Elektrotīklu standarti. Ceļojot pa pasauli, bieži nākas saskarties ar vienu, šķietami sīku, bet tomēr nozīmīgu atšķirību, elektrotīkla spriegumu. Kamēr lielākajā daļā Eiropas, tostarp Latvijā, tas ir 230 V, ASV un Kanādā dominē 110–120 V.
Šī atšķirība nav nejauša, bet gan vēsturisku lēmumu, tehnisku izaicinājumu un ekonomisku apsvērumu rezultāts. Šajā rakstā noskaidrosim, kāpēc radās šādas atšķirības un kā tās ietekmē mūsdienu pasauli.
Elektrotīklu standarti, pirmsākumi un Tomas Edisons
Elektrotīklu vēsture ir cieši saistīta ar amerikāņu izgudrotāju Tomasu Edisonu, kurš 19. gadsimta beigās radīja pirmos komerciālos elektrotīklus Ņujorkā.
Viņa sistēma darbojās ar līdzstrāvu (DC) un izmantoja 110 V spriegumu apgaismojumam. Kāpēc tieši 110 V? Tolaik droša vadu izolācija vēl nebija pieejama. Edisons izmantoja celulozi un marli, kas nespēja izturēt augstu spriegumu. 110 V tika uzskatīts par optimālu kompromisu starp drošību un ierīču vajadzībām.
Tomēr pastāvīgais spriegums nevarēja efektīvi ceļot lielos attālumos bez ievērojamiem enerģijas zudumiem, tāpēc Edisons pievienoja vēl 10 V, lai kompensētu zudumus.
Tā radās 110 V standarts.
Edisona laikā notika liela sacensība starp līdzstrāvu un maiņstrāvu (AC). Maiņstrāva galu galā uzvarēja, jo to varēja pārraidīt lielākos attālumos ar minimāliem zudumiem. Taču pat tad, kad maiņstrāva kļuva par dominējošo tehnoloģiju, ASV elektrotīkls palika pie 110 V, jo milzīgais ieguldījums esošajā infrastruktūrā, iekārtās un tīklos, padarīja pāreju uz augstāku spriegumu finansiāli neizdevīgu.
Vēl vairāk, Edisons pats bija izstrādājis trīsvadu sistēmu ar “centrālo pieslēgumu”, kas sastāvēja no divām 110 V fāzēm un neitrāla vada starp tām, ļaujot iegūt 220 V spriegumu starp abām fāzēm. Šī sistēma kļuva par pamatu mūsdienu ASV split-phase sistēmai, par ko runāsim tālāk.
Kā ASV tiek darbinātas jaudīgas ierīces.
Spriegums 110 V ir pilnīgi pietiekams apgaismojumam un mazāk jaudīgām ierīcēm, piemēram, televizoriem un datoriem. Taču tādas ierīces kā veļas mazgājamās mašīnas, elektriskās plītis vai žāvētāji prasa ievērojami vairāk enerģijas.
Tāpēc ASV tiek izmantota split-phase sistēma, kas nodrošina divas 110 V fāzes.
No transformatora nāk vads ar divām fāzēm un neitrālu vadu. Spriegums starp abām fāzēm ir aptuveni 240 V, kas ir pietiekami jaudīgs lielo mājsaimniecības ierīču darbināšanai.
Tādēļ ASV mājās ir atsevišķas rozetes ar 240 V spriegumu, kas ir paredzētas šādiem jaudīgiem patērētājiem. Interesanti, ka vecākās amerikāņu filmās bieži var redzēt, ka veļas mazgājamās mašīnas atrodas pagrabos.
Tas bija saistīts ar to, ka 240 V rozetes tika uzstādītas tikai šajās telpās, jo to darbināšanai bija nepieciešami atsevišķi vadi, kas bieži vien netika ievilkti visās dzīvokļa daļās.
Kāpēc Eiropā ir 230 V spriegums?
Atšķirībā no ASV, Eiropā elektrotīklu attīstība sākās vēlāk, kas deva inženieriem iespēju mācīties no Edisona kļūdām un uzreiz izvēlēties efektīvāku variantu. Pāreja uz augstāku spriegumu ļāva padarīt energosistēmas daudz efektīvākas.
Spriegumam 230 V, lai pārsūtītu to pašu jaudu, ir nepieciešama divreiz mazāka strāva nekā 110 V sistēmā.
Mazāka strāva nozīmē mazāku pretestību, mazākus siltuma zudumus un plānākus, lētākus kabeļus. Blīvi apdzīvotajai Eiropai ar tās kompaktajām pilsētām šis faktors bija izšķirošs.
Turklāt sprieguma izvēle bija cieši saistīta ar sadzīves tehnikas attīstību. 20. gadsimta sākumā Eiropā sāka masveidā izmantot volframa kvēldiega spuldzes, kas vislabāk darbojās ar aptuveni 220 V spriegumu.
Tas padarīja to ražošanu lētāku un vienkāršāku. Eiropas inženieri jau tolaik paredzēja, ka elektrība tiks izmantota ne tikai apgaismojumam, bet arī jaudīgākām ierīcēm, tāpēc viņi izvēlējās spriegumu ar jaudas rezervi.
Tādējādi 220 V (kas vēlāk tika standartizēts uz 230 V) kļuva par stratēģisku lēmumu, kas ļāva ietaupīt uz vadiem un vienlaikus nodrošināja enerģiju prasīgākām iekārtām.
Mūsdienu 230 V standarts.
Mūsdienās Eiropā un arī Latvijā tiek izmantots 230 V standarts ar pieļaujamo novirzi ±10 %. Tas nozīmē, ka spriegums rozetē var svārstīties no 207 V līdz 253 V, un mūsdienu tehnika ir izstrādāta, lai darbotos šajā diapazonā.
Šis pieļaujamais diapazons ņem vērā tīklu nestabilitāti, kas īpaši bieži novērojama lauku rajonos vai vecākās ēkās.
Standartu unifikācija ar Eiropu atviegloja sadzīves tehnikas importu un eksportu, jo nebija nepieciešams pārveidot aprīkojumu. Kā jau minēts, augstāks spriegums nozīmē mazāku strāvu, kas nepieciešama ierīču darbināšanai.
Tāpēc vadi nesakarst tik ātri un kalpo ilgāk, kā arī samazina vara un alumīnija izmaksas, kas ir īpaši svarīgi valstī ar plašu teritoriju, kur elektrība ir jāpārraida simtiem kilometru.
Lai gan ļoti lielu attālumu pārraidei tiek izmantotas augstsprieguma līnijas, kas rada raksturīgu dūkoņu, standarts 230 V ir optimāls mājsaimniecības lietošanai.
Kopumā, pārejot uz kopējo Eiropas standartu, Latvija un citas valstis guva vairākas priekšrocības – starptautiskās tirdzniecības ērtumu, energoefektivitāti un elektrotīklu uzticamību.
Tādējādi dažādie sprieguma standarti ir vēsturisku apstākļu, tehnoloģiju attīstības un praktisku lēmumu rezultāts, kas atspoguļo katras valsts ceļu uz elektrifikāciju.
Vai esat kādreiz ceļojis uz valsti ar atšķirīgu sprieguma standartu? Kādi bija jūsu novērojumi vai pieredze? Nekautrējies, ja esi bijis ASV, ar mums ierasto divzaru dakšiņu un esi meklējis izeju no radušā stāvokļa.
Kā tas Tev beidzās?
Labu Dienu!
