Как получить 127 вольт из 220 без трансформатора
За счет наличия большого количества международных стандартов и технических решений питание электронных устройств может осуществляться от различных номиналов. Но, далеко не все они присутствуют в свободном доступе, поэтому для получения нужной разности потенциалов придется использовать преобразователь. Такие устройства можно найти как в свободной продаже, так и собрать самостоятельно из радиодеталей.
В связи с наличием двух родов электрического тока: постоянного и переменного, вопрос, как понизить напряжение, следует рассматривать в ключе каждого из них отдельно.
Понижение напряжения постоянного тока
В практике питания бытовых приборов существует масса примеров работы электрических устройств от постоянного тока. Но номинал рабочего напряжения может существенно отличаться, к примеру, если из 36 В вам нужно получить 12 В, или в ситуациях, когда от USB разъема персонального компьютера нужно запитать прибор от 3 В вместо имеющихся 5 вольт.
Для снижения такого уровня от блока питания или другого источника почти вполовину можно использовать как простые методы – включение в цепь дополнительного сопротивления, так и более эффективные – заменить стабилизатор напряжения в ветке обратной связи.
Рис. 1. Замена резистора или стабилитрона
На рисунке выше приведен пример схемы блока питания, в котором вы можете понизить вольтаж путем изменения параметров резистора и стабилитрона. Этот узел на рисунке обведен красным кругом, но в других моделях место установки, как и способ подсоединения, может отличаться. На некоторых схемах, чтобы понизить напряжение вы сможете воспользоваться лишь одним стабилитроном.
Если у вас нет возможности подключаться к блоку питания – можно обойтись и менее изящными методами. К примеру, вы можете понизить напряжение за счет включения в цепь резистора или подобрать диоды, второй вариант является более практичным для цепей постоянного тока. Этот принцип основан на падении напряжения за счет внутреннего сопротивления элементов. В зависимости от соотношения проводимости рабочей нагрузки и полупроводникового элемента может понадобиться около 3 – 4 диодов.
На рисунке выше показана принципиальная схема понижения напряжения при помощи диодов. Для этого они включаются в цепь последовательно по отношению к нагрузке. При этом выходное напряжение окажется ниже входного ровно на такую величину, которая будет падать на каждом диоде в цепи. Это довольно простой и доступный способ, позволяющий понизить напряжение, но его основной недостаток – расход мощности для каждого диода, что приведет к дополнительным затратам электроэнергии.
Понижение напряжения переменного тока
Переменное напряжение в 220 Вольт повсеместно используется для бытовых нужд, за счет физических особенностей его куда проще понизить до какой-либо величины или осуществлять любые другие манипуляции. В большинстве случаев, электрические приборы и так рассчитаны на питание от электрической сети, но если они были приобретены за рубежом, то и уровень напряжения для них может существенно отличаться.
К примеру, привезенные из США устройства питаются от 110В переменного тока, и некоторые умельцы берутся перематывать понижающий трансформатор для получения нужного уровня. Но, следует отметить, что импульсный преобразователь, которым часто комплектуется различный электроинструмент и приборы не стоит перематывать, так как это приведет к его некорректной работе в дальнейшем. Куда целесообразнее установить автотрансформатор или другой на нужный вам номинал, чтобы понизить напряжение.
Читайте также: Трансформатор тмг 1000 ква паспорт
С помощью трансформатора
Изменение величины напряжения при помощи электрических машин используется в блоках питания и подзарядных устройствах. Но чтобы понизить вольтаж источника в такой способ, можно использовать различные типы преобразовательных трансформаторов:
- С выводом от средней точки – могут выдавать разность потенциалов как 220В, так и в два раза меньшее – 127В или 110В. От него вы сможете взять установленный номинал на те же 110В со средней точки. Это заводские изделия, которые массово устанавливались в старых советских телевизорах и других приборах. Но у этой схемы преобразователя имеется существенный недостаток – если нарушить целостность обмотки ниже среднего вывода, то на выходе трансформатора получится номинал значительно большей величины.
Рис. 3. Понижение трансформатором с отводом от средней точки
- Автотрансформатором – это универсальная электрическая машина, которая способна не только понизить вольтаж, но и повысить его до нужного вам уровня. Для этого достаточно перевести ручку в нужное положение и проследить полученные показания на вольтметре.
Рис. 4. Использование автотрансформатора
- Понижающим трансформатором с преобразованием 220В на нужный вам номинал или с любого другого напряжения переменной частоты. Реализовать этот метод можно как уже готовыми моделями трансформаторов, так и самодельными. За счет наличия большого количества инструментов и приспособлений, сегодня каждый может собрать трансформатор с заданными параметрами в домашних условиях. Более детально об этом вы можете узнать из соответствующей статьи: https://www.asutpp.ru/transformator-svoimi-rukami.html
Выбирая конкретную модель электрической машины, чтобы понизить напряжение, обратите внимание на характеристики конкретной модели по отношению к тем устройствам, которые вы хотите запитать.
Наиболее актуальными параметрами у трансформаторов являются:
- Мощность – трансформатор должен не только соответствовать, подключаемой к нему нагрузке, но и превосходить ее, хотя бы на 10 – 20%. В противном случае максимальный ток приведет к перегреву обмоток трансформатора и дальнейшему выходу со строя.
- Номинал напряжения – выбирается и для первичной, и для вторичной цепи. Оба параметра одинаково важны, так как, выбрав модель с входным напряжением на 200 или 190В, на выходе вы при питании от 220В получится пропорционально большая величина.
- Защита от поражения электротоком – все обмотки и выводы от них должны обязательно иметь достаточную изоляцию и защиту от прикосновения.
- Класс пыле- влагозащищенности – определяет устойчивость оборудования к воздействию окружающих факторов. В современных приборах обозначается индексом IP.
Помимо этого любой преобразователь напряжения, даже импульсный трансформатор, следовало бы защитить от токов короткого замыкания и перегрузки в обмотках. Это существенно сократит затраты на ремонт при возникновении аварийных ситуаций.
С помощью резистора
Для понижения напряжения в цепь нагрузки последовательно включается делитель напряжения в виде активного сопротивления.
Основной сложностью в регулировке напряжения на подключаемом приборе является зависимость от нескольких параметров:
- величины напряжения;
- сопротивления нагрузки;
- мощности источника.
Если вы будете понижать от бытовой сети, то ее можно считать источником бесконечной мощности и принять эту составляющую за константу. Тогда расчет резистора будет выполняться таким методом:
- R – сопротивление резистора;
- RН – сопротивление прибора нагрузки;
- I – ток, который должен обеспечиваться в номинальном режиме прибора;
- UC – напряжение в сети.
Читайте также: Коэффициент нагрузки трансформатора таблица
После вычисления номинала резистора можете подобрать соответствующую модель из имеющегося ряда. Стоит отметить, что куда удобнее менять потенциал при помощи переменного резистора, включенного в цепь. Подключив его последовательно с нагрузкой, вы можете подбирать положение таким образом, чтобы понизить напряжение до необходимой величины. Однако эффективным способ назвать нельзя, так как помимо работы в приборе, электрическая энергия будет просто рассеиваться на резисторе, поэтому этот вариант является временным или одноразовым решением.
Бестрансформаторные Схемы Питания
Без трансформаторная Концепция Электропитания
Без трансформаторная концепция работает с использованием высоковольтного конденсатора для снижения переменного тока сети до требуемого более низкого уровня, необходимого для подключенной электронной схемы или нагрузки.
Спецификация этого конденсатора выбрана с запасом. Пример конденсатора, который обычно используется в схемах без трансформаторного питания, показан ниже:
Этот конденсатор соединен последовательно с одним из входных сигналов переменного напряжения АС.
Когда сетевой переменный ток входит в этот конденсатор, в зависимости от величины конденсатора, реактивное сопротивление конденсатора вступает в действие и ограничивает переменный ток сети от превышения заданного уровня, указанным значением конденсатора.
Однако, хотя ток ограничен, напряжение не ограниченно, поэтому, при измерении выпрямленного выхода без трансформаторного источника питания, обнаруживаем, что напряжение равно пиковому значению сети переменного тока , это около 310 В.
Но поскольку ток достаточно понижен конденсатором, это высокое пиковое напряжение стабилизируется с помощью стабилитрона на выходе мостового выпрямителя.
Мощность стабилитрона должна быть выбрана в соответствии с допустимым уровнем тока конденсатора.
Преимущества использования без трансформаторной схемы питания
Дешевизна и при этом эффективность схемы для маломощных устройств.
Без трансформаторная схема питания, описанная здесь, очень эффективно заменяет обычный трансформатор для устройств, мощностью тока ниже 100 мА.
Здесь высоковольтный металлизированный конденсатор использован на входном сигнале для понижения тока сети
Схема показанная выше может быть использована как источник электропитания DC 12 В для большинства электронных схем.
Однако, обсудив преимущества вышеописанной конструкции, стоит остановиться на нескольких серьезных недостатках, которые может включать в себя данная концепция.
Недостатки без трансформаторной схемы питания
Во-первых, цепь неспособна произвести сильнотоковые выходы, что не критично для большинства конструкций.
Другим недостатком, который, безусловно, требует некоторого рассмотрения, является то, что концепция не изолирует цепь от опасных потенциалов сети переменного тока.
Этот недостаток может иметь серьезные последствия для конструкций связанных с металлическими шкафами, но не будет иметь значения для блоков, которые имеют все покрыты в непроводящем корпусе.
И последнее, но не менее важное: вышеупомянутая схема позволяет скачкам напряжения проникать через нее, что может привести к серьезному повреждению цепи питания и самой схемы питания.
Однако в предложенной простой без трансформаторной схеме питания этот недостаток был разумно устранен путем введения различных типов стабилизирующих ступеней после мостового выпрямителя.
Этот конденсатор основывает мгновенные высоковольтные пульсации, таким образом эффективно защищая связанную электронику с ним.
Как схема работает
1. Когда сетевой вход сети переменного тока включен, конденсатор C1 блокирует вход сетевого тока и ограничивает его до более низкого уровня, определенного значением реактивного сопротивления C1. Здесь можно примерно предположить, что он составляет около 50 мА.
2. Однако напряжение тока не ограничено, и поэтому 220V может находиться на входном сигнале позволяя достигнуть последующий этап выпрямителя тока .
3. Выпрямитель тока моста выпрямляет 220V к более высокому DC 310V, к пиковому преобразованию формы волны AC.
4. DC 310V быстро уменьшен к низкоуровневому DC стабилитроном, который шунтирует его к значение согласно номинала стабилитрона. Если используется 12V стабилитрон, то и на выходе будет 12 вольт.
5. C2 окончательно фильтрует DC 12V с пульсациями, в относительно чистый DC 12V.
Читайте также: Блок питания из трансформатора тса 270
Цепь драйвера показанная ниже управляет лентой менее 100 светодиодов (при входном сигнале 220В), каждый светодиод рассчитан на 20мА, 3.3 В 5мм:
Здесь входной конденсатор 0.33 uF / 400V выдает около 17 ма, что примерно правильно для выбранной светодиодной ленты.
Если драйвер использовать для большего числа подобных светодиодных лент 60/70 параллельно, то просто значение конденсатора пропорционально увеличить для поддержания оптимального освещения светодиодов.
Поэтому для 2 лент включенных в параллель требуемое значение будет 0.68 uF/400V, для 3 лент заменить на 1uF / 400V. Аналогично для 4 лент должно быть обновлено до 1.33 uF / 400V, и так далее.
Важно: хотя не показан ограничивающий резистор в схеме, было бы неплохо включить резистор 33 Ом 2 Вт последовательно с каждой светодиодной лентой, для дополнительной безопасности. Можно вставить в любом месте последовательно с отдельными лентами.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: ВСЕ ЦЕПИ, УПОМЯНУТЫЕ В ЭТОЙ СТАТЬЕ, НЕ ИЗОЛИРОВАНЫ ОТ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ПОЭТОМУ ВСЕ СЕКЦИИ ЦЕПИ ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНЫ ДЛЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ ПРИ ПОДКЛЮЧЕНИИ К СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.
Блок питания без трансформатора
Для питания от сети 220 вольт устройств небольшой мощности можно применять малогабаритные блоки питания без использования трансформаторов. Это позволяет удешевить конструкцию и значительно снизить её массу и габариты.
Как известно, конденсатор в цепи переменного тока обладает сопротивлением, которое зависит от частоты и называется реактивным. Используя это свойство, можно гасить переменное напряжение сети, причём мощность на конденсаторе при этом не выделяется и он не будет нагреваться как, например, резистор.
Ёмкость гасящего конденсатора (в микрофарадах) можно рассчитать по формуле:
где I — потребляемый ток нагрузки в амперах, U — напряжение сети в вольтах.
Если напряжения питания нагрузки невелико (до 20 вольт), можно воспользоваться упрощённой формулой:
Но следует иметь ввиду, что применять гасящий конденсатор в цепи выпрямителя можно только в том случае, если он собран по мостовой схеме (двухполупериодной) , так как через конденсатор должен проходить именно переменный ток. Конденсаторы можно использовать бумажные (типа МБМ, МБТ, МБГТ) или современные плёночные (например К76-3) на напряжение в 2-3 раза больше питающего напряжения (напряжения сети).
В качестве примера приводится схема бестрансформаторного блока питания 5 вольт/100 мА:
Резистор R1 ограничивает ток в момент включения (его можно уменьшить до 50 Ом), R2 разряжает конденсатор С1 после выключения устройства. Стабилитрон на напряжение 18-25 вольт защищает микросхему стабилизатора ИС1 от возможных бросков напряжения.
Благодарю за уделённое внимание.
Если статья была полезна, прошу ставить «палец-вверх» :-))
Где используется напряжение 127 вольт
С Томасом Эдисоном связан массовый выпуск ламп накаливания с угольной нитью. Оптимальным напряжением для нее было 100 вольт. В то время даже было такое выражение — «Война токов» Этим также можно объяснить то, что рабочее напряжение первой электростанции Т. Эдисона было именно 110 вольт. Ведь еще 10 процентов было им заложено на потери в проводниках. Хотя есть еще и такая версия: фирма Эдисона активно продвигала оборудование на 110 вольт. тогда никто не знал, что будущее за переменным током, поэтому закрепился стандарт на 110.
С приходом электрификации в Европу и с появлением ламп накаливания с металлической нитью появилась необходимость удвоить напряжение. Стандарт 220 вольт стали применять в Германии, когда пришло время электрифицировать Берлин. Такое решение было обосновано. Двойное увеличение напряжения в четыре раза снизило потери в проводниках. Но поднимать напряжение и далее не было резона. Это уже было небезопасно для человека.
В США типичной системой питания электроустановок зданий является система TN-C-S . Понижающий трансформатор обеспечивает питание однофазным напряжением 120/240 В от вторичной обмотки с заземленным средним выводом. В тех случаях, когда понижающий трансформатор питает одновременно жилые здания и коммерческие предприятия, питание жилых зданий осуществляется от двух фазных и от нулевого рабочего проводника, связанного с заземленной нейтралью вторичной обмотки трансформатора, соединенной по схеме «звезда» напряжением 120/208В. Частота 60Гц.
В России, как и в Европе, был принят стандарт в 220 вольт. И это можно объяснить следующим образом. Дело в том, что строительство энергосистемы в России вели с привлечением германских ученых. И они, конечно, все сделали подобно тому, как делали в Германии. И в будущем мы начали просто придерживаться этих нормативов 220 В и 50 Гц. Тогда сеть была 127/220В, а теперь-220/380В, 50Гц
На заре электрифицирования — повсеместно в бытовой сети.
Про то, откуда именно такие цифры (звезда-треугольник) — уже написали.
В СССР с 1940-х годов жилые дома подключались к трёхфазным сетям напряжением 220/380 В; также использовались трехфазные сети 127/220 В, построенные ранее. В жилых помещениях и помещениях общего пользования использовалось однофазное напряжение с нейтральным проводником (без защитного заземления). Большинство розеток были рассчитаны на вилки типа C со штырями диаметром 4 мм. Для подключения специализированной техники, требующей защитного заземления — кассовые аппараты, медицинские приборы — использовались розетки и вилки типа I.
Почему у американцев в розетке 127 вольт, а в большинстве других стран мира – 220–240 вольт
Основная масса стран мира, включая европейские, используют напряжение, которое в 2 раза выше по сравнению с США. Здесь имеется в виду диапазон от 220 до 240 вольт. Что касается американцев, к которым необходимо добавить японцев, то они довольствуются 100–127 вольтами .
В чем суть исторического момента
Система распределения энергии на основе трехфазного тока – заслуга Николы Теслы. Он опытным путем вычислил, что 60 Гц – правильная частота переменного тока. Тесла предпочел напряжение в 240 вольт, что вызвало противоречие с системами Томаса Эдисона, работающими на постоянном токе в 110 вольт.
Инфо! Возможно, системы Эдисон были более безопасными (низкое напряжение), но постоянный ток плохо подходил для передачи на значительные расстояния.
Первая генераторная установка в Европе построена компанией AEG. Тогда выбрали частоту тока в 50 Гц. Что-то там у них не укладывалось в метрическую последовательность, поэтому остановились на этой цифре. В результате этот стандарт был признан на всем континенте.
Читайте также: Каким напряжением проверяется кабель
Британия на тот момент пошла своим путем, выбрав другую частоту, но и она пришла к 50 Гц после Второй мировой.
Изначально в Европе было напряжение в 120 вольт , то есть такое же, как в США и Японии на текущий момент. Затем появилась потребность передавать энергию на значительные расстояния с меньшими потерями без увеличения диаметра медного провода. Все это заставило в 2 раза увеличить напряжение.
Инфо! В советских розетках до наступления 1960-х гг. также было низкое напряжение – 127 вольт.
Такая же потребность была и в США, но они были вынуждены от этого отказаться. Уже в начале 50-х гг. средняя американская семья имела в своем хозяйстве немало бытовых устройств, работающих на электричестве :
- холодильник;
- пылесос;
- стиральная машина и др.
Европа, как и другой мир, отставала по этому показателю технического оснащения быта простых людей. В результате американцы были вынуждены решать множество проблем, когда в непосредственной близости от трансформатора напряжение были с избытком, а на конце провода его сильно не хватало.
Хотя с этим со временем разобрались . К зданиям подводили линию на 240 вольт, разделяемую на две 120-вольтовые цепи , к которым подсоединяли все розетки. При этом сохранялась возможность подключения к проводу на 240 вольт, что использовали для мощных приборов, например, в виде сушилки для белья.
Вывод
Американский народ всегда отличался технической продвинутостью. В США очень рано появились бытовые электроприборы в широком ассортименте. Взять, к примеру, бытовой кондиционер, который стал доступен для покупки в 1928 г. Представьте у нас такое. Не можете? Вот то-то. Именно это и стало причиной того, что они остались на своих 127 вольтах.
127 вольт
Сетевое напряжение — среднеквадратичное (действующее) значение напряжения в электрической сети переменного тока, доступной конечным потребителям.
Среднее значение и частота
Основные параметры сети переменного тока — напряжение и частота — различаются в разных регионах мира. В большинстве европейских стран низкое сетевое напряжение в трёхфазных сетях составляет 230/400 В при частоте 50 Гц, а в промышленных сетях — 400/690 В. В Северной, Центральной и частично Южной Америке низкое сетевое напряжение в сетях с раздёлённой фазой составляет 115 В при частоте 60 Гц.
Более высокое сетевое напряжение (от 1000 В до 10 кВ) уменьшает потери при передаче электроэнергии и позволяет использовать электроприборы с большей мощностью, однако, в то же время, усложняет обеспечение надёжной изоляции и конструкцию соединительных и коммутационных устройств, увеличивает тяжесть последствий от поражения током неподготовленных пользователей от незащищённых сетей.
Для использования электроприборов, предназначенных для одного сетевого напряжения, в районах, где используется другое, нужны соответствующие преобразователи (например, трансформаторы). Для некоторых электроприборов (главным образом, специализированных, не относящихся к бытовой технике) кроме напряжения играет роль и частота питающей сети.
Современное высокотехнологичное электрооборудование, как правило, содержащее в своём составе импульсные преобразователи напряжения, может иметь переключатели на различные значения сетевого напряжения либо не имеет переключателей, но допускает широкий диапазон входных напряжений: от 100 до 240 В при номинальной частоте от 50 до 60 Гц, что позволяет использовать данные электроприборы без преобразователей практически в любой стране мира.
Читайте также: Как избегать нервных напряжений
Параметры сетевого напряжения в России
Производители электроэнергии генерируют переменный ток промышленной частоты (в России — 50 Гц). В подавляющем большинстве случаев по линиям электропередач передаётся трёхфазный ток, повышенный до высокого и сверхвысокого электрического напряжения с помощью трансформаторных подстанций, которые находятся рядом с электростанциями.
Согласно межгосударственному стандарту ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009) «Напряжения стандартные», сетевое напряжение должно составлять 230 В ± 10 % при частоте 50±0,2 Гц (межфазное напряжение 400 В, напряжением фаза-нейтраль 230 В, четырёхпроводная схема включения «звезда»).
К жилым домам (на сельские улицы) подводятся четырёхпроводные (три фазовых провода и один нейтральный (нулевой) провод) линии электропередач (воздушные или кабельные ЛЭП) с межфазным напряжением 400 Вольт. Входные автоматы и счётчики потребления электроэнергии, обычно, трёхфазные. К однофазной розетке подводится фазовый провод, нулевой провод и, возможно, провод защитного заземления или зануления, электрическое напряжение между «фазой» и «нулём» составляет 230 Вольт.
В правилах устройства электроустановок (ПУЭ-7) продолжает фигурировать величина 220, но фактически напряжение в сети почти всегда выше этого значения и достигает 230—240 В, варьируясь от 190 до 250 В [1] .
Номинальные напряжения бытовых сетей (низкого напряжения)
До 1926 года техническим регулированием электрических сетей общего назначения занимался Электротехнический отдел ИРТО, который только выпускал правила по безопасной эксплуатации. При обследовании сетей РСФСР перед созданием плана ГОЭЛРО было установлено, что на тот момент использовались практически все возможные напряжения электрических токов всех видов. Начиная с 1926 года, стандартизация электрических сетей перешла к Комитету по стандартизации при Совете Труда и Обороны (Госстандарт), который выпускал стандарты на используемые номинальные напряжения сетей и аппаратуры. Начиная с 1992 года Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации выпускает стандарты для электрический сетей стран входящих в ЕЭС/ОЭС.
Почему в США напряжение в сетях 110 В, а в России 220 В?
Всем известно, что в США стандарт напряжения 100–127 В частотой 60 Гц, а в России — 220 В частотой 50 Гц. Почему такая разница и что делать, если купили технику из-за «бугра» — ответ в нашей статье.
Почему в США напряжение 100–127 В?
Еще в 1880 году Томас Эдисон предложил и запатентовал трехпроводную электрическую сеть постоянного тока, в которой было два провода +110 и -110 В и нулевой проводник. Такая сеть свободно питала лампу накаливания. Для ее работы необходимо было 100 В, а 10% Эдисон накинул, учитывая потери при движении тока в проводе.
Со временем Джордж Вестингауз начал применять переменный ток для бытовых потребителей. С того момента началась так называемая «война токов», в которой постоянный ток Эдисона отчаянно проигрывал. В 1898 году люди начали массово переходить на применение переменного тока.
С того момента начал работать стандарт сетей в 100-127 В. В США ЭУ запитаны от переменного тока с заземлением TN-C-S. При этом одна фаза от вторичной обмотки понижающего трансформатора подается в трехпроводную сеть 120/240 В (с расчетами погрешности). Поэтому в дом к американскому жителю приходят три провода: две фазы и ноль. Между нулем и фазой напряжение 120 В — для маломощных потребителей, а между фазами — 240 В, для мощных бойлеров, варочных панелей и обогревателей.
Со временем в Европе начали использовать лампы с нитью накаливания из металла, для которой необходимо напряжение выше, чем 110 В. Так начали появляться сети с напряжением в 220 В. Потери электроэнергии в таких сетях вчетверо ниже, чем в сетях 110 В. Почему же тогда США не перешла на 220 В? Ответ кроется в экономической невыгодности таких реформ. Во-первых, сеть 110–127 В — это возможность борьбы с импортом техники, то есть американцы в большинстве своем используют устройства своего производства. Во-вторых, поражение электрическим током при 110 В гораздо слабее, чем при 220 В (многое зависит от времени воздействия тока). В-третьих, переход на «новую» сеть — это затраты миллиардов долларов на перестройку подстанций и других электроустановок.
Читайте также: Однофазное реле контроля напряжения legrand
Почему в России напряжение 220 В?
В СССР, как и в США, долгое время применялось напряжение 100–127 В. Однако в середине 60-х годов с увеличением количества потребителей сеть стала не справляться. Необходимо было увеличивать или сечение проводов, или напряжение в сети до 220 В. Экономически выгоднее стало использовать более высокое напряжение. Последующая глобальная электрификация страны привела к тому, что стандарт 220 В 50 Гц стал распространен не только в современной России, но и во всех странах постсоветского пространства.
В каких странах кроме США распространен стандарт 100 — 127 В?
Вот список стран, где используются сети 100–127 В. Это стоит учитывать, если планируете поехать на отдых заграницу.
| Страна | Напряжение, В |
| Самоа | 120 |
| Ангилья | 110 |
| Аруба | 127 |
| Багамские о-ва | 120 |
| Барбадос | 110 |
| Белиз | 120 |
| Бермуды | 120 |
| Бонайре | 127 |
| Бразилия | 127 |
| Венесуэла | 120 |
| Виргинские о-ва | 110 |
| Гаити | 110 |
| Гватемала | 120 |
| Гондурас | 110 |
| Гуам | 110 |
| Доминиканская республика | 110 |
| Каймановы о-ва | 120 |
| Канада | 110 |
| Тайвань | 110 |
| Колумбия | 120 |
| Коста-Рика | 120 |
| Куба | 110 |
| Либерия | 110 |
| Ливия | 127 |
| Мадагаскар | 127 |
| Марокко | 127 |
| Мексика | 127 |
| Микронезия | 120 |
| Антильские о-ва | 127 |
| Никарагуа | 120 |
| Панама | 110 |
| Пуэрто-Рико | 120 |
| Сальвадор | 115 |
| Саудовская Аравия | 127 |
| Сент-Китс и Невис | 110 |
| Суринам | 127 |
| Таити | 110 |
| Тринидад и Тобаго | 115 |
| Эквадор | 120 |
| Ямайка | 110 |
| Япония | 100 |
Как видим, не так уж и мало стран, где напряжение 100–127 В.
Что делать, если купили технику из США?
Большинство техники из США рассчитано на работу от 110-230 В. Поэтому если вы приобрели ноутбук или другую технику из Штатов, то достаточно просто купить переходник с американской вилки на европейскую. Цена вопроса 100–150 рублей.
Другое дело, если прибор работает исключительно от сети в 110 В. Здесь обычный адаптер не поможет. Однако есть решение этой проблемы. Их два:
1. Переделать блок питания для работы от 220 В. В большинстве приборов идет импульсный блок питания, в котором достаточно поменять конденсатор (поставить на 400 В) и варистор, с напряжением на пробой в 360 — 390 В. Конденсатор найти не сложно — их продают в любом магазине радиодеталей, а вот с варисторами могут быть проблемы. Конечно, переделка блока питания — дело непростое, но зато сможете запускать импортный пылесос или другую технику без проблем.
2. Установить понижающий трансформатор. Он позволит использовать технику, работающую от 110 В, включая ее в нашу сеть. Однако, важно подобрать трансформатор соответствующей мощности. Большинство трансформаторов на рынке имеют китайское происхождение, поэтому советуем брать их с запасом по мощности в 10 — 20 %. Стоимость китайского прибора мощностью 10 Вт составляет примерно 1000–2000 рублей. На 100 Вт и выше будет стоить от 5000 рублей.
- Напряжение
- Реле
- Трансформатор
- Что такое рекуперация на электровозе
- Чем отличается электровоз от тепловоза
- Чем глушитель отличается от резонатора
- Стойки стабилизатора как определить неисправность
- Стабилизатор поперечной устойчивости как работает
Почему у американцев в сети только 110 вольт, самые бедные, что ли?
Еще в 1880 году Томас Эдисон предложил и запатентовал трехпроводную электрическую сеть постоянного тока, в которой было два провода +110 и -110 В и нулевой проводник. Такая сеть свободно питала лампу накаливания. Для ее работы необходимо было 100 В, а 10% Эдисон накинул, учитывая потери при движении тока в проводе.
Со временем Джордж Вестингауз начал применять переменный ток для бытовых потребителей. С того момента началась так называемая «война токов», в которой постоянный ток Эдисона отчаянно проигрывал. В 1898 году люди начали массово переходить на применение переменного тока.
С того момента начал работать стандарт сетей в 100-127 В. В США ЭУ запитаны от переменного тока с заземлением TN-C-S. При этом одна фаза от вторичной обмотки понижающего трансформатора подается в трехпроводную сеть 120/240 В (с расчетами погрешности). Поэтому в дом к американскому жителю приходят три провода: две фазы и ноль. Между нулем и фазой напряжение 120 В — для маломощных потребителей, а между фазами — 240 В, для мощных бойлеров, варочных панелей и обогревателей.
Со временем в Европе начали использовать лампы с нитью накаливания из металла, для которой необходимо напряжение выше, чем 110 В. Так начали появляться сети с напряжением в 220 В. Потери электроэнергии в таких сетях вчетверо ниже, чем в сетях 110 В. Почему же тогда США не перешла на 220 В? Ответ кроется в экономической невыгодности таких реформ. Во-первых, сеть 110–127 В — это возможность борьбы с импортом техники, то есть американцы в большинстве своем используют устройства своего производства. Во-вторых, поражение электрическим током при 110 В гораздо слабее, чем при 220 В (многое зависит от времени воздействия тока). В-третьих, переход на «новую» сеть — это затраты миллиардов долларов на перестройку подстанций и других электроустановок.
Читайте также: Особенности замены или переноса счетчика электроэнергии в квартире и подъезде: причины выполнения и порядок действий
Как защититься от обрыва нуля
Как с этим бороться? Уберечь себя от повышенного напряжения при обрыве ноля, можно несколькими способами.
Первый способ — это выполнить надежное повторное заземление нулевого проводника. Забегая наперед скажу — способ этот плохой и вредный.
Данный метод можно использовать в частных домах. Не важно однофазный или трехфазный у вас ввод. Самое главное, сделать качественный заземляющий контур.
После этого, соединяете отдельным проводником шинку нулевой жилы с этим контуром. В случае обрыва нулевого провода, электроснабжение ваших бытовых приборов останется в равновесии и никакого большого перекоса не случится.
Ток будет течь от фазы через сопротивление потребителя и уходить через нулевую шинку и его проводник на землю. И так по всем остальным фазам.
Небольшой перекос здесь конечно же будет присутствовать, но его величина будет зависеть от качества вашего контура заземления. Однако этот способ защиты имеет один жирный минус, который перечеркивает все его преимущества.
Безусловно, контур заземления делать нужно, с этим никто не спорит. Вопрос в том, соединять ли его с нулевым проводником.
Ведь если он будет качественным (10 Ом или даже 4 Ом) только у вас одного по всей улице, а обрыв нулевого провода случится не возле вашего дома, а в самом начале ВЛ, то на этот контур тут же «сядут» все ваши соседи.
Фактически весь суммарный ток пойдет через ваш нулевой проводник. Если вы ноль завели через двухполюсный или четырех полюсный автомат, то он скорее всего выбьет от перегрузки. В противном случае ждите пожара и оплавленной проводки.
Поэтому правильно собранный щит (вводной автомат подобранный по нагрузке, заземляющий медный проводник сечением не менее 10мм2) — залог вашей безопасности.
Читайте также: Розетки в полу: выбираем и устанавливаем оригинальную конструкцию
Еще один недостаток такой «контурной защиты» — опасность самому попасть под напряжение. Допустим, несколько лет назад вы сделали отличный контур.
Но по причине наличия солей в почве, он постепенно сгнил, а вы об этом даже и не догадываетесь.
В итоге при очередном обрыве нейтрали, все заземленное электрооборудование у вас дома окажется под напряжением. Никакой земли то уже нет. А потенциал фазы начнет гулять по корпусам приборов.
Пошел открыть холодильник — удар током, зашел в душ — попал под напряжение.
Поэтому надежнее и безопаснее всего применять другой метод.
Почему в России напряжение 220 В?
В СССР, как и в США, долгое время применялось напряжение 100–127 В. Однако в середине 60-х годов с увеличением количества потребителей сеть стала не справляться. Необходимо было увеличивать или сечение проводов, или напряжение в сети до 220 В. Экономически выгоднее стало использовать более высокое напряжение. Последующая глобальная электрификация страны привела к тому, что стандарт 220 В 50 Гц стал распространен не только в современной России, но и во всех странах постсоветского пространства.
Битва титанов
Пальма первенства в бытовом применении электричества принадлежит американскому изобретателю Томасу Эдисону. О том, кому принадлежат авторские права на лампу накаливания с угольными стержнями можно спорить, но вот идея использовать электричество повсеместно – как раз его. Как и знаменитый резьбовой цоколь типоразмера Е, который мы до сих пор применяем.
Во второй половине XIX века человечеству было известно только об одном типе электрического тока – постоянном. Поэтому основанная Эдисоном компания Edison Machine Works производила электрические машины – генераторы и двигатели – постоянного тока, на нем же работали и дуговые лампы, используемые для освещения.
Опытным путем было определено, что этот прибор лучше всего работает при напряжении 45 вольт, а для устойчивого горения дуги в схему требуется включить еще и балластное напряжение, гасящее пусковой ток и рассеивающее еще 20 вольт. Итого, в питающей сети должно было быть 65 вольт, но одной лампы было совершенно недостаточно для эффективного освещения. Поэтому последовательно с ней включалась еще одна. Итого в линии должно оказаться (45х2+20) 110 вольт.
Однако постоянный ток имеет свойство сильно затухать на больших расстояниях от генератора. Для расширения количества абонентов электростанции номинал генерируемого напряжения увеличили до 220 вольт и создали трехпроводную воздушную линию, состоящую из двух фазных и одного нейтрального проводника.
В 1884 году в компанию Edison Machine Works был принят мало кому на тот момент известный изобретатель Никола Тесла, эмигрант из Европы. Вот он считал, что именно переменный ток сулит большие выгоды в деле распространения электричества, чем постоянный.
Дело в том, что его генерация была связана с меньшими трудностями, а главное в том, что он поддавался трансформации (увеличению и уменьшению силы) путем использования довольно нехитрого изобретения, состоящего из двух катушек индуктивности на одном металлическом сердечнике. Тесла с Эдисоном не сошлись, что называется, характерами. В частности потому, что неизвестный никому инженер сумел значительно улучшить характеристики машин постоянного тока и предложить свои 24 варианта.
Читайте также: Виды изоляции проводов при электромонтажных работах
Уволенный из компании Эдисона Тесла еще три года бедствовал и жил чуть ли не на улице. До тех пор, пока благодаря меценатам (инженер Браун) не основал в 1888 году свою бизнес-структуру Tesla Electric Company, занявшуюся тем же, что и его первый работодатель, но на основе переменного тока.
И оказался более успешным, поскольку изменяющий направление движения поток электронов оказался более дешевым в производстве и легким в управлении. Благодаря ему Никола Тесла воплотил в жизнь идею-фикс Томаса Эдисона о том, что электрическая лампочка должна быть в каждом доме и стоить не дороже 2,5 цента.
Проложенные Эдисоном линии электропередач можно было не менять, поскольку генераторы переменного тока были трехфазными. А для того чтобы номинал межфазного напряжения остался теми же 220 вольтами, в каждой из них было 127 вольт – 220, поделенное на √3. Для справки: в центральных районах Нью-Йорка, в зданиях начала XX века, до сих пор работают лифты, приводимые в действие электродвигателями Эдисона, питающиеся от постоянного тока напряжением 110 вольт.
В каких странах кроме США распространен стандарт 100 — 127 В?
Вот список стран, где используются сети 100–127 В. Это стоит учитывать, если планируете поехать на отдых заграницу.
| Страна | Напряжение, В |
| Самоа | 120 |
| Ангилья | 110 |
| Аруба | 127 |
| Багамские о-ва | 120 |
| Барбадос | 110 |
| Белиз | 120 |
| Бермуды | 120 |
| Бонайре | 127 |
| Бразилия | 127 |
| Венесуэла | 120 |
| Виргинские о-ва | 110 |
| Гаити | 110 |
| Гватемала | 120 |
| Гондурас | 110 |
| Гуам | 110 |
| Доминиканская республика | 110 |
| Каймановы о-ва | 120 |
| Канада | 110 |
| Тайвань | 110 |
| Колумбия | 120 |
| Коста-Рика | 120 |
| Куба | 110 |
| Либерия | 110 |
| Ливия | 127 |
| Мадагаскар | 127 |
| Марокко | 127 |
| Мексика | 127 |
| Микронезия | 120 |
| Антильские о-ва | 127 |
| Никарагуа | 120 |
| Панама | 110 |
| Пуэрто-Рико | 120 |
| Сальвадор | 115 |
| Саудовская Аравия | 127 |
| Сент-Китс и Невис | 110 |
| Суринам | 127 |
| Таити | 110 |
| Тринидад и Тобаго | 115 |
| Эквадор | 120 |
| Ямайка | 110 |
| Япония | 100 |
Как видим, не так уж и мало стран, где напряжение 100–127 В.
От электростанции до бытовой розетки
Электрические линии Эдисона были не длиннее 2 миль. Изобретение Николой Тесла трехфазных генераторов переменного тока позволило передавать электричество на сотни и тысячи километров. Однако для достижения этого результата вырабатываемое напряжение должно быть в десятки тысяч раз больше, чем то, что есть в нашей бытовой розетке.
По пути от электростанции оно поддерживается и постепенно снижается, для чего используются трансформаторные станции. По своему назначению линии электропередач бывают следующих типов:
- Сверхдальние высоковольтные линии. Напряжение в них от 500 киловольт. Они используются для того, чтобы связать воедино несколько энергетических систем. В России их семь – Средней Волги, Урала, Юга, Северо-Запада, Центра, Востока и Сибири.
- Магистральные высоковольтные линии. Напряжение 220-330 кВ. Применяются для связи региональных энергетических систем (в нашей стране их 70) и электростанций внутри них.
- Распределительные высоковольтные линии. Напряжение 150, 110 и 35 кВ. Последние используются для обеспечения электричеством территориальных образований областного подчинения (районов).
- Высоковольтные линии для питания населенных пунктов и кондоминиумов. Напряжение 20, 10 и 6 киловольт. Они находятся в собственности и на обслуживании районных РЭС.
- Низковольтные линии для обеспечения электроэнергией потребителей. Те самые 380 вольт, которые вследствие применения схемы с глухозаземленной нейтралью позволяют перейти от линейного (межфазного) к фазному напряжению 220 вольт.
Энергопотребление постоянно растет. Уже сейчас многие квартиры и частные дома потребляют столько электричества, которого в середине прошлого века хватало на целую улицу. Поэтому вполне возможно, что настанет такой момент, когда бытовое напряжение станет 380 вольт.