HIRDETÉS BEZÁRÁS

Miért a fázist földelik az USA-ban, és nem a nullát? Furcsa amerikai feszültségstandardok: 120, 208, 240, 277 és 480 Volt, 60 Hz frekvenciával.

Meghökkentő különbségek az amerikai és az európai elektromos hálózatok között.

    Az amerikaiaknak rengeteg saját szabványuk és megközelítésük van az építkezés terén, amelyek jelentősen eltérnek az európaiaktól. Vegyük például a konzervativizmust a családi házak építésében. Szinte az összes vidéki építkezésük könnyűszerkezetes. Még a pórusbeton sem tudott gyökeret verni náluk, bár voltak próbálkozások.

    HIRDETÉS

    Nagyon eltérő az energetikájuk is, a saját feszültség- és frekvenciaszabványaikkal. A hálózati feszültség frekvenciája 60 Hz, míg nálunk 50 Hz. És több feszültségszabványuk is van: 120, 208, 240, 277 és 480 Volt. A 480 V-os hálózatban nem a nullvezetőt, hanem a fázisvezetőt földelik. Miért van ez így, és van-e ebben értelem? Nézzük meg közelebbről.

    120V, 240V, 480V, amerikai szabványok, elektromos biztonság, elektromos hálózat, építkezés, európai szabványok, feszültség, földelés, frekvencia, kábelezés, könnyűszerkezetes házak, NEC, Nikola Tesla, Thomas Edison, transzformátorok

    Először is nézzük meg, miért választották az elektromos hálózatokhoz a 60 Hz-es szabványt? A következő információk hallhatók:

    • Az időbeli mennyiségek kiszámításának kényelme. Az amerikaiak egyszerűbbnek találták a 60 Hz-es frekvenciát az egy perchez (60 másodperc) kötni, ami leegyszerűsítette a váltakozó áram időbeli paramétereinek kiszámítását. Ez N. Tesla munkásságának hatása volt. Van olyan vélemény, hogy ő javasolta a 60 Hz-es frekvenciát, mivel az harmonikusan illeszkedett a megszokott időmérő rendszerbe.
    • Műszaki előnyök. A magasabb frekvencia használata lehetővé teszi valamivel kisebb méretű transzformátorok alkalmazását. A transzformátorok méretének csökkentése érdekében a repülőgépekben általában 400 Hz-et használnak.
    • Gazdasági megfontolások. A 60 Hz-es frekvencia elfogadását az a törekvés is motiválhatta, hogy az amerikai elektromos készülékek gyártói megtarthassák a piacot, és ne engedjék be az európai elektromos eszközöket.

    És mi a helyzet a feszültséggel? Mi indokolja a 120, 208, 240, 277 és 480 Volt választását a hálózataikban?

    120V, 240V, 480V, amerikai szabványok, elektromos biztonság, elektromos hálózat, építkezés, európai szabványok, feszültség, földelés, frekvencia, kábelezés, könnyűszerkezetes házak, NEC, Nikola Tesla, Thomas Edison, transzformátorok

    A leléptető transzformátortól induló vezeték háromvezetékes, 120/240 Voltos hálózat. Így minden amerikai házba három vezeték érkezik: egy nulla és két fázis. A 120 Volt feszültség az egyik fázis és a nulla vezeték között a kis teljesítményű elektromos eszközök számára van fenntartva, míg a két fázis között 240 Volt a feszültség, ami a nagyobb teljesítményű készülékek, például villanytűzhelyek, légkondicionálók, fűtési rendszerek stb. működtetéséhez szükséges.

    Az elektromos hálózatok története az Egyesült Államokban az egyenárammal kezdődött. Ezt a technológiát Thomas Edison vezette be. Három vezetéket használtak: nullát, pozitívat és negatívat. A 100 V-os feszültséget kísérleti úton határozták meg. Ez a feszültség optimális volt a szénszálas izzólámpák működtetéséhez.

    HIRDETÉS

    De a feszültséget 110 V-ra emelték – Edison 10%-ot hozzáadott a hálózati veszteségek kompenzálására.

    Európában 1883 után áttértek a fémszálas (szénszál helyett) izzólámpákra, amelyekhez körülbelül 220 V feszültség kellett.

    Az 1960-as évek elejéig a Szovjetunióban is a 100-127 Voltos feszültségszabványt használták. Azonban a lakossági elektromos készülékek számának növekedésével az energiahálózatok túlterheltté váltak. A probléma megoldása: vagy növelni kell a vezetékek keresztmetszetét, vagy 220 Voltra kell emelni a feszültséget az elektromos hálózatokban. A második megoldást választották, áttérve az európai feszültségszabványra.

    Később az Egyesült Államokban rájöttek, hogy Nikola Tesla váltakozó áramú rendszere kényelmesebb. Ez transzformálható és kisebb veszteséggel továbbítható. Így jelentek meg a modern rendszerek, köztük a szétválasztott nullpontú rendszer is. De a feszültségszabványt 120 V-ra emelték (a nulla és a fázisvezető között).

    Nem az Egyesült Államok az egyetlen ország, ahol 120 V a hálózati feszültség.

    120V, 240V, 480V, amerikai szabványok, elektromos biztonság, elektromos hálózat, építkezés, európai szabványok, feszültség, földelés, frekvencia, kábelezés, könnyűszerkezetes házak, NEC, Nikola Tesla, Thomas Edison, transzformátorok

    De az Egyesült Államokban más szabványok is vannak.

    208 Volt

    A rendszerükben a fogyasztóhoz két fázis (a három lehetségesből) és a nullvezeték érkezik. A fázisok közötti eltolódás azonban nem 180, hanem 120 fok. Ezért a fázisok közötti feszültség 208 V (120 x √3 = 207,85 Volt).

    120V, 240V, 480V, amerikai szabványok, elektromos biztonság, elektromos hálózat, építkezés, európai szabványok, feszültség, földelés, frekvencia, kábelezés, könnyűszerkezetes házak, NEC, Nikola Tesla, Thomas Edison, transzformátorok
    HIRDETÉS

    ​240 Volt

    A nagyobb teljesítményű elektromos készülékek, például a háztartási gépek, fűtőberendezések, bojlerek, ruhaszárítók, légkondicionálók és elektromos autók töltőállomásai két fázisvezetőhöz csatlakoznak. A terhelés teljesítménye ugyanaz, de az áram a felére csökken. Ennek eredményeként kisebb keresztmetszetű vezetők is használhatók, mintha a berendezés 120 V-os hálózatról működne.

    Az Egyesült Államokban gyakran láthatsz 240 V-ot szolgáltató transzformátorokat az oszlopokon a házak közelében. Minél közelebb van a transzformátor, annál kisebbek a veszteségek.

    120V, 240V, 480V, amerikai szabványok, elektromos biztonság, elektromos hálózat, építkezés, európai szabványok, feszültség, földelés, frekvencia, kábelezés, könnyűszerkezetes házak, NEC, Nikola Tesla, Thomas Edison, transzformátorok

    ​277 és 480 Volt

    120V, 240V, 480V, amerikai szabványok, elektromos biztonság, elektromos hálózat, építkezés, európai szabványok, feszültség, földelés, frekvencia, kábelezés, könnyűszerkezetes házak, NEC, Nikola Tesla, Thomas Edison, transzformátorok

    A legnagyobb teljesítményű fogyasztók számára az Egyesült Államokban 480 V-os háromfázisú feszültséget használnak. Például olyan berendezésekhez, mint a targoncák és elektromos autók töltői, valamint az ipari gépek. Ez lehetővé teszi kisebb keresztmetszetű vezetékek használatát, és az áram egyenletesen eloszlik az egyes fázisokban.

    Egy ilyen hálózatban a fázis és a nulla közötti feszültség 277 V váltakozó áram (480 V osztva a 3 négyzetgyökével). Ezt a feszültséget az Egyesült Államokban nagy elektromos rendszerek (fűtés, szellőzés és légkondicionálás) táplálására használják. A 277 V 120 V helyett történő alkalmazása a lámpatestek által felvett áram 50%-nál nagyobb mértékű csökkentését eredményezi. Ez lehetővé teszi kisebb keresztmetszetű vezetékek használatát, ami csökkenti a súlyukat és ezáltal az elektromos vezetékek költségét is.

    A 277 V-os feszültségszabvány a 2000-es évek elejétől kezdett elterjedni az Egyesült Államokban a LED-es világítás megjelenésével.

    Az Egyesült Államokban a 480 V-os elektromos hálózat egyik fázisát földelik a nulla földelése helyett. Ez a megoldás a tűzvédelem javítását és a vezetékek szigetelésének öngyulladásának valószínűségének csökkentését célozza a hálózat túlterhelése esetén. Nézd meg a kapcsolási rajzot.

    120V, 240V, 480V, amerikai szabványok, elektromos biztonság, elektromos hálózat, építkezés, európai szabványok, feszültség, földelés, frekvencia, kábelezés, könnyűszerkezetes házak, NEC, Nikola Tesla, Thomas Edison, transzformátorok

    Ha a 120 V-os hálózatukban a nulla van földelve, akkor a 480 V-os hálózatban nincs nulla. A biztonság érdekében rövidzárlat esetén feltétlenül szükség van földelésre. Fogják és földelik az egyik fázist. A rendszer neve: Corner Grounded Delta System (a háromszög egyik sarkának földelése).

    120V, 240V, 480V, amerikai szabványok, elektromos biztonság, elektromos hálózat, építkezés, európai szabványok, feszültség, földelés, frekvencia, kábelezés, könnyűszerkezetes házak, NEC, Nikola Tesla, Thomas Edison, transzformátorok
    HIRDETÉS

    A fázisvezető egyben védővezető is. Egyrészt ennek a rendszernek nem szabadna működnie, de mégis működik, és széles körben alkalmazzák az Egyesült Államokban. De ha egy másik fázisvezető elszakad, az áram a földön keresztül a kapcsolószekrény vagy a készülék házára folyik. A ház és a földdel való csatlakozás felmelegszik.

    Ezt a földelt fázisvezetővel rendelkező rendszert a vasúti DPD rendszerben és nálunk is használják (a síneken lévő feszültség).

    Mi értelme van ennek a sok feszültségszabványnak? Az amerikaiak próbálnak spórolni. Minél magasabb a feszültség, annál vékonyabbak a vezetékek, annál kisebb a költségük. Másrészt viszont ez zavart okoz az egyszerű fogyasztóknál. Bár az egyszerű polgároknak ott engedély nélkül tilos önállóan szerelniük és javítaniuk a vezetékeket. Ellentétben a mi „barkácsolásunkkal”. Nálunk nagyobb a szabadság még a házépítés terén is, mint az Egyesült Államokban. Ott, hogy engedélyt kapj az önálló építkezésre, az évekbe is beletelhet.

    És még egy érdekes tény az amerikai vezetékekről.

    A helyi Nemzeti Elektromos Szabályzat (NEC) előírásai szerint a szabványos földelő vezeték mindig további szigetelés nélkül készül.

    120V, 240V, 480V, amerikai szabványok, elektromos biztonság, elektromos hálózat, építkezés, európai szabványok, feszültség, földelés, frekvencia, kábelezés, könnyűszerkezetes házak, NEC, Nikola Tesla, Thomas Edison, transzformátorok
    NM „No Metall” kábel

    Ezt az áramvezető eret Protective Earth (PE)-nek vagy földelő vezetéknek nevezik. Ezeknek a kábeleknek nem kell égésgátló védőcsövet használniuk, mivel a szerkezetükben már van egy speciális védőréteg. Ez a réteg kartonból készül, amelyet égésgátló anyagokkal impregnálnak.

    Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy a védőberendezések gyorsabban működjenek a fázis sérülése vagy a kábel sérülése esetén, mivel a védőkapcsolók vagy a FI-relék kisebb késleltetéssel reagálnak a vezetők közötti rövidzárlatra, ami a földelő vezeték szigetelésének kiégésével függ össze.

    Ez megbízhatóbb védelmet nyújt az elektromos rendszer számára, és minimalizálja a vezetékek túlmelegedésével vagy sérülésével kapcsolatos kockázatokat, ami végső soron növeli az elektromos energia használatának biztonságát.

    A BEJEGYZÉS A HIRDETÉS ALATTI GOMBBAL FOLYTATÓDIK

Beszélgetés indítása

Jelentkezz be!

Tipp: a felhasználók képet is csatolhatnak a hozzászólásaikhoz!

    Iratkozz fel a hírlevelünkre,

    hogy elküldhessük neked a legjobb cikkeinket

    *heti egy e-mailt fogunk küldeni