Γιατί οι διαφορετικές χώρες έχουν διαφορετικές τυπικές τάσεις;
Διαφορετικές χώρες έχουν διαφορετικές τυπικές τάσεις λόγω του ανταγωνισμού Edison-Tesla. Ο Έντισον ήθελε να χρησιμοποιήσει ισχύ συνεχούς ρεύματος, ενώ ο Τέσλα πρότεινε τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος. Εναλλασσόμενο ρεύμα κέρδισε στο τέλος, αλλά η τυπική τάση και συχνότητα ήταν διαφορετικές σε διάφορα μέρη του κόσμου. Οι προσπάθειες τυποποίησης της τάσης και της συχνότητας απέτυχαν.
Η ηλεκτρική ενέργεια που χρησιμοποιούμε στα σπίτια, τα γραφεία, τα ξενοδοχεία και οπουδήποτε αλλού προσφέρει ευκολία που γενικά παραβλέπουμε - μέχρι να μετατραπεί σε ταλαιπωρία, φυσικά. Όπως, για παράδειγμα, εάν είστε ιπποδρομητής του πλανήτη, πρέπει να έχετε συνειδητοποιήσει ότι είναι τεράστια ταλαιπωρία να διατηρείτε μια ποικιλία από προσαρμογείς, μετατροπείς και μετασχηματιστές μόνο και μόνο για να βεβαιωθείτε ότι μπορείτε να εξαγάγετε χυμό από την ποικιλία των βυσμάτων στο εξωτερικό!
Όσο περισσότερο εξετάζετε αυτούς τους διαφορετικούς τύπους βυσμάτων, τόσο πιο ανόητα φαίνονται όλα. Εάν αγοράσατε φορτιστή από ένα κατάστημα στην Ουάσιγκτον, δεν θα μπορείτε να τον χρησιμοποιήσετε όταν προσγειωθείτε στο Παρίσι. Και αν αγοράσετε ένα άλλο από ένα αεροδρόμιο στο Παρίσι και πετάξετε την επόμενη μέρα για Λονδίνο, θα γίνει και πάλι άχρηστο στο Λονδίνο! Αυτό είναι μια ταλαιπωρία για τα βύσματα, αλλά η μεγαλύτερη ταλαιπωρία αφορά την τάση, καθώς και τη συχνότητα, σε κάποιο βαθμό. Ακόμα κι αν έχετε ένα συμβατό βύσμα, αλλά η παρεχόμενη τάση και συχνότητα είναι διαφορετική, τότε γίνεται επικίνδυνο. Το χειρότερο από όλα θα ήταν να σβήσετε τον προσαρμογέα σας και τη συνδεδεμένη συσκευή.
Λεζάντα:Κάηκε το βύσμα με την τοποθέτηση σε λανθασμένη πρίζα (διαφορετικής ονομαστικής τάσης) (Photo Credit :Kira_Yan/Shutterstock)
Γιατί λοιπόν έχουμε διαφορετικά επίπεδα τροφοδοτούμενης τάσης και συχνότητας σε διαφορετικά σημεία; Λοιπόν, για να κατανοήσουμε αυτήν την ασυμφωνία, πρέπει να ανατρέξουμε στη φυσική του ηλεκτρισμού και στη συνέχεια να κάνουμε μια βαθιά βουτιά στην ιστορία για να ξετυλίξουμε το μυστήριο των διάφορων παρεχόμενων τάσεων σε όλο τον κόσμο!
Βασικά στοιχεία της ηλεκτρικής ενέργειας
Η ηλεκτρική ενέργεια που τροφοδοτεί τα σπίτια μας διατίθεται βασικά σε δύο τύπους:DC (συνεχές ρεύμα) και AC (εναλλασσόμενο ρεύμα). Το συνεχές ρεύμα είναι σταθερό ρεύμα μονής κατεύθυνσης, ενώ το εναλλασσόμενο ρεύμα είναι αμφίδρομο που αλλάζει την κατεύθυνση και την έντασή του περιοδικά. Το πόσο συχνά συμβαίνει αυτή η αλλαγή αντιπροσωπεύεται από τη συχνότητα. Η διαφορά μεταξύ των δύο εξηγείται πολύ καλά σε αυτό το άρθρο.
Τάση (μετρημένη σε βολτ ) είναι το μέτρο της διαφοράς δυναμικού μεταξύ δύο σημείων σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Για να το θέσουμε σε προοπτική, σκεφτείτε ένα ρεύμα νερού που προέρχεται από μια δεξαμενή νερού. Η ποσότητα του νερού που βγαίνει είναι το ηλεκτρικό φορτίο, η ροή του νερού είναι το ηλεκτρικό ρεύμα και η πίεση στην οποία ρέει το νερό αντιπροσωπεύει την τάση.
Τάση, ρεύμα και αντίσταση:τρεις θεμελιώδεις έννοιες του ηλεκτρισμού που εξηγούνται με μια αναλογία
Για να λειτουργήσει οποιαδήποτε ηλεκτρονική συσκευή (ας πούμε, ένας φορητός υπολογιστής), πρέπει να του παρέχετε ηλεκτρικό ρεύμα. Το ηλεκτρικό ρεύμα αντιπροσωπεύει τον ρυθμό ροής των ηλεκτρονίων μέσω ενός αγωγού. Έτσι, κάθε φορά που συνδέετε τη συσκευή σας σε πρίζα τοίχου και την ανάβετε, δημιουργείται μια διαφορά δυναμικού μεταξύ της πρίζας και του φορτιστή φορητού υπολογιστή, επομένως υπάρχει ροή ρεύματος (διαβάστε ως ηλεκτρισμός ) που τροφοδοτεί τη συνδεδεμένη συσκευή.
Τώρα, αυτή η τιμή της παρεχόμενης τάσης είναι συνήθως εκατοντάδες, αλλά ποικίλλει ανάλογα με τις χώρες. Για παράδειγμα, στις Ηνωμένες Πολιτείες, η τυπική τάση είναι 120 βολτ (στα 60 hertz), ενώ στην Ινδία, είναι περίπου 230 βολτ (στα 50 hertz). άλλες χώρες μπορεί επίσης να έχουν διαφορετική τάση λειτουργίας. Αυτό μας φέρνει στο προφανές ερώτημα:γιατί συμβαίνει αυτό; Η απάντηση βρίσκεται στην ιστορία του ηλεκτρισμού και στις συνέπειες της ανακάλυψής του.
Πώς ο ανταγωνισμός Edison-Tesla οδήγησε στην ανόμοια τιμή τάσης τροφοδοσίας
Ο Τόμας Έντισον εφηύρε τη λάμπα στα τέλη του δέκατου ένατου αιώνα. Όντας οραματιστής επιχειρηματίας, ονειρευόταν να ηλεκτρίσει τη Νέα Υόρκη με τη νέα του εφεύρεση. Η ιδέα του ήταν να βάλει μεταλλικά σύρματα σε στύλους στο δρόμο της πόλης που θα μεταφέρουν συνεχές ρεύμα (DC) στα σπίτια. Ωστόσο, η μεταφορά DC σε μεγάλη απόσταση δεν είναι πρακτικά εφικτή, δεδομένου ότι συμβαίνει μεγάλη απώλεια ενέργειας στα καλώδια λόγω της εσωτερικής τους αντίστασης.
Ο Νίκολας Τέσλα, ένας άλλος μεγάλος εφευρέτης εκείνης της εποχής, πρότεινε την ιδέα του εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) ως μέθοδο για την ηλεκτροδότηση των σπιτιών. Τα εμπόδια που αντιμετωπίζει το DC θα μπορούσαν να είχαν ξεπεραστεί χρησιμοποιώντας το AC, το οποίο βασίστηκε σε μια άλλη μεγάλη εφεύρεση που ονομάζεται μετασχηματιστές. Οι μετασχηματιστές βοηθούν στην εύκολη κλιμάκωση ή μείωση της τάσης με αμελητέα απώλεια ισχύος. Μπορείτε να μάθετε περισσότερα για τους μετασχηματιστές εδώ.
Επάνω:μετασχηματιστής ανόδου. κάτω:μετασχηματιστής υποβάθμισης
Ο Tesla ήταν ένας έξυπνος μηχανικός και έλεγε με οξυδέρκεια ότι η καλύτερη συχνότητα για μετάδοση εναλλασσόμενου ρεύματος θα ήταν τα 60 hertz και η βέλτιστη τάση θα ήταν 240 βολτ. Ωστόσο, καθώς τα συστήματα του Έντισον κατασκευάζονταν γύρω στα 110 βολτ εκείνη την εποχή, υπήρχε ο αγώνας μεταξύ της αντίληψης των δύο επιστημόνων για το ποια τάση θα έπρεπε να υιοθετηθεί.
Ο Έντισον προσπάθησε να ασκήσει πίεση για το DC και έκανε όλες τις δυνατές προσπάθειες για να μεταφέρει ότι το εναλλασσόμενο ρεύμα «240 βολτ» που πρότεινε ο Tesla ήταν πολύ επικίνδυνο για να χρησιμοποιηθεί στο νοικοκυριό. Για να αποδείξει την άποψη του, κάλεσε τους ανθρώπους σε ένα μέρος όπου ήταν εγκατεστημένο το σύστημα υψηλής τάσης της Tesla. Θα έκανε ηλεκτροσόκ σε κατοικίδια ζώα χρησιμοποιώντας το σύστημα. Ο Έντισον έτυχε επίσης να είναι ο εφευρέτης της κινηματογραφικής κάμερας. Κατέγραψε στην κάμερά του τον ηλεκτροπληξία από κατοικίδια ζώα. Μία από αυτές τις καταγραφές ηλεκτροπληξίας διατηρείται ακόμη στο Διαδίκτυο. Πρόκειται για έναν ελέφαντα με το όνομα Topsy; Ο Έντισον έριξε ηλεκτροπληξία στο μεγαλοπρεπές θηρίο για να πείσει τους ανθρώπους ότι το εναλλασσόμενο ρεύμα υψηλής τάσης ήταν πολύ επικίνδυνο:
Παρόλο που ο Έντισον δεν μπορούσε πραγματικά να καθιερώσει το DC ως την οικιακή παροχή ηλεκτρικής ενέργειας, κατάφερε να πείσει τον πολιτικό εκείνη την εποχή ότι το ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος «240 βολτ» ήταν πολύ επικίνδυνο. Η Νέα Υόρκη τότε υιοθέτησε τα 110 volts AC, ένα εύρος τάσης στο οποίο το σύστημα του Edison συνήθιζε να λειτουργεί γενικά για να ελαχιστοποιεί τους κινδύνους της ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης που σκοτώνει ανθρώπους. Αν και ήταν ασφαλέστερο να χρησιμοποιείται AC χαμηλής τάσης, οδήγησε σε μεγαλύτερη απώλεια ισχύος από τα συστήματα που χρησιμοποιούν εναλλασσόμενο ρεύμα 240 volt.
Σήμα κινδύνου υψηλής τάσης. Πηγή εικόνας:Flickr.com
Ο σχεδιασμός της Tesla για μετάδοση εναλλασσόμενου ρεύματος εφαρμόστηκε για πρώτη φορά για εμπορική χρήση από την Westinghouse Electric στις ΗΠΑ. Υιοθέτησαν συχνότητα 60 Hz με 110 βολτ για μετάδοση ρεύματος AC.
Στην Ευρώπη, από την άλλη πλευρά, οι άνθρωποι δεν ήταν τόσο επιλεκτικοί σχετικά με τους κινδύνους του εναλλασσόμενου ρεύματος υψηλής τάσης. Ως επί το πλείστον επέλεγαν μεταξύ 220-240 βολτ AC για μετάδοση. Η BEW ήταν μια από τις πρώτες εταιρείες στην Ευρώπη που μπήκε στον κλάδο μετάδοσης εναλλασσόμενου ρεύματος και χρησιμοποίησε 240 βολτ. Παραδόξως, επέλεξαν 50 Hertz αντί για 60 Hertz. Αυτό το εναλλασσόμενο ρεύμα 50 hertz με τάση μεταξύ 220-240 βολτ άρχισε σύντομα να γίνεται σιγά σιγά αποδεκτό σε όλη την ήπειρο.
Οι αποικιακές δυνάμεις όπως η Βρετανία, η Γαλλία, η Ισπανία, η Πορτογαλία κ.λπ. άρχισαν να δημιουργούν ηλεκτρικά συστήματα στις αποικίες τους στην Ασία και την Αφρική με βάση την τάση και τη συχνότητα που χρησιμοποιούσαν στις χώρες τους.
Προσπάθειες τυποποίησης τάσης
Τώρα, τίθεται το ερώτημα… δεν προσπαθήσαμε ποτέ να τυποποιήσουμε την τάση και τη συχνότητα για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας; Λοιπόν, η Διεθνής Ηλεκτροτεχνική Επιτροπή (IEC) ήταν ένας από τους πρώτους οργανισμούς που προσπάθησαν να τυποποιήσουν την τάση και την ηλεκτρική πρίζα. Συνεργάστηκαν με τη Διεθνή Επιτροπή Ερωτήσεων της Ολλανδίας το 1934 και σχημάτισαν μια επιτροπή για να βρουν μια λύση στο πρόβλημα των διαφορετικών σχεδίων πρίζας και ποικίλων παραμέτρων ηλεκτρικής ενέργειας όπως η τάση και η συχνότητα. Πολλά έθνη ελεγχόμενα από τους φασίστες εμφανίστηκαν μετά τον Α' Παγκόσμιο Πόλεμο στην Ευρώπη. Ήταν δύσκολο έργο να πείσουμε τους δικτάτορες αυτών των εθνών να υιοθετήσουν ένα κοινό πρότυπο.
Δυστυχώς, ακριβώς όταν η επιτροπή άρχιζε να σημειώνει κάποια πρόοδο προς αυτή την κατεύθυνση, ξέσπασε ο Β' Παγκόσμιος Πόλεμος, σταματώντας όλες τις προσπάθειές τους για τυποποίηση. Στη συνέχεια, αυτή η προσπάθεια ακυρώθηκε ουσιαστικά στη δεκαετία του 1950, με την IEC να συμπεραίνει ότι ακόμη και σε μια περιορισμένη γεωγραφική περιοχή της Ευρώπης, ήταν πολύ δύσκολο να συμφωνηθεί η υιοθέτηση ενός ενιαίου προτύπου, πόσο μάλλον η επίτευξή του σε ολόκληρο τον υπόλοιπο κόσμο.
Επίσης, η IEC δεν έχει πραγματικά την εντολή να πείσει τα έθνη να ακολουθήσουν ένα κοινό πρότυπο. Είναι σαν τη Γενική Συνέλευση των Ηνωμένων Εθνών για τα ηλεκτρονικά πρότυπα, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να υποβάλουν ένα πρότυπο, αλλά δεν έχουν τη δύναμη να κατευθύνουν τα έθνη να το ακολουθήσουν. Επίσης, όσο περνούσε ο καιρός, η ανθρωπότητα προόδευε με τον αντίστοιχο τύπο και σχεδιασμό ηλεκτρικής μετάδοσης. το μέγεθος αυτών των εγκατεστημένων συστημάτων έγινε πολύ μεγάλο για να επανασχεδιαστεί και να διαμορφωθεί ξανά. Ο καθένας είχε επενδύσει στο δικό του σύστημα για δεκαετίες, καθιστώντας οικονομικά αναπόφευκτη την υιοθέτηση ενός νέου προτύπου, επανασχεδιάζοντας το σύνολο της εγκατάστασης ηλεκτρικής μετάδοσης από το σημείο προέλευσης της παραγωγής μέχρι τη διανομή.
Μια τελευταία λέξη
Έτσι, για να συνοψίσουμε, οι χώρες της Βόρειας Αμερικής υιοθέτησαν 110-120 volt εναλλασσόμενου ρεύματος για να ελαχιστοποιήσουν τον κίνδυνο τραυματισμών και θανάτου, αλλά το έκαναν με το κόστος της παραίτησης από την απόδοση ισχύος. Επίσης, υιοθέτησαν τη συχνότητα των 60 hertz, η οποία είναι η βέλτιστη για μετάδοση AC. Οι ευρωπαϊκές χώρες, από την άλλη πλευρά, πήγαν για 220-240 volt AC για να ελαχιστοποιήσουν τις απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά αμφισβητήσιμα έκαναν λάθος επιλέγοντας τη συχνότητα των 50 Hertz. Τα συστήματα που λειτουργούν σε συχνότητα 50 hertz είναι επιρρεπή σε τρεμόπαιγμα.
Επίσης, καθώς ευρωπαϊκές χώρες όπως η Βρετανία, η Γαλλία, η Γερμανία, η Ισπανία και η Πορτογαλία είχαν αποικίες στην Ασία και την Αφρική, εγκατέστησαν συστήματα μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιώντας την ονομαστική τάση και συχνότητα που χρησιμοποιούσαν στις χώρες τους. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο έχουμε διακυμάνσεις στην τάση, τη συχνότητα και τις πρίζες ηλεκτρικής ενέργειας σε όλο τον κόσμο και δεν φαίνεται ότι θα επιτευχθεί ποτέ τυποποίηση.
