 А. Тип C — это устаревший вариант более новых типов E, F, J, K и L, которые сейчас используются в Европе. Все вилки типа С идеально подходят к новым розеткам.
Тип D
используется в Индии, Непале, Намибии и на Шри-Ланке
Международное обозначение — BS 546 (BS = British Standard). Представляет собой устаревшую штепсельную вилку британского образца, которая использовалась в метрополии до 1962 года. Максимальный ток — 5 А. Некоторые розетки типа D совместимы с вилками типов D и M. До сих пор розетки типа D можно встретить в старых домах Великобритании и Ирландии.
Тип E
используется в основном во Франции, Бельгии, Польше, Словакии, Чехии, Тунисе и Марокко
Международное обозначение — CEE 7/7. Максимальный ток — 16 А. Тип Е немного отличается от CEE 7/4 (тип F), который распространен в Германии и других странах центральной Европы. Все вилки типа С идеально подходят к розеткам типа E.
Тип F
используется в Германии, Австрии, Нидерландах, Швеции, Норвегии, Финляндии, Португалии, Испании и странах Восточной Европы.
Международное обозначение CEE 7/4. Этот тип также известен под именем «Schuko». Максимальный ток — 16 А. Все вилки типа С идеально подходят к розеткам типа F. Этот же тип используется в России (в СССР он обозначался как ГОСТ 7396), разница лишь в том, что диаметр контактов, принятых в России, 4 мм, в то время как в Европе чаще всего используются контакты диаметром 4,8 мм. Таким образом, российские вилки легко входят в более широкие европейские розетки. А вот штепсельные вилки электронных приборов, сделанных для Европы, в российские розетки не влезают.
Тип G
используется в Великобритании, Ирландии, Малайзии, Сингапуре, Гонконге, на Кипре и Мальте.
Международное обозначение — BS 1363 (BS = British Standard). Максимальный ток — 32 А. Туристы из Европы, посещая Великобританию, пользуются обычными адаптерами.
Тип H
используется в Израиле
Этот разъем обозначается символами SI 32. Штепсельная вилка типа С легко совместима с розеткой типа H.
Тип I
используется в Австралии, Китае, Новой Зеландии, Папуа-Новой Гвинее и Аргентине.
Международное обозначение — AS 3112. Максимальный ток — 10 А. Розетки и вилки типов H и I не подходят друг к другу. Розетки и штепсели, которыми пользуются жители Австралии и Китая, хорошо подходят друг к другу.
Тип J
используется только в Швейцарии и Лихтенштейне.
Международное обозначение — SEC 1011. Максимальный ток — 10 А. Относительно типа С, у вилки типа J есть еще один контакт, а в розетке есть еще одно отверстие. Однако штепсельные вилки типа C подходят к розеткам типа J.
Тип K
используется только в Дании и Гренландии.
Международное обозначение — 107-2-D1. К датской розетке подходят вилки CEE 7/4 и CEE 7/7, а также розетки типа С.
Тип L
используется только в Италии и очень редко в странах Северной Африки.
Международное обозначение — CEI 23-16/ВII. Максимальный ток — 10 А или 16 А. Все вилки типа С подходят к розеткам типа L.
Тип M
используется в Южной Африке, Свазиленде и Лесото.
Тип М очень похож на тип D. Большинство розеток типа М совместимы со штепсельными вилками типа D.
АДАПТЕРЫ, КОНПЕРТОРЫ, ТРАНСФОРМАТОРЫ
Для того, чтобы вилку от вашего устройства можно было бы вставить в розетку в той или иной стране мира, часто бывает необходим переходник или адаптер. В продаже бывают универсальные переходники. Кроме того, в хороших отелях переходник обычно можно попросить в отеле на ресепшене.
- Адаптеры не влияют на напряжение и потоки электричества. Они лишь помогают совместить штепсельную вилку одного типа с розеткой другого. Универсальные адаптеры чаше всего продаются в магазинах беспошлинной торговли. Так же в гостиницах часто можно попросить адаптер во временное использование у горничных.
- Конвертеры способны обеспечить непродолжительное преобразование местных параметров электросети. Например, они удобны в дороге, где позволяют использовать фен, утюг, электробритву, чайник или небольшой вентилятор ровно столько, сколько нужно. При этом они невелики по размерам, и в силу слабой аппаратной базы их не рекомендуется использовать дольше полутора-двух часов подряд, поскольку перегрев конвертера может привести к поломке использующего его электроприбора.
- Трансформаторы — более мощные, габаритные и дорогие преобразователи напряжения, способные поддерживать длительный режим работы. Трансформаторы без ограничений можно использовать для таких «серьезных» электрических приборов, как радиоприемники, аудио-проигрыватели, зарядные устройства, компьютеры, телевизоры и т.п.
Большая часть современной техники, в том числе ноутбуки и зарядки, приспособена для использования в обеих сетях — и 110 и 220 В — без использования трансформатора. Необходимы только соотвествующие адаптеры-переходники для вилок и розеток.
НАПРЯЖЕНИЕ И ЧАСТОТА
Из 214 стран мира, 165 стран пользуются напряжением 220-240 В (50 или 60 Гц), а 39 стран — 100-127 В.
Покупка электроники и бытовой техники в Соединенных Штатах очень распространенное на сегодняшний день явление, поскольку цены на мобильные телефоны, планшеты, ноутбуки электробритвы и многое другое там порой гораздо ниже. Во всяком случае ценники на товары Apple, в частности флагманский смартфон – iPhone может отличаться в разы, особенно если речь идет о б.у. или «refurbished». Но напряжение в электросети США составляет 110 вольт, против 220-ти, так привычных в России, Украине, Казахстане, да и вообще во всей Европе. Да и форма вилки питания отличается радикальным образом. Что же делать? Оправдана ли покупка? Будет ли это проблемой?
Давайте разберемся. Для начала основные моменты. Начнем с того, что в описании товаров, продающихся в интернет-магазинах США, в частности на Amazon.com, eBay.com и других площадках, спецификация относительно электропитания указывается крайне редко. Получить дополнительную информацию, задав вопрос не всегда возможно – вам попросту могут не ответить. Дело в том, что все эти в основном товары рассчитаны на внутренний рынок Соединенных Штатов и вникать в «какое-то там напряжение», продавцу или службе поддержки интернет-магазина слишком сложно. Да они и не обязаны. И понять их можно. Поэтому на вопрос о целесообразности покупки придется в большинстве случаев отвечать самостоятельно. Но это не так сложно, как кажется. Все проще гораздо. Достаточно запомнить следующие основные моменты.
На сегодняшний день 100% ноутбуков, ультрабуков, смартфонов, планшетов, фаблетов, триммеров, эпиляторов, электробритв, беспроводных колонок и других электроприборов малой мощности вне зависимости от страны производства работают в диапазоне напряжений 110 – 220 вольт и могут без проблем использоваться по всему миру.
Все без исключения мощные электроприборы, вне зависимости от размера, как то фен, плойка, утюг, посудомоечная машина, телевизор, монитор, тостер, электрочаник, кухонный комбайн, кофеварка, десктоп (настольный компьютер), роботы и просто пылесосы не имеют универсальных блоков питания и в США работают строго с напряжением 100 – 110 вольт.
Правда несложно? Теперь просто ориентируясь на наименование товара вы сможете ответить на вопрос о целесообразности покупки его в США. Теперь немного подробнее.
Универсальные электроприборы, работающие в диапазоне напряжений 110 – 220 вольт
Возьмите любой ноутбук, смартфон или триммер, рассмотрите информацию, которая присутствует на зарядном устройстве или блоке питания. Вы обнаружите там диапазон допустимых напряжений электросети для безопасной работы. Ищите строку «INPUT». Обычно это 110 – 220 вольт, или же 100 – 240 вольт.
Вот стандартное зарядное устройство смартфона Samsung. В графе допустимого входного напряжения – «INPUT», указан диапазон от 100 до 240 вольт. Это означает что вы без проблем можете использовать его по всему миру.
Аналогичным образом выглядит зарядное устройство планшета Apple iPad, тот же диапазон напряжений: 100 – 240 вольт.
Или же любая электробритва, будь то Philips, Braun или Panasonic, все те же 100 – 240 вольт.
Можете не утруждать себя поисками данных о рабочих напряжениях беспроводных колонок, ноутбуков, виндеров (устройство для завода механических часов), видео и фотокамер. Всюду вы найдете универсальный рабочий диапазон напряжений.
На второй параметр, а именно частоту тока, указываемую в герцах также внимания можно не обращать, она универсальна по всему миру и составляет 50-60 герц.
Вывод? Не задумываясь вы можете приобретать мелкие электроприборы. Вы сразу сможете включить их в розетку при наличии специального переходника для вилки питания.
Переходник для вилки питания
Все без исключения электроприборы, которые продаются в Соединенных Штатах комплектуются вилкой питания с заземлением (тип B) или без оного (тип A). Первый вариант, вилка с заземлением встречается достаточно редко. Вот как они выглядят.
Вилка питания с заземляющим контактом
Вилка питания без заземляющего контакта
В Европейском Союзе, всех странах бывшего СССР, Китае, Японии, странах Африки привычной является вилка совершенно другой формы (тип C). Разница видна невооруженным, как говорится, глазом.
Вилки стандарта A (США) и C (Европа, Азия)
Решается эта проблема очень просто – путем покупки т.н. «универсального переходника». И если сетевая вилка купленного электроприбора имеет заземляющий контакт, то необходимо приобрести переходник, который подходит, как для вилок с заземляющим контактом, так и без. Если же заземляющий контакт на вилке отсутствует, то подойдет обычный переходник, без заземления.
Сетевые переходники с американской вилки шнура питания на европейскую. Для вилок без заземляющего контакта (справа) и универсальный (слева).
Переходник просто надевается на вилку и ваш электроприбор готов к работе.
Вариант покупки такого адаптера – универсальное решение. Стоит он обычно $1-2. Как правило они продаются в магазинах электротоваров. В наличии те или иные модели есть практически всегда. По отзывам многих пользователей без проблем такие переходники можно приобрести на радиорынках. Многие пользователи предпочитают приобретать их через интернет, обычно сразу по пять – десять штук, как правило покупая на китайской площадке Aliexpress.com, где они всегда продаются в широком ассортименте с бесплатной доставкой.
Но не гонитесь за дешевизной! Крайне низкая цена адаптера обычно означает приблизительно такое же качество. Крошащийся дурно пахнущий пластик, греющиеся и гнущиеся контакты, выпадающий из розетки полностью или по частям адаптер, плохо фиксирующаяся в адаптере вилка электроприбора – все это не надумано. Это реальные проблемы поджидающие вас, если решите сэкономить и купите откровенный мусор. Плюс опасность оплавления вилки, порчи электроприбора и даже возникновения пожара никто не отменял. Хороший адаптер прослужит много лет и стоит он 1-2 доллара, но никак не 10 центов.
Есть еще один вариант решения проблемы – замена на «европейский стандарт» вилки питания или всего шнура. Данная манипуляция не сложна и произвести ее можно в сервисном центре или же если вы дружите с отверткой и головой – просто дома. Единственное, что хочется отметить: при самостоятельной замене шнура или вилки рискуете испортить электроприбор и даже получить удар током, поэтому приступайте, только в том случае если на 100% уверены в себе.
Если будете менять вилку или шнур, то оптимально использовать оригинальные от другого электроприбора. Идущие «на замену» вилки и шнуры обычно очень низкого качества и с оригинальными не идут ни в какое сравнение.
Вот, например решение проблемы с вилкой питания, для полученного из США ноутбука. Оригинальный шнур (слева) отправился в мусор и просто был куплен новый шнур идущий от блока питания к розетке (справа). Это решение не самое лучшее, т.к. отдельно продающиеся шнуры, повторимся, качества, как правило низкого. Оптимально было бы купить качественный адаптер, сохранив оригинальный шнур.
Электроприборы работающие в диапазоне напряжений 100-110 вольт
Теперь рассмотрим другой вариант ситуации: купленный электроприбор рассчитан строго на напряжение 100-110 вольт. Это все крупные стационарные электроприборы, которые редко путешествуют между континентами. Кроме телевизоров со стиральными машинами сюда относятся небольшие, но мощные электроприборы: утюги, фены, плойки, электрочайники, тостеры, пылесосы.
Решить и эту проблему можно, но не так просто и дешево, как с адаптером. Вас выручит покупка специального прибора, т.н. понижающего трансформатора, который преобразовывает напряжение электросети 220 вольт, автоматически понижая его до необходимых прибору 110 вольт. После его покупки такого трансформатора никаких адаптеров покупать больше не надо, т.к. все необходимые разъемы уже есть на приборе.
Со стороны пользователя никаких настроек, кроме соединения вилок питания не требуется, просто придется каждый раз подключать имеющийся электроприбор к сети через данный трансформатор. Но момент, который необходимо обязательно учесть при покупке — это мощность вашего электроприбора.
Для мощных электроприборов нужен понижающий трансформатор большей мощности. Вам необходимо определить максимальную мощность вашего электроприбора, которая обычно указывается в Ваттах (ищите «W» или «Watt») и исходя из этой информации уже покупать понижающий трансформатор.
Габариты понижающих трансформаторов варьируют. Для электроприборов небольшой мощности – до 150-200 Ватт (принтер, ксерокс) он немного больше обычного блока питания, а для большей мощности, например 1000-3000 Ватт (фен, пылесос), его габариты могут достигать размеров двухлитрового пакета с соком.
Вот как выглядит стандартный понижающий трансформатор небольшой мощности. Обратите внимание, что на всех подобных приборах разъем под вилку американского стандарта уже присутствует
А вот понижающий трансформатор большей мощности, рассчитанный на целых два электроприбора.
Торговая марка «Штиль», Российская Федерация.
Обычно понижающие транформаторы найти в магазинах электротоваров непросто. Легче заказать через интернет, например с бесплатной доставкой, они есть в китайском Aliexpress или гипермаркете Amazon. Стоят от $20, для приборов мощностью до 200 Ватт. Чем мощнее подключаемый прибор, тем дороже трансформатор, например для приборов мощностью до 3000 Ватт он уже будет стоить от $100.
Также, как и в случае с адаптерами сильно экономить тут не стоит. Рискуете получить проблему.
И под конец ответы на несколько распространенных вопросов.
Влияет ли понижающий трансформатор на качество работы? Не испортится ли со временем подключаемый прибор?
Конечно нет, наоборот трансформатор здесь будет играть роль стабилизатора напряжения. Так, что если правильно подобрана мощность и куплен хороший, качественный, трансформатор, то все будет хорошо.
Когда оправдана покупка электроприбора для использования которого необходим понижающий трансформатор?
Обычно это дорогостоящая техника, при покупке которой удалось значительно сэкономить. Или же приборы, которых на отечественном рынке попросту нет. Покупать в США простой пылесос на 110 вольт, платить за его доставку, а затем докупать за $100 понижающий трансформатор смысла нет никакого.
Нашел в США электроприборы рассчитанные на 220 вольт. Можно их покупать?
Да, такие товары и даже целые магазины встречаются. Конечно можете покупать. Обычно эти товары уже укомплектованы «евровилкой».
Что будет если прибор рассчитанный строго на 110 вольт подключить к сети 220 вольт?
Рискуете его просто испортить. Могут быть и другие последствия. Лучше не пробовать. Работать он точно не будет.
Если мощности понижающего трансформатора недостаточно?
В этом случае также стоит воздержаться от использования. Хорошо если есть встроенный предохранитель, который просто отключит электроприбор при нагревании. А если нет? Проверять не стоит.
Обсудить вопросы связанные с проблемой «110-220» на форуме вопрос:
Какое напряжение в сша? Как включить неамериканский электроприбор?
Электричество в Америке, Канаде, Мексике
американское электрическое напряжение в сети переменного тока
Mains is the general-purpose alternating current (AC) electric power supply.
синонимы:
household power, household electricity, powerline, domestic power, wall power, line power, AC power, city power, street power, grid power.
В Соединенных Штатах и Канаде, национальные стандарты указывают, что номинальное напряжение сточников должно быть 120 В и позволяют диапазон от 114 до 126 В (-5% до +5%). Исторически 110, 115 и 117 вольт использовались в разных местах в Северной Америке.
(1)
Однако, это относится к однофазным сетям. Трехфазное электроснабжение маркируется в Америке 120/208 вольт.
Соединённые Штаты Америки — вилки/розетки типа A, B, напряжение в сети 120 В, частота 60 Гц. 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. В старых домах могут встречаться розетки типа A, но с 1962 года устанавливаются розетки только типа B.
О пригодности бытовой электроники и электротехники к «заграничным электросетям»
Обратите внимание на требуемое электроприбору напряжение электропитания (обычно написано на самом устройстве)
Например:
AC adapter: Input 100-240 V 50-60 Hz
Да, действительно многие источники питания электроники можно включать в сеть напряжением 110 вольт, 120 вольт, 127 вольт, 220 вольт, 230 вольт, 240 вольт с частотой 50 или 60 герц. Даже меньше, когда у нас была авария электросети, напряжение было 45-60 вольт, и то два адаптера из четырех работали (один к лаптопу, второй адаптер — к GSM-хоумбоксу, который мобильно-стационарный интернет-мобильно-телефонный «радиомодем»). А блок питания свича локальной компьютерной сети такое электроритание не устроило.
Напряжение в электросетях разных стран — в Википедии
Сетевое напряжение
электричество
http://en.wikipedia.org/wiki/Mains_power_around_the_world
(и вилки-розетки электрической сети — внутридомовая разводка)
Зарядные устройства. Как я в командировке бегал по отелю, когда забыл переходник к зарядному устройству фотоаппарата. А фотографировать нужно. Ничего, мир не без добрых запасливых немцев 🙂
Справочник по странам мира Сетевые переходники с американской вилки шнура питания на европейскую, и шнуры питания.
(1)
http://en.wikipedia.org/wiki/Mains_electricity
(2)
http://en.wikipedia.org/wiki/Domestic_AC_power_plugs_and_sockets
Про иностранные электрические вилки и розетки (бытовое электричество) бытовой техники
Фаза и ноль. Земля и заземление
Величина напряжения
вольтаж
Как включить электрокипятильник 220 вольт в Америке? Очень просто — в розетку через переходник или сменить вилку. Только кипятить будет в 2,5 раза дольше.
Одни американские знакомые специально ходили на базар «за настоящими болгарскими кипятильниками», 2 раза. Зачем? Удобно, и мы никуда не спешим, последовал ответ 🙂
Электророзетки в США
Удлинители, переходники, тройники
Американские электровилки и электророзетки:
тип A (NEMA 1-15 USA 2 pin) 2 штыря (без «земли»)
тип B (NEMA 5-15 USA 3 pin) 3 штыря (с «землёй»)
Фотографии (2)
Переходники есть одиночные (вилка одевается на переходник) и в виде тройников, электроудлинителей. Внимательно следите за соответствием мощности переходников (пример: «120-240 V — 1-1.6A», А — сила тока в амперах, если указано mA, то считайте что мощность почти ноль, это миллиамперы, 1/1000 ампера), иначе… «это будет устройством для создания пожара».
Например, кабель удлинителя с недостаточным сечением, по которому идет ток немного больше допустимого, разогревается до температуры размягчения пластмассы минут 5-10. А потом — может быть обугливание, замыкание. То же самое и с вилками/розетками. Хорошо, если дело закончится оплавлением и запахом горелой пластмассы.
Преобразователи напряжения
Диапазон напряжений
Блоки питания — адаптеры
На самый худой конец, для совместимостью с «иностранным электропитанием» есть трансформаторы и преобразователи сети 110-127 вольт в 220-240 вольт и наоборот; только внимательно с потребляемой мощностью электроприбора и адаптора-трансформатора — должен быть запас, процентов 30% минимум.
50-60 герц? Асинхронные электродвигатели дают другие обороты и мощность. Транформаторы? Если есть заложенный в электроприбор запас мощности, то будет работать. Если нет — рано или поздно «перегорит». 60-50/50-60 герц — разницы всего 20%/17%, для электротехники — не так уж принципиально. Использование электроприборов с транформатором, рассчитанным на 50 герц в сети 60 герц — без проблем (электротехнической стали магнитопровода — почти без разницы), но трансформатор на 60 герц при электропитании 50 герц может быть проблемным.
Мексика
вилки-розетки: тип A, B 127 В 60 Гц
Основное напряжение в сети составляет 127 В (от 114 до 140 В), в остальном стандарты близки к североамериканским.
(почти никакой какая разницы в напряжениях — 120 или 127 вольт, по правилу полной электросовместимости -10…+5%)
помни! в США и ЕС электоснабжение когда-то кончится.
При долговременном отключении электричества сначала опустоши холодильник, потом — морозильник.
В них почти не осталось истинной еды (об истинной еде подробнее wildman-cook.netnotebook.net/) — нет яиц, мяса, кроме двух куриных грудок, нет даже пакетика не-топленого масла.
Кейти захотела зерновой закуски, поэтому из бульварных веток делаю огонь, грею воду и делаю овсяную кашу.
Свободный перессказ-перевод Shulman с болгарского из книги Нийл Строс, Извънредна Ситуацая / Чрезвычайная ситуация (вообще, неконкретно — трудности перевода с английского и болгарского на русский язык) издательства Екслибрис 2009, перевод с английского языка на болгарский язык Илиян Лолов, копирайт 2009 by Stately Plump Buck Milligan, LLC. Нийл Стросс — Neil Strauss.
последние изменения статьи 29сен2011, 23дек2014
Отличия энергосистемы Европы от Северной Америки
Для обеих систем основное оборудование аналогично: проводники, кабели, изоляция, разрядники, регуляторы и трансформаторы. Обе системы радиальные, уровни напряжения и мощность схожи.
Основные различия заключаются в структурах систем.
Рис. 1. Распределительные сети в Северной Америке и ЕвропеНа рисунке 1 изображены две системы. По сравнению с моделью сети Северной Америки, в Европейской распределительной сети используются более мощные трансформаторы, и количество потребителей на 1 трансформатор также больше. В Европе используются трехфазные трансформаторы с номинальной мощностью порядка 300 – 1000 кВА, гораздо большей, чем для типовых однофазных трансформаторов в Северной Америке с номинальной мощностью 25 или 50 кВА.
В Северной Америке стандартизованное напряжение во вторичной сети составляет 120/240 В. В результате, падение напряжения определяет протяженность вторичной сети для бытовых нужд и не превышает 250 футов (76,2 м). В Европе вторичная сеть прокладывается на расстояние до 1 мили (1609,34 м).
Уровень вторичного напряжения в Европе значительно выше и во многих странах достигает уровня 220, 230 или 240 В.
Благодаря тому, что напряжение в 2 раза выше, потребляемую нагрузку можно увеличить в 4 раза при той же протяженности сети. Так как трехфазная система позволяет в 2 раза увеличить протяженность распределительной сети по сравнению с однофазной системой, в итоге получается, что в Европе можно прокладывать распределительные сети в 8 раз более протяжённые по сравнению с Америкой, при этом соблюдая требования по перегрузке и падению напряжения.
В европейских системах иногда встречаются случаи использования однофазных систем для питания сельских потребителей, причем такие системы выполнены на базе двухобмоточных однофазных трансформаторов, соединенных пофазно.
В проектах Северной Америки питающие линии вторичной сети используются как основные ветви системы. В европейских проектах такой подход используется не часто, более того, не очень активно используются и реклоузеры.
Некоторые отличия в энергосистемах сводятся к различиям в величине нагрузки и инфраструктуре. В Европе автомобильные дороги, здания и сооружения строились в зонах с развитой электрической системой, поэтому проекты приходилось «подгонять» под существующую схему. Вторичная сеть обычно привязана к постройкам.
В Северной Америке большинство дорог и электрических схем проектировалось одновременно. Кроме того в Европе жилые дома расположены плотнее друг другу, и сами по себе они меньше, чем дома в Северной Америке. Каждая система имеет свои преимущества.
Перечислим несколько положительных различий между распределительными сетями.
Энергосистема Европы, как правило, дороже чем Североамериканская, но нужно учитывать большое количество переменных. В результате сравнить их по конкретным параметрам очень сложно.
Первичное оборудование в Европе в основном дорогое, особенно для зон, в которых можно применять однофазные системы.
Североамериканская система более гибкая, если анализировать уровень высокого напряжения, а Европейская – во вторичной части распределительных сетей. Городским сетям Европейская система даёт преимущества как раз в гибкости вторичных сетей. Например, трансформаторы могут установлены быть в более оптимальных местах. Для сельских сетей и территорий с рассредоточенной нагрузкой схема первичной сети Северной Америки оказывается более оптимальной.
Распределительные сети Северной Америки немного лучше подходят для развития в части увеличения количества потребителей, усовершенствования и расширения.
Многократно заземленная нейтраль в Североамериканской первичной распределительной сети дает много преимуществ с точки зрения безопасности. РЗА становится более чувствительной к КЗ, а нейтраль действует как физический барьер, так же предотвращая возникновение опасного напряжения прикосновения во время КЗ.
Преимущество Европейских систем заключается в том, что в них легче обнаружить короткие замыкания через высокое переходное сопротивление.
Как правило, аварии в Североамериканской системе реже приводят к перебоям электроснабжения. В результате моделирования в Nguyen et al. (2000) двух энергосистем выяснилось, что перебои электроснабжения в Европе происходят на 35 % чаще.
Хотя Европейские системы имеют меньше первичных распределительных сетей, почти все они представляют собой одну питающую магистраль. Потеря основного фидера приводит к отключению всех потребителей. Европейской системе требуется большее количество коммутационных аппаратов и других механизмов для поддержания такого же уровня надежности.
Как правило, в Европейской системе снижение напряжения и кратковременных отключений меньше. В Европейской системе меньше воздействий, происходящих в первичной системе, которые могут привести к меньшему количеству кратковременных перебоев электроснабжения по сравнению с Североамериканской системой, использующей предохранители.
Трехпроводная система, используемая в Европе, помогает избежать падения напряжения при однофазных КЗ на землю.
Петля короткого замыкания через высокое переходное сопротивление, возникающая по вине белок, не приводит к такому падению напряжения как металлические КЗ в системе с заземленной нейтралью. Даже при КЗ фазного провода на нулевой, схема соединения обмоток трансформатора треугольник-звезда обеспечивает более высокую устойчивость к падению напряжения, особенно, если силовой трансформатор заземлен через активное сопротивление или реактор.
Европейские системы имеют меньше первичных распределительных сетей, что даёт им эстетическое преимущество: вторичные сети проще проложить под землёй или вписать в окружающую обстановку. За счет меньших площадей для размещения трансформаторов и большей протяжённости вторичных сетей, размещение кабельных сетей становится проще.
Учитывая структуру вторичной части системы электроснабжения Европы, можно сделать вывод, что электроэнергию похитить очень легко. Развитые страны острее остальных испытывают эту проблему. ЛЭП вторичных сетей часто подвешиваются на опоры или прокладываются на крышах зданий, поэтому не требуется больших навыков для подключения к сети.
За пределами Европы и Северной Америки применяются аналогичные подходы к возведению распределительных сетей. Применение таких же подходов к созданию таких систем можно найти и в бывших колониях. В некоторых регионах мира используется что-то среднее между двумя принципами построения распределительных сетей.
Самое ужасное решение – применение европейского подхода в части проектирования вторичной системы и использование уровня напряжения 120 В. Вторичные распределительные сети имеют ограничения по протяжённости наряду с более высокой стоимостью монтажа Европейских первичных сетей. Вторичные сети более высокого напряжения исследовались в Северной Америки для достижения большей гибкости, но не применялись. Такие вторичные сети позволяют расширить использование вторичных сетей, что упрощает прокладку кабелей и уменьшает стоимость.
Свежее решение для распределительной системы – до конечного потребителя передается энергия с напряжением 600 В, а в каждом доме электронный трансформатор понижает напряжение до 120/240 В. [EEP – Electrical engineering portal]
Переменный ток (AC) против постоянного тока (DC)
Громовой удар!
Откуда австралийская рок-группа AC / DC получила свое имя? Почему, переменный ток и постоянный ток, конечно! И переменный, и постоянный ток описывают типы протекания тока в цепи. В постоянного тока (DC) электрический заряд (ток) течет только в одном направлении. Электрический заряд переменного тока (AC), с другой стороны, периодически меняет направление.Напряжение в цепях переменного тока также периодически меняется на обратное, поскольку ток меняет направление.
Большая часть цифровой электроники, которую вы строите, будет использовать DC. Тем не менее, важно понимать некоторые концепции переменного тока. Большинство домов подключены к сети переменного тока, поэтому, если вы планируете подключить проект музыкальной шкатулки Tardis к розетке, вам потребуется преобразовать переменный ток в постоянный. AC также имеет некоторые полезные свойства, такие как возможность преобразования уровней напряжения с помощью одного компонента (трансформатора), поэтому AC был выбран в качестве основного средства передачи электроэнергии на большие расстояния.
Что вы выучите
- История AC и DC
- Различные способы генерации переменного и постоянного тока
- Некоторые примеры применения переменного и постоянного тока
Рекомендуемое Чтение
и
и
переменного тока (AC)
Переменный ток описывает поток заряда, который периодически меняет направление. В результате уровень напряжения также изменяется вместе с током.Переменный ток используется для подачи электроэнергии в дома, офисные здания и т. Д.
Генерация переменного тока
AC может быть произведен с использованием устройства, называемого генератором переменного тока. Это устройство представляет собой особый тип электрического генератора, предназначенный для выработки переменного тока.
Петля провода вращается внутри магнитного поля, которое индуцирует ток вдоль провода. Вращение проволоки может происходить из любого количества средств: ветряная турбина, паровая турбина, проточная вода и так далее. Поскольку провод вращается и периодически входит в другую магнитную полярность, напряжение и ток на проводе чередуются.Вот короткая анимация, показывающая этот принцип:
(Видео: Хуррам Танвир)
Генерация переменного тока можно сравнить с нашей предыдущей водной аналогией:
Для генерации переменного тока в наборе водопроводных труб мы подключаем механический кривошип к поршню, который перемещает воду в трубах взад-вперед (наш «переменный» ток). Обратите внимание, что защемленный участок трубы по-прежнему обеспечивает сопротивление потоку воды независимо от направления потока.
Осциллограммы
Переменный токможет иметь различные формы, если напряжение и ток чередуются. Если мы подключим осциллограф к цепи с переменным током и построим график его напряжения с течением времени, мы можем увидеть несколько различных форм сигнала. Наиболее распространенным типом переменного тока является синусоида. В большинстве домов и офисов переменный ток имеет колебательное напряжение, которое создает синусоидальную волну.
Другие распространенные формы переменного тока включают прямоугольную волну и треугольную волну:
Прямоугольные волнычасто используются в цифровой и коммутационной электронике для проверки их работы.
Треугольные волны найдены в синтезе звука и полезны для тестирования линейной электроники, такой как усилители.
Описание синусоиды
Мы часто хотим описать форму волны переменного тока в математических терминах. Для этого примера мы будем использовать синусоидальную волну. Синусоидальная волна состоит из трех частей: амплитуды , частоты и фазы.
Рассматривая только напряжение, мы можем описать синусоидальную волну как математическую функцию:
В (т) — это наше напряжение как функция времени, что означает, что наше напряжение меняется со временем.Уравнение справа от знака равенства описывает, как напряжение меняется со временем.
В P является амплитудой . Это описывает максимальное напряжение, которое может достигать наша синусоидальная волна в любом направлении, означая, что наше напряжение может составлять + V P вольт, -V P вольт или где-то посередине.
Функция sin () показывает, что наше напряжение будет в форме периодической синусоидальной волны, которая представляет собой плавное колебание около 0В.
2π — это постоянная, которая преобразует частоту из циклов (в герцах) в угловую частоту (радианы в секунду).
f описывает частоту синусоидальной волны. Это дано в виде герц или единиц в секунду . Частота показывает, сколько раз конкретная форма волны (в данном случае один цикл нашей синусоидальной волны — взлет и падение) происходит в течение одной секунды.
т — наша независимая переменная: время (измеряется в секундах).С течением времени наша форма волны меняется.
φ описывает фазу синусоидальной волны. Фаза — это мера смещения формы волны относительно времени. Он часто задается числом от 0 до 360 и измеряется в градусах. Из-за периодической природы синусоидальной волны, если форма волны смещена на 360 °, она снова становится той же самой формой волны, как если бы она была смещена на 0 °. Для простоты предположим, что фаза равна 0 ° для остальной части этого урока.
Мы можем обратиться к нашей надежной розетке за хорошим примером того, как работает форма сигнала переменного тока. В Соединенных Штатах мощность, подаваемая в наши дома, составляет около 170 В переменного тока от нуля до пика (амплитуда) и 60 Гц (частота). Мы можем вставить эти числа в нашу формулу, чтобы получить уравнение (помните, что мы предполагаем, что наша фаза равна 0):
Мы можем использовать наш удобный графический калькулятор для построения графика этого уравнения. Если нет графического калькулятора, мы можем использовать бесплатную онлайн-программу для построения графиков, такую как Desmos (обратите внимание, что вам может потребоваться использовать «y» вместо «v» в уравнении, чтобы увидеть график).
Обратите внимание, что, как мы и предсказывали, напряжение периодически увеличивается до 170 В и до -170 В. Кроме того, 60 циклов синусоиды происходит каждую секунду. Если бы мы измеряли напряжение в наших розетках с помощью осциллографа, это то, что мы увидели бы ( ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: не пытайтесь измерять напряжение в розетке с помощью осциллографа! Это может повредить оборудование).
ПРИМЕЧАНИЕ: Возможно, вы слышали, что переменное напряжение в США составляет 120 В. Это тоже правильно.Как? Когда речь идет о переменном токе (поскольку напряжение постоянно меняется), часто проще использовать среднее или среднее значение. Для этого мы используем метод под названием «Среднеквадратичное значение». (RMS). Часто полезно использовать среднеквадратичное значение для переменного тока, когда вы хотите рассчитать электрическую мощность. Несмотря на то, что в нашем примере напряжение варьировалось от -170 В до 170 В, среднеквадратичное значение составляет 120 В RMS.
Приложения
Дом и офис розетки почти всегда в сети переменного тока. Это связано с тем, что генерация и транспортировка переменного тока на большие расстояния относительно проста.При высоких напряжениях (более 110 кВ) при передаче электроэнергии теряется меньше энергии. Более высокие напряжения означают более низкие токи, а более низкие токи означают меньше тепла, генерируемого в линии электропередачи из-за сопротивления. Переменный ток может быть преобразован в и из высокого напряжения легко с помощью трансформаторов.
AC также способен питать электродвигатели. Двигатели и генераторы — это одно и то же устройство, но двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую энергию (если вал двигателя вращается, на клеммах генерируется напряжение!).Это полезно для многих крупных приборов, таких как посудомоечные машины, холодильники и т. Д., Которые работают от сети переменного тока.
постоянного тока (постоянного тока)
Постоянный ток немного легче понять, чем переменный ток. Вместо того, чтобы колебаться взад и вперед, постоянный ток обеспечивает постоянное напряжение или ток.
Генерация DC
DC может быть сгенерирован несколькими способами:
- Генератор переменного тока, оснащенный устройством, называемым «коммутатор», может производить постоянный ток
- Использование устройства под названием «выпрямитель», который преобразует переменный ток в постоянный
- Батареи обеспечивают постоянный ток, который генерируется в результате химической реакции внутри батареи
Снова используя нашу аналогию с водой, DC похож на резервуар с водой со шлангом на конце.
Бак может выталкивать воду только одним способом: из шланга. Подобно нашей батарее, производящей постоянный ток, когда бак опустошен, вода больше не течет по трубам.
Описание DC
DC определяется как «однонаправленный» поток тока; ток течет только в одном направлении. Напряжение и ток могут меняться со временем, пока направление потока не изменится. Для упрощения предположим, что напряжение является постоянным. Например, мы предполагаем, что батарея АА обеспечивает 1.5V, который можно описать в математических терминах как:
Если мы построим график с течением времени, мы увидим постоянное напряжение:
Что это значит? Это означает, что мы можем рассчитывать на большинство источников постоянного тока для обеспечения постоянного напряжения во времени. В действительности батарея будет постепенно терять заряд, а это означает, что напряжение будет падать при использовании батареи. Для большинства целей мы можем предположить, что напряжение является постоянным.
Приложения
Почти все проекты в области электроники и запчасти для продажи на SparkFun работают на DC.Все, что работает от батареи, подключается к стене с помощью адаптера переменного тока или использует кабель USB для питания, зависит от постоянного тока. Примеры электроники постоянного тока включают в себя:
- Сотовые телефоны
- Рукавица для игры в кости D & D на основе LilyPad
- Телевизоры с плоским экраном (переменный ток входит в телевизор, который преобразован в постоянный ток)
- Фонари
- Гибридные и электромобили
Битва течений
Почти каждый дом и бизнес подключены к сети переменного тока.Тем не менее, это не было решением в одночасье. В конце 1880-х годов множество изобретений в Соединенных Штатах и Европе привело к полномасштабной битве между переменным током и распределением постоянного тока.
В 1886 году электрическая компания Ganz Works, расположенная в Будапеште, электрифицировала весь Рим с помощью переменного тока. Томас Эдисон, с другой стороны, построил 121 электростанцию постоянного тока в Соединенных Штатах к 1887 году. Переломным моментом в этой битве стало то, что Джордж Вестингауз, известный промышленник из Питтсбурга, приобрел патенты Николы Теслы на двигатели переменного тока и трансмиссию в следующем году. ,
AC против DC
Томас Эдисон (Изображение предоставлено biography.com)В конце 1800-х годов постоянный ток не мог быть легко преобразован в высокое напряжение. В результате Эдисон предложил систему небольших локальных электростанций, которые будут питать отдельные районы или городские районы. Питание распределялось по трем проводам от электростанции: +110 вольт, 0 вольт и -110 вольт. Фары и двигатели могут быть подключены между розеткой + 110 В или 110 В и 0 В (нейтраль). 110 В допускает некоторое падение напряжения между заводом и нагрузкой (дома, в офисе и т. Д.)).
Несмотря на то, что падение напряжения на линиях электропередачи было учтено, электростанции должны были находиться в пределах 1 мили от конечного пользователя. Это ограничение сделало распределение электроэнергии в сельской местности чрезвычайно трудным, если не невозможным.
Получив патенты Tesla, Westinghouse разработала систему распределения переменного тока. Трансформаторы предоставили недорогой метод повышения напряжения переменного тока до нескольких тысяч вольт и снижения до приемлемых уровней. При более высоких напряжениях одна и та же мощность может передаваться при гораздо более низком токе, что означает меньшую потерю мощности из-за сопротивления в проводах.В результате крупные электростанции могут быть расположены за много миль и обслуживать большее количество людей и зданий.
Кампания Эдисона Мазка
В течение следующих нескольких лет Эдисон провел кампанию, направленную на то, чтобы не поощрять использование AC в Соединенных Штатах, включая лоббирование в законодательных органах штатов и распространение дезинформации о AC. Эдисон также поручил нескольким техническим специалистам публично казнить животных с электрическим током, пытаясь показать, что он более опасен, чем постоянный ток. В попытке показать эти опасности, Гарольд П.Браун и Артур Кеннелли, сотрудники Edison, разработали первый электрический стул для штата Нью-Йорк с использованием переменного тока.
Восстание AC
В 1891 году во Франкфурте, Германия, состоялась Международная электротехническая выставка, на которой была представлена первая междугородная трансмиссия трехфазного переменного тока, которая питала фары и двигатели на выставке. Несколько представителей от того, что станет General Electric, присутствовали и были впоследствии впечатлены показом. В следующем году General Electric сформировалась и начала инвестировать в технологию переменного тока.
Электростанция Эдварда Дина Адамса на Ниагарском водопаде, 1896 г. (Изображение предоставлено teslasociety.com)Westinghouse выиграл контракт в 1893 году на строительство гидроэлектростанции для использования энергии Ниагарского водопада и передачи переменного тока в Буффало, штат Нью-Йорк. Проект был завершен 16 ноября 1896 года, и в Буффало началось производство электроэнергии переменного тока. Эта веха ознаменовала снижение DC в Соединенных Штатах. В то время как в Европе будет принят стандарт переменного тока 220-240 В при частоте 50 Гц, в Северной Америке стандарт станет 120 В при частоте 60 Гц.
Высоковольтный постоянный ток (HVDC)
Швейцарский инженер Рене Тури использовал серию мотор-генераторов для создания высоковольтной системы постоянного тока в 1880-х годах, которая могла использоваться для передачи энергии постоянного тока на большие расстояния. Тем не менее, из-за высокой стоимости и обслуживания систем Thury, HVDC никогда не был принят в течение почти столетия.
С изобретением полупроводниковой электроники в 1970-х годах экономическое преобразование между переменным и постоянным током стало возможным. Специализированное оборудование может быть использовано для выработки постоянного напряжения высокого напряжения (некоторые достигают 800 кВ).В некоторых частях Европы начали использовать линии HVDC для электрического соединения различных стран.
ЛинииHVDC испытывают меньшие потери, чем эквивалентные линии переменного тока на очень больших расстояниях. Кроме того, HVDC позволяет подключать различные системы переменного тока (например, 50 Гц и 60 Гц). Несмотря на свои преимущества, системы HVDC являются более дорогостоящими и менее надежными, чем обычные системы переменного тока.
В конце концов, Эдисон, Тесла и Вестингауз могут осуществить свои желания. AC и DC могут сосуществовать, и каждый служит определенной цели.
Ресурсы и дальнейшее развитие
Теперь вы должны хорошо понимать разницу между переменным и постоянным током. Переменный ток легче преобразовать между уровнями напряжения, что делает передачу высокого напряжения более осуществимой. DC, с другой стороны, встречается почти во всей электронике. Вы должны знать, что оба не очень хорошо смешиваются, и вам нужно будет преобразовать переменный ток в постоянный, если вы хотите подключить большую часть электроники к настенной розетке. С этим пониманием вы должны быть готовы к решению некоторых более сложных схем и концепций, даже если они содержат переменный ток.
Взгляните на следующие уроки, когда вы будете готовы углубиться в мир электроники:
и
,сетей в Северной Америке | SES
Перейти к основному содержанию Поиск Меню- видео
- Продукция и Услуги
- Управление содержанием
- Хранение контента
- Обработка контента
- Доставка контента VoD
- Управление метаданными
- Локализация контента
- Отсечение / Редактирование
- Канал Playout
- Самостоятельно управляемый Playout
- Полностью управляемый Playout
- Cloud Playout
- Монетизация контента
- Онлайн видео платформы
- Таргетированная реклама
- Управление содержанием
- Продукция и Услуги
Переменный ток — Energy Education
Переменный ток (AC) — это тип электрического тока, который генерируется подавляющим большинством электростанций и используется большинством систем распределения электроэнергии. Переменный ток дешевле генерировать и имеет меньше потерь энергии, чем постоянный ток при передаче электроэнергии на большие расстояния. [1] Хотя для очень больших расстояний (более 1000 км) постоянный ток часто может быть лучше. В отличие от постоянного тока, направление и сила переменного тока изменяется много раз в секунду.
свойства
Рисунок 1. Анимация из симуляции PhET [2] переменного тока, которая значительно замедлилась. Смотрите постоянный ток для сравнения.Переменный ток будет менять направление потока заряда (60 раз в секунду в Северной Америке (60 Гц) и 50 раз в секунду в Европе (50 Гц)). Обычно это вызвано синусоидально изменяющимися током и напряжением, которые меняют направления, создавая периодическое движение тока вперед и назад (см. Рисунок 1).Несмотря на то, что этот ток течет взад и вперед много раз в секунду, энергия по-прежнему непрерывно течет от электростанции к электронным устройствам.
Основным преимуществом переменного тока является то, что его напряжение может быть сравнительно легко изменено с помощью трансформатора, который позволяет передавать энергию при очень высоких напряжениях, прежде чем понижать до более безопасных напряжений для коммерческого и бытового использования. [3] Это сводит к минимуму потери энергии, как показано ниже [4] (более подробную информацию см. В схемах жилых домовладений):
- [математика] P_ {потерянный} = I ^ {2} R [/ математика]
Однако мощность, передаваемая по линии, имеет другое выражение:
- [математика] P_ {передается} = IV [/ математика]
Как видно из первого уравнения, мощность, потерянная при передаче, пропорциональна квадрату тока через провод.Поэтому предпочтительно минимизировать ток через провод, чтобы уменьшить потери энергии. Конечно, минимизация сопротивления также уменьшит потерю энергии, но ток оказывает гораздо большее влияние на количество энергии, потерянной из-за возведения в квадрат его значения. Второе уравнение показывает, что если напряжение увеличивается, ток уменьшается эквивалентно для передачи той же мощности. Следовательно, напряжение в линиях передачи очень высокое, что уменьшает ток, что, в свою очередь, сводит к минимуму потери энергии при передаче.Вот почему переменный ток является предпочтительным по сравнению с постоянным током для передачи электроэнергии, так как намного дешевле изменить напряжение переменного тока. Однако существует предел, при котором больше не выгодно использовать переменный ток по сравнению с постоянным током (см. Передачу HVDC).
Использование и преимущества
Большинство устройств (например, крупных заводских динамо-машин), которые напрямую подключены к электросети, работают на переменном токе, а электрические розетки в домах и коммерческих зонах также подают переменный ток.Устройства, которым требуется постоянный ток, например ноутбуки, обычно имеют адаптер переменного тока, который преобразует переменный ток в постоянный ток. [5]
Переменный ток является предпочтительным во всем мире, поскольку он имеет много явных преимуществ по сравнению с постоянным током. Для полной разбивки различий между этими двумя см. AC против DC. Некоторые преимущества включают в себя: [6]
- Дешевый и эффективный скачок напряжения с использованием трансформаторов. Как объяснено выше, это обеспечивает энергоэффективную передачу электроэнергии по линиям электропередачи.Эта эффективная передача экономит электроэнергетическим компаниям и потребителю много денег и помогает уменьшить загрязнение, поскольку электростанции не должны компенсировать потерянное электричество, используя больше топлива.
- Низкие затраты на техническое обслуживание высокоскоростных двигателей переменного тока.
- Легко прерывать ток (т. Е. С помощью автоматического выключателя) благодаря тому, что ток стремится к нулю, естественно, каждые 1/2 цикла. Например, автоматический выключатель может прерывать примерно на 1/20 постоянного тока по сравнению с переменным током.
Phet Simulation
Университет Колорадо любезно позволил нам использовать следующую симуляцию Пета, которая исследует, как работает переменный ток.
Для дальнейшего чтения
Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:
Список литературы
,