Американские стандарты напряжения - 120, 208, 240, 277, 480 Вольт 

На днях столкнулся с американским светодиодным светильником с рабочим напряжением питания 277 В и возник вопрос - что это вообще за стандарт напряжения? Оказалось, в русскоязычном сегменте сети об этом нет информации, поэтому спешу поделиться тем, что удалось накопать в американском секторе Интернета, а заодно и собственными знаниями об электроснабжении в США.

Электроснабжение в США и Канаде.

В большинстве стран Америки используется переменный ток частотой 60 Гц, и система с расщепленной фазой (сплит-фаза или однофазная трехпроводная система) на 120/240 Вольт в домах, и трехфазная система для более крупных установок. Трансформаторы в Северной Америке обычно питают дома напряжением 240 вольт. Это техпроводная система с расщепленной фазой, которая позволяет использовать напряжение 120 Вольт. 

 

Расщепленная фаза, или однофазная трехпроводная система - это тип однофазного распределения электроэнергии, прямой потомок оригинальной трехпроводной системы постоянного тока Эдисона (Edison Machine Works). Основным преимуществом системы является то, что она экономит материалы проводников по сравнению с однофазной схемой электроснабжения, при этом требуется только одна фаза на высокой стороне распределительного трансформатора. 

 

Две линии 120 В переменного тока подаются в помещение от трансформатора с вторичной обмоткой 240 В переменного тока, центральный отвод которой подключен к земле. Это приводит к появлению двух линейных напряжений 120 В переменного тока, которые не совпадают друг с другом по фазе на 180 градусов. Нейтральный провод системы соединяется с землей на центральном выводе трансформатора. На рисунке ниже - электрическая схема такого устройства.   

Из схемы видно, что 240 В переменного тока получают, подключив нагрузку между двумя линиями 120 В.

Два фазных провода называются “Hot”​, т.е. "горячие", под напряжением. Вывод нейтрали, как и в Европе, обозначают латинской буквой N. Также обычно маркируют выводы электроприборов. Тут нужно обратить внимание, что на электроприборах фазный провод - черного цвета, а нулевой проводник - белого. Провод заземления либо зеленый, либо без изоляции.

Итак, электропитание переменного тока, подаваемое и используемое в домашних и коммерческих зданиях в США, составляет в основном 120 В переменного тока с частотой 60 Гц, что подходит для большинства электроприборов в доме или офисе. Для более мощных приборов, таких как электрические осушители, кондиционеры и духовые шкафы, используют напряжение 208 или 240 В.

120 Вольт

 

Как я уже упомянул выше, в Северной Америке питание 120В (110В) было принято в системе распределения постоянного тока, разработанной Томасом Эдисоном. После перехода на переменный ток, напряжение так и осталось вдвое ниже принятого в Европе.

Напряжение между фазой и нейтралью составляет половину линейного напряжения. Светильники и небольшие электроприборы, мощностью менее 1800 Вт, подключаются между линейным проводом и нейтралью, получая напряжение 120 В.

 

208 Вольт

 

Напряжение 208 В переменного тока получается путем подключения двух фаз трехфазного источника питания «Y» или «Звезда», как показано на рисунке ниже.

Как видно, для получения такого напряжения нужен трехфазный трансформатор. Полагаю, это очень экзотическое напряжение, так как в США чаще всего используют однофазные трансформаторы с выходным напряжением 120/240В. Я не встречал ни одного устройства, расчитанного только на это напряжение.

 

240 Вольт

Приборы с более высокой мощностью, такие как кухонное оборудование, отопление помещений, водонагреватели, сушилки для одежды, кондиционеры и оборудование для зарядки электромобилей, подключаются к двум линейным проводам. Это означает, что (для подачи той же мощности) ток уменьшается вдвое. Следовательно, могут использоваться проводники меньшего сечения, чем потребовалось бы, если бы приборы были спроектированы для питания от более низкого напряжения.

Напряжение 240 В переменного тока получают от распределительного трансформатора, как показано на схеме ниже:

Такие трансформаторы располагаются в непосредственной близости от потребителя, часто питают одно домохозяйство. Их можно увидеть повсюду на улицах “одноэтажной Америки”. Хотя бы в кино. Хороший пример, который мне удалось снять в Чайна-тауне, почти в центре Сан-Франциско - два распределительных трансфарматора на одном столбе, один из которых питает сразу несколько домов на улице:

Можно увидеть высоковольтные провода, проходящие вверху, высоковольтые предохранители, ​и линию 120/240В, проходящую ниже. Видно, что к линии также подключено уличное освещение с индивидуальным сумеречным датчиком (это дешевле, чем прокладывать отдельную линию и собирать шкаф автоматики для упарвления освещением этой небольшой улицы).

Большинство приборов, расчитанных на это напряжение, можно использовать в нашей сети без какой-либо переделки.

277 Вольт

 

На более крупных объектах, в дополнение к 120/240 В переменного тока, в здание подается трехфазное напряжение 480 В переменного тока в конфигурации «Звезда» (или Y), как показано на диаграме:

Трехфазное напряжение 480 В используется для питания крупного электрического оборудования. Например такого, как зарядные устройства вилочных погрузчиков и промышленные станки. При этом, более высоком напряжении, нагрузка потребляет меньше тока, что позволяет использовать провода меньшего сечения, а ток равномерно сбалансирован в каждой фазе. Это улучшает как распределение энергии, так и эффективность генерации. 

 

Измерив фазное напряжение (между фазой и нейтралью), мы получим 277В переменного тока (480В, деленное на квадратный корень из 3). Это напряжение используется в США для питания больших систем освещения и HVAC (отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха). Использование 277В вместо 120В снижает токи, потребляемые осветительными приборами, более чем на 50%, обеспечивая меньшее сечение проводов (с меньшим весом), т.е. более дешевую электропроводку. К источнику питания 277 В можно подключить больше осветительных приборов, чем к источнику на 120 В. Также снижаются потери мощности в проводке (P = I² x R).

 

Сам факт существования источников питания 277 В в коммерческих зданиях был малоизвестен до появления в конце 2000-х годов светодиодного освещения. До этого индустрия источников питания была сосредоточена на устройствах, работающих в диапазоне от 85 до 265 В переменного тока. Поскольку для светодиодов требуется постоянный ток низкого напряжения, на рынке появились драйверы светодиодов, способные работать при входном напряжении от 90 до 305 В переменного тока. Этот диапазон напряжения охватывает номиналы 100 В, 120 В, 230 В и 277 В переменного тока (с нормативным допуском +/- 10%), что позволяет использовать их во всем мире. 

 

В настоящее время, в некоторых системах управления автоматизацией зданий для питания автоматики жалюзи и маркиз, поддержания климата, и безопасности ткже применяется напряжение 277 В. Часто контроллеры и мониторы располагаются в местах, где нет 120 В, но присутствует 277 В.

Надеюсь, эта информация будет полезной, и я не слишком утомил Вас физикой процесса извлечения нужного напряжения. Статья поможет Вам с выбором электроприборов, способных работать в европейских сетях 230 Вольт.

+7 (915) 005 88 63
ЗВОНИТЕ
Mobile/WhatsApp/
Telegram/Viber

© Handyman.SU 2017-2020

Материалы, находящиеся на сайте, охраняются в соответствии с законодательством РФ, в том числе об авторском праве и смежных правах.
Любое использование материалов этого сайта допускается только с письменного разрешения автора!