Валерий Яковлев Грандмастер

Зачем нам дома 220 вольт?

Странный вопрос — скажете вы. Как же без электричества? При таком количестве электроприборов и электроники. А я и не говорю об электричестве вообще. Речь идёт о переменном токе напряжением 220 вольт и частотой 50 герц в розетках у нас дома. Например, современный автомобиль не меньше квартиры напичкан электроникой и электротехникой. Но всё у него, даже пылесос, кофеварка, холодильник питаются постоянным током с напряжением 12 вольт. И ничего!

А дома мы вынуждены с большими потерями преобразовывать ток из электрической розетки в необходимый для питания домашней электроники низковольтный постоянный ток. Потрогайте зарядное устройство мобильного телефона во время работы. Оно тёплое. Значит, теряется гораздо больше энергии, чем идёт непосредственно на зарядку батареи телефона. Что бы вы сказали, если бы обменный пункт валюты брал в качестве комиссии половину обмениваемой суммы? А ведь блоки питания телевизоров, компьютеров, радиоприёмников и прочей аппаратуры именно это и делают!

Было бы гораздо выгоднее, если бы дома в розетках сразу, как в автомобилях, был постоянный ток напряжением 12 вольт. И безопаснее. А кухонная плита и техника, спросите вы, а осветительные лампы? Или стиральная машина? Но автомобильный опыт показывает, что их можно сконструировать и на питание от 12 В. И это никак не скажется на их рабочих характеристиках. Наоборот, они станут безопаснее. Просто сейчас они рассчитаны на то, что у нас есть дома. А вся электронная техника просто станет без блоков питания дешевле — они не только потребляют дополнительную электроэнергию, но и сами составляют часть цены.

Так откуда же в наших розетках взялось высокое напряжение и переменный ток? Тем более, что первый источник — вольтов столб — давал постоянный ток. Дело в том, что переменный ток высокого напряжения выгоднее передавать на большие расстояния по линиям электропередач. Чем больший ток идёт по проводу, тем больше потери из-за его нагревания. Всем со школы известна формула, что электрическая мощность равна произведению величины тока на величину напряжения. Из неё следует, что чем выше напряжение, тем меньший ток требуется для передачи той же самой мощности. Напряжения ЛЭП достигают сотен тысяч вольт. А для повышения напряжения, а затем обратного понижения используются трансформаторы, требующие переменного тока.

А почему конечное напряжение 220 В или 110 в некоторых странах? Именно до этих величин оно понижается на районных подстанциях и затем распределяется по домам. Ещё 50 лет назад единственной электроникой в наших домах были ламповые радиоприёмник и телевизор. Для их питания требовались как раз примерно такие напряжения. Сейчас же число последних применяемых радиоламп — электронных трубок телевизоров и мониторов компьютеров стремительно сокращается. Самое время подумать о переводе электросетей на постоянный ток низкого напряжения. Да, толщину электропроводов придётся увеличить, но это многократно окупится сокращением потерь на преобразование электроэнергии и повышением электробезопасности.

Для начала можно иметь один низковольтный преобразователь на квартиру с разводкой по комнатам параллельно старой электропроводке. По стоимости он не превысит имеющиеся сейчас устройства защитного отключения. А последние уже не понадобятся при безопасном напряжении. Потом можно дойти и до замены имеющихся трансформаторных подстанций. Чем крупнее преобразователь — тем он экономичнее. Дело это не простое по многим причинам. Но думать об этом надо начинать уже сейчас!

Обновлено 26.02.2008
Статья размещена на сайте 24.01.2008

Комментарии (38):

Чтобы оставить комментарий зарегистрируйтесь или войдите на сайт

Войти через социальные сети:

  • Дмитрий Елисеев Мастер 3 июля 2013 в 15:00 отредактирован 3 июля 2013 в 15:04

    Вспомнил про эту статью, когда заинтересовался гелиоэнергетикой.

    Прикол в том, что солнечные батареи и их буферные аккумуляторы дают на выходе... как раз те самые 12 вольт (бывает правда еще 24 и 48). И поскольку альтернативная энергетика становится все более популярной (не у нас, в Европе), бытовая техника на 12В тоже начинает появляться. От освещения (светодиодные и энергосберегающие лампы) и даже до небольших холодильников или микроволновок.

    Понятно что в основном это актуально лишь для не сильно потребляющих приборов, но тем не менее, для ряда применений низковольтная сеть вполне имеет право на жизнь (разумеется о фенах и тостерах речь не идет, а вот освещение-ноутбук-ТВ в принципе без проблем).

  • Андрей Бакаев Андрей Бакаев Читатель 8 января 2009 в 21:13 отредактирован 8 января 2009 в 21:17

    Что-то наивное есть! И доля правды тоже есть. Но только отчасти. Твердая тройка.
    Для начала можно иметь один низковольтный преобразователь на квартиру с разводкой по комнатам параллельно старой электропроводке. Это самая правильная мысль - иначе пришлось бы выкинуть всю бытовую технику (как недавно пришлось выкинуть старый пылесос и полотёр на 127 В)

    Низкое напряжение безопасно, но черезвычайно трудно в передаче и преобразовании - большой ток, большая степень потерь при преобразовании и выпрямлении (на открытом полупроводниковом диоде при таких токах падает напряжение 0,5-0,8 В. Ощутите разницу при падении их при 220 В и при 12 В)
    Согласен. Постоянку удобнее запасать - двеннадцативольтовый аккумулятор можно купить в любом компьютерном или автомагазине.
    Понижать ее с высоким КПД (80%) тоже можно имульсной индуктивно-емкостной схемой (как это делают для питания современных процессоров от 12 В).

    По стоимости он не превысит имеющиеся сейчас устройства защитного отключения. А последние уже не понадобятся при безопасном напряжении.- Это неверно, так как УЗО стоит столько же, сколько 10 метров провода 1,5 квадрата (хватит ли толщины жил и длины проводки на 12 В?)

    Давайте уже использовать не 12 В, а промышленный стандарт - 24 В. Это также безопасно, но снижает ток в 2 раза и снижает потери.

    Вабще дополнение проводки 12 В считаю утопической - лучше за старой вовремя следить и оснастить её третьим проводом и поставить УЗО и современные автоматы (при двухпроводе УЗО неэффективно). Много ли домов сейчас имеют заземление (не зануление). По нормам ПУЭ это запрещено. Давайте для собственной безопасности следовать существующим стандартам и нормам, а не придумывать новых!

    Оценка статьи: 3

  • Олег Скрыта Читатель 8 сентября 2008 в 12:21 отредактирован 21 мая 2018 в 19:05
  • Денис Калиостро Читатель 24 июня 2008 в 09:36 отредактирован 22 мая 2018 в 18:22
    Полный бред.

    Все люди как люди, одни мы ПИОНЭРЫ!
    Не несите ахинею, уважаемый автор!

  • Юрий Чуркин Читатель 26 февраля 2008 в 21:53 отредактирован 20 мая 2018 в 18:51

    Я спешу посмеяться над всем! Иначе мне пришлось бы заплакать! (Чаплин)
    Греется транс из-за токов Фуко! Он ссостоит из пластин а не из цельного металла! В школе нужно было учиться! В зарядке нет транса (есть искл)! ТУПО стоят резисторы!!! В бытовой аппаратуре импульсные БП(частоты тысячи Герц) И что за слова "со своей колокольни" Это же основы!!!!!
    Давайте говорить о том в чём разбираемся!
    "Эликтрик"

  • компьютеров стремительно - пропущено тире, имхо.

    Не так давно общался с человеком, не по наслышке знакомым с электричеством (он главный энергетик солидного предприятия, прошел путь от простого электрика).
    Так вот он тоже рассказывал о том, что постоянный ток гораздо выгоднее во многих отношениях, приводил свои расчеты и т.п. И сожалел, что вся инфраструктура настолько завязана на переменный ток, что изменить что-то почти нереально.
    Это как та история про лошадиную задницу и космический корабль.

    • Энергетически, возможно постоянный ток и выгоднее (опять же, предприятие предприятию рознь, а стандарт один на всех), а вот по экономическим соображениям (например по стоимости силовых преобразователей) безоговорочно выгоднее переменный.

      Оценка статьи: 1

      • Постоянка выгоднее в транспортировке, но основная задача - преобразование в нужные значения. Вот когда будут дешовые ключи большой мощности и с высоким КПД..... Сейчас дальше сварочных инверторов до 300А (с батареей параллельно включенных ключей) дело не пошло..

        Несколько отошли от темы. Дальше дофантазируем до плазменных шнуров и силовых оптических линий.

        • Какое напряжение должно быть в розетке?

          Если продумывать электрическую сеть под свои вкусы то :

          - я бы отказался от напряжения 220В в пользу 110В, как более безопасного.
          -мощные электроприборы лучше запитывать от 380В
          -в помещениях с повышенной влажностью-36В и менее
          -для приборов с повышенной чувствительностью к качеству сети и перебоям энергии - система бесперебойного питания. Так промышленные объекты и проектируются, ну и некоторые коттеджи тоже... -))).

  • И всё-таки вопрос..

    А каким по напряжению должен быть ток в сети .... ну, жилой 9-этажки, например. И почему всё-таки 110 и 220? Не 180 и 280 или 200 и 300? Будьте любезны....

    • Ух, как закручен вопрос "каким по напряжению должен быть ток"....
      Понятно, что 220В - это фаза от линейного 380В, точно так же, как 127В от 220В. Тогда логичный вопрос Константина об 240В в Австралии и 110В в Штатах - у них тоже есть трехфазка (415В и 190В соответственно)?

      А вообще не покидает ощущение, что автор Валерий Яковлев своими статьями ставит над нами какой-то психологический эксперимент - тут на форуме много психологов. Я не против, лишь бы не было войны.

    • Кстати, заинтригованный заголовком я, собственно, и полез статью читать. Признаться, я, как человек с высшим электротехническим образованием, этого не знаю. К сожалению, статья на этот вопрос света не пролила.

      Конкретно в жилой 9-этажке напряжение в сети должно быть стандартным (фазное напряжение 220 +-10% вольт, частота 50 +-1 герц).

      По поводу 110 и 220. 110, насколько я понимаю, в России никогда не было. Было 127. Впоследствие линейное (между фазами) напряжение заменили фазным (между фазой и нулём), получилось 220. В современных бытовых сетях линейное напряжение (равно фазному, умноженному на корень из 3-х) 380 вольт. В промышленности такие напряжения практически не используются. Наиболее распространённое до недавнего времени было 660 вольт, сейчас от него отказываются в пользу 1000 вольт (заметьте, в сторону увеличения!).

      Оценка статьи: 1

      • "В промышленности такие напряжения (220 и 380) практически не используются "

        Ну эт Вы милостивый государь перегибаете
        Я то как-раз в промышленности работаю.

        "Ну, по поводу проводов как раз всё красиво - стены греются, воздух греется, так что всё ОК."

        Так стены греются - половина (или четверть?) тепла уходит соседу (за мой счет)

        Оценка статьи: 1

  • А мне понравилось. Автор поднял проблему и порассуждал так, как видит ее сам. Электрики видят ее со своей привычной колокольни, то, что имеют, о том и думают. По-моему, главная мысль -это подумать о принципиально новых подходах к энергопотребляемым приборам, их конструкциям и энергообеспечению. Поэтому электрически, подкованные, и всполошились за нападки на их привычные устои.
    Вопрос умным специалистам.
    А отчего адаптеры так сильно нагреваются, и почему кассирша и они по одному принципу нагреваются, и что делать, чтобы они(приборы) не нагревались???

    Оценка статьи: 5

    • А китайские они, потому и греются! Адаптер в магазине стоит в пределах 100 рублей, значит его себестоимость рублей 20. Что вы хотите за такие деньги? Поэтому там тупо стоят резисторы, гасящие излишек напряжение и нагревающиеся за счет этого. Зато дешево, габариты и вес маленькие. На 0,01 кВт-час, идущих на зарядку, проще еще столько же потерять, чем сделать зарядное устройство стоимостью в полторы тысячи рублей и весов в пару кило. Да, оно сэкономит вам эти 0,01 кВт-час, но потратит их на работу своей схемы (раз в десять больше). И не купите вы такой зарядник. Так что его КПД в 10-20% вполне оправдан.
      А промышленные преобразователи имеют потери всего в единицы процентов. И перевод на постоянный ток проблем не решит.

      Оценка статьи: 3

    • Проблему автор, конечно, поднял. Только вот видит он её, действительно, только сам. Электрики только потому и видят её со своей привычной колокольни, что такой подход вовсе не принципиально новый, а давным-давно пройденный. Были уже сети постоянного тока, и другие напряжения тоже были.

      Адаптеры сильно нагреваются, как верно заметил автор статьи, из-за низкого КПД. Нагрев - это как раз и есть потери. Но, во-первых, греются, как правило, трансформаторные преобразователи, современные импульсные практически не греются и обладают КПД, превышающим 90%. Во-вторых, чем меньше трансформатор, тем сложнее повысить КПД. У больших силовых трансформаторов КПД достаточно велик.

      что делать, чтобы они(приборы) не нагревались?
      Правильный ответ - ничего! Закон Джоуля-Ленца, однако... Кстати, про единственный электроприбор с КПД, равным ста процентам можете почитать у меня, здесь.

      А вообще, что касается напряжений, частот и потерь - люди (профессиональные электрики) не дураки, думают об этом. И придумывают, технологии на месте не стоят. И современные электросети разрабатываются обязательно с учётом всех факторов, в том числе потерь.

      Оценка статьи: 1

      • "Кстати, про единственный электроприбор с КПД, равным ста процентам можете почитать у меня, здесь."

        Кстати, давно, уже в другом споре я тоже хотел как-то привести этот пример.
        Да передумал. Чуть-чуть, но не 100% КПД обогревателя.
        Часть энергии излучается в пространство (на частоте 50Гц), часть рассеивается в надсистеме (провода в стене, от счетчика до розетки).

        Оценка статьи: 1

        • Ну, по поводу проводов как раз всё красиво - стены греются, воздух греется, так что всё ОК.
          По поводу электромагнитных потерь - да, они есть, часть их уходит за пределы помещения. Но, в конце концов, электромагнитные волны и тепловое излучение, вообще говоря, одно и то же (разница только в частотах), так что эти потери уже проблема помещения, а не аппарата.

          Оценка статьи: 1

    • Чтобы они не нагревались, их можно не включать.
      PS: Ну греются они и греются не вижу повода для беспокойства
      PS2: А что бы кассирша не грелась(не перегревалась) нужно обратиться к врачу

      • Да, колы легче ставить, чем вразумительно ответить, тем более, что про кассиршу желательно дождаться ответа от Сергея Карамышева. Он ее , любезную как альтернативу адаптеру извлек.

        Оценка статьи: 5

        • "Потрогайте зарядное устройство мобильного телефона во время работы. Оно тёплое. Значит, теряется гораздо больше энергии, чем идёт непосредственно на зарядку батареи телефона. Что бы вы сказали, если бы
          обменный пункт валюты брал в качестве комиссии половину обмениваемой суммы?"

          Извлек как пример обоснованности рассуждений аффтара ("Грандмастера" между прочим).
          Если кассирша теплая, значит при обмене валюты она забирает себе в качестве комиссионных гораздо больше половины обмениваемой суммы

          Принципально новых подходов - не вижу. По поводу спора переменный ток против постоянного и компромииса по напряжению между экономикой и безопасностью спорили еще Тесла с Эдисоном век назад

          Про неоходимую толщину проводов электрики уже все написали - учите закон Ома.

          Оценка статьи: 1

          • учите закон Ома
            Только не Ома, наверное, а Джоуля-Ленца?

            Моё в тему.

            И, кстати, по температуре адаптера нельзя сделать вообще никакого предположения о том, сколько энергии идёт на зарядку, а сколько теряется. Слишком много сопутствующих факторов - от теплоёмкости адаптера до количества химической энергии, запасаемой аккумулятором.

            Оценка статьи: 1

  • КПД обычной лампочки накаливания составляет три(!) процента. Так что на одних только экономичных лампочках можно больше сэкономить

  • Любой электронщик скажет, что для электронных ключей лучше коммутировать высокое напряжения, чем сильный ток. По-этому сейчас в БП, где есть APFC, напряжение вообще поднимают где-то до 300В, а затем - в нужные 12/5 и т.д., но с большим током. А постоянка или переменка - думаю, это сейчас с современными импульсными преобразователями можно получать определенные бытовые значения (промышленные - не всегда), а раньше самым дешевым и эффективным (а том числе - не боящемся кратковременных перегрузок) преобразователем был трансформатор.

    • КОЛ, однако , аффтару!
      За что именно, тут электрики уже написали.

      "Потрогайте зарядное устройство мобильного телефона во время работы. Оно тёплое. Значит, теряется гораздо больше энергии, чем идёт непосредственно на зарядку батареи телефона. Что бы вы сказали, если бы
      обменный пункт валюты брал в качестве комиссии половину обмениваемой суммы? А ведь блоки питания телевизоров, компьютеров, радиоприёмников и прочей аппаратуры именно это и делают! "

      Эт, шедевр!
      Потрогайте кассиршу обменника, во время работы! Она же теплая! А следовательно... далее по тексту


      А вообще-то уже симптомы налицо! То про воду, теперь про электричество...

      "Школа жизни" вообще-то позиционируется, как "гламурный электорнный журнал".

      И как во всем гламуре, требования к аффтарам падают "ниже плинтуса"
      Может пора уже главному вредактору завести службу рецензентов.
      С выплатой последним гонорара, за счет подобных аффтаров?

      Оценка статьи: 1

  • Очень и очень странно слышать такие слова от физика, кандидата физико-математических наук.

    Оценка статьи: 1

  • Да.......... давно я такого бреда не слышал!!! Спасибо, рассмешили!
    P.S. Я с Вами себя таким умным чувствую! Гы Гы (у меня образование ПТУ-электрик)

  • А что делать, если ток 180, и back-ups даже не включается?! Читала, что низкие напряжение для компа опаснее. Или вообще перепады напряжения? У моей подруги так блок питания в компе сгорел. Хотя, может, все случайно совпало? Но с тех под она комп только с back-ups включает.

    Оценка статьи: 5

    • Наташа - если напряжение 180 (у меня по вчерам раньше было 168-170В)
      1) ТВ, ДВД и прочую электронику брать с автовольтажом (от 110В)
      2) В компе поменять БП на современный с APFC (от 110В) и отказаться от УПСа - в паре с таким БП могут сгореть оба.
      3) Брать холодильник под такие напряжения (уже такие видел) или через мощный стабилизатор.
      4) СВЧ наже 210В прктически не греет (китайцы паразиты, не могут нормальные БП для СВЧ сделать).
      5) Лампочки использовать энергосберегающие - они не такие чувствительные к напряжению, правда могут перегорать.
      6) Обратиться наконец в соотв. службы - у нас на участке от трансф. будки до столба у подземного кабеля была, как позже выяснилось, повреждена изоляция - хорошо, что никто не пострадал.

  • Пасибки, подумакю над вашим советом, когда соберусь электрифицировать свой Замок. У нас там счас есть электроприборы, но не в быту, а научные - резонатор Гельмгольца, аппарат Румкорфа... А так всё на дровах делаем - и еду готовим, и воду для мытья греем. А освещаем свечами. Ну ещё лампы есть ацетиленовые...

    Оценка статьи: 5

    • Из серии вопросов блондинки. Чего ни крутите. Больше 20 лет живу на 110. В электрике ни хрена не понимаю, лишь бы светило, грело, дуло, вертело. А счета приходят дурные совершенно. Где бы подешевше? Вот так скоро до дров дойду вправду: камин лень мыть-пылесосить. Немного не понимаю, почему мы, США, сидим на 110, а Европа на 220, зачем нам эти адапторы, чарджеры. Тут-то кака собака зарыта?

  • Я бы например с удовольствием перешел на 110 вольт как в штатах, вилка у американцев раза в два меньше чем у нас и розетки намного безопаснее. Но в масштабах страны - это нереально я считаю, хотя с большим горизонтом такая универсальность окупится в разы.

    Что касается статьи, постоянное напряжение на 12 вольт - это конечно перебор.
    Но вот почему именно 110 или 220?
    Я так понял: маленькое напряжение - теряем на цене проводов, большое - теряем в цене и кпд трансформатора. Так сколько хорошо, 170, 60? Кто-нибудь считал?

  • Круто, кто-то уже две единицы прикрутил. По мне, так твердая тройка.

    В машине все просто - расстояния маленькие, провода толстые.

    Дело в том, что переменный ток высокого напряжения выгоднее передавать на большие расстояния по линиям электропередач.
    Дело не в этом, передавать постоянный или переменный - разницы никакой. Есть ЛЭП высокого напряжения на постоянном токе, они даже выгоднее, так как нет потери на излучение.

    Проблема в другом. Переменный ток легко преобразовать - поставил трансформатор и все - получи переменный ток любого напряжения. Трансформатор - штука тяжелая, но экономичная, простая и надежная. А постоянный ток как предлагаете преобразовывать? Понизить еще хоть как-то можно, а вот повысить простыми средствами не получится.

    Кроме того, вы забываете о приборах с электродвигателями, они хотят кушать переменный ток. Двигатели постоянного тока гораздо сложнее по конструкции - в них обязательны коллектор и щетки, которые, к тому же, требуют периодического обслуживания и замены.

    А если немного посчитать...
    Допустим, к коттеджу подходит электрическая линия. Выделенная мощность - 20 кВт (это еще по-божески, бывает и много больше). Согласно ПУЭ диаметр проводов должен быть около 7 мм, это даст сечение 40 кв. мм. Вполне нормально. А если учесть, что можно использовать трехфазный ток, то вообще удобные провода.

    Считаем систему на постоянном токе. Во-первых, о трехфазной системе речи быть не может, так что вся мощность должна идти по одной линии. Если говорить о электробезопасности, то напряжение должно быть не более 42 вольт, а если вспомнить о ваннах и прочих сырых помещениях, то не более 12 вольт. Расчет показывает, что в таком случае диаметр провода должен быть 40 мм!!!

    Представляете, как электрики будут рады тащить такой провод - диаметром с водяной стояк. А ведь его еще как-то гнуть и подсоединять надо!!! Расход материала для проводов увеличивается в 30 раз!!! А изоляция на такой провод? Считаете, что это "многократно окупится" тем, что в компьютере не будет блока питания стоимостью 1000 рублей?
    Кстати, блок питания все равно понадобится, ведь в компьютере напряжение не одно, и проще этот блок не станет.

    Да и мощные электроприборы сделать миниатюрными не получится. Фен потребляет 1 кВт. В шнуре к нему должно быть два провода, каждый диаметром 9 мм. Ваша жена будет таскать фен с таким кабелем? А как его сматывать и где хранить?

    Так что технико-экономическое обоснование не вырисовывается. Утопическая идея. Сотни вольт - это разумный компромис между относительной безопасностью и экономическими соображениями. Лучше подождать передачи энергии без проводов вообще.

    Оценка статьи: 3

    • Ваша жена будет таскать фен с таким кабелем? А как его сматывать и где хранить?

      На стационарные модели перейдем, со стулом, как в парикмахерских) .. а вот к плите эклектической однозначно медные рельсы нужно будет подводить)
      Чем выше частота, тем меньше размеры трансформатора и потери, на чем и основан принцип действия всех современных БП, инверторов. Первоначальные 50\60 герц выпрямляют, генерируют ВЧ, трансформируют в нужное напряжение и опять выпрямляют. Например, китайские зарядки для телефонов уже давно такие, мало весят, не греются и дешевые в цене.