¿Por qué en diferentes países el voltaje y la frecuencia en la red eléctrica difieren?

En la Unión Soviética hasta la década de 1960, la tensión de red de CA tenía un valor efectivo de 127 voltios. En los Estados Unidos durante los mismos años, el voltaje en la salida alcanzó 120 voltios. Más tarde, los valores de voltaje de corriente en las redes se estandarizarán con cambios, a fin de reducir el consumo de cobre para los cables, porque para transmitir la misma energía eléctrica, cuanto menor es la sección transversal de los cables, menor es la corriente y la corriente en el cable será menor, mayor será el voltaje en transmisión

Sin embargo, esta transición no sucederá de inmediato. Económicamente, la transmisión de electricidad a alto voltaje, por supuesto, es más rentable, pero cambiar a otro voltaje a escala nacional no es barato, por no mencionar los cambios en los estándares de frecuencia actuales.

Históricamente, las primeras redes eléctricas en los EE. UU. Deben su voltaje de 110 voltios al famoso inventor Thomas Alva Edison. Estas son sus bombillas con filamentos de carbono que fueron diseñadas para un suministro de voltaje constante de 100 voltios incluso antes de la victoria de Nikola Tesla en la "Guerra actual", que (la victoria) fue afirmada gradualmente en la mente de los ingenieros desde 1928.

El hecho es que el voltaje típico de las plantas de energía de CC de Edison era de solo 110 voltios, porque 10 voltios simplemente desaparecieron durante la transmisión, ya que una buena fracción de la energía transmitida simplemente se disipó en los cables en forma de calor de acuerdo con la ley de Joule-Lenz. Al mismo tiempo, la compañía de Edison ni siquiera pensó en abandonar su estándar de 110 voltios.

Con la invención en 1883 por Nikola Tesla (y en Rusia - Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolskysiguiendo Tesla) de un motor de inducción de CA, comenzó la electrificación generalizada del continente europeo, donde las lámparas incandescentes tenían un filamento metálico, y el voltaje de dicha lámpara debía duplicarse: 220 voltios, que al principio comenzaron a obtenerse mediante la conexión en paralelo de dos líneas de 110 voltios, lo que no era rentable económicamente .

Entonces, 220 voltios de corriente alterna aparecieron en Berlín de inmediato, tan pronto como la ciudad comenzó a electrificarse a gran escala, y como resultado las pérdidas de energía durante la transmisión disminuyeron cuatro veces. No comenzaron a aumentar el voltaje aún más, ya que esto no sería seguro para los humanos.

En los Estados Unidos de América, el TN-C-S es el sistema de suministro de energía estándar en la actualidad. En el sistema TN-C-S, la subestación transformadora tiene una conexión directa de las partes conductoras con la tierra y un neutro firmemente conectado a tierra. Vea más sobre esto aquí - Los principios de operación de los sistemas de puesta a tierra para edificios TN-C y TN-C-S.

Para garantizar la comunicación en el sitio de la subestación transformadora: la entrada al edificio, se utiliza un conductor de trabajo (N) y de protección (PE) de cero combinado que acepta la designación PEN. El voltaje monofásico aquí es ahora de 120/240 voltios, lo proporciona un transformador reductor con un terminal central conectado a tierra.

La frecuencia de CA generalmente aceptada en los Estados Unidos en este momento es de 60 Hz, lo que teóricamente permite que se use menos cobre y hierro en los transformadores y motores de lo que sería necesario a una frecuencia de 50 Hz.

Sin embargo, con respecto al valor promedio cercano a los 110 voltios históricos, en los Estados Unidos probablemente permaneció como un tributo a Edison, se construyeron demasiadas líneas eléctricas de 110 voltios durante su gloria. Por otro lado, 110 voltios es más seguro para los humanos que 220 voltios. ¿Qué no es un plus a favor de los Estados Unidos?

En comparación con los Estados Unidos, en Europa y en Rusia, con la introducción generalizada de las redes de CA, el estándar de 220 voltios apareció de inmediato. Después de la guerra en la URSS, los transformadores en todo el país fueron reemplazados por otros nuevos, se instalaron inmediatamente con un voltaje de salida de 220 voltios en lugar de los antiguos 110-127 voltios.En la URSS, los científicos alemanes que participaron en la electrificación del país participaron en la elección del voltaje estándar.

Entonces sucedió "220 voltios con una frecuencia de 50 Hz" en la Unión Soviética, y luego en Rusia y los países de la CEI. Hoy en Europa, el voltaje estándar es de 230 voltios 50 Hz, en Rusia es en realidad el mismo, pero oficialmente este valor ha sido regulado para Rusia después de los años 90 por el siguiente documento: GOST 29322-2014.

Vea también en nuestro sitio web: ¿Por qué se elige el estándar de frecuencia de 50 hertz en la industria de la energía eléctrica?