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為何中國電壓是220V?220V電壓的由來

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中國大陸為什么選用220V?大多數人應該都知道,中國用的市電電壓標準是220V,而日本和美國是110V。這是為什么呢?源自美國還是要從交直大戰

中國大陸為什么選用220V?

各國用電用電電壓分布圖

大多數人應該都知道,中國用的市電電壓標準是220V,而日本和美國是110V。這是為什么呢?

源自美國

還是要從交直大戰的那兩位主人翁說起。在電力使用的早期歷史中,愛迪生(Thomas Edison)的通用電力公司首先在美國使用110V電壓為客戶供給直流電。而后幾年,特斯拉(Nikola Tesla)發明了3相的240V交流電,但出于安全考慮他也把電壓降低到了110V,并最終在西屋電氣公司(Westinghouse)的資助下,他的交流電體系成為了美國的供電標準。因為美國采用的是英制單位(12進制),為計算方便,標準確定為110V/60Hz的規格。

成于歐洲

商用交流電大獲成功之后,歐洲迅速引進了交流發電、饋電技術。歐洲除英國外均使用公制單位(10進制),為計算方便將頻率改為了50Hz。后因110V電壓較低,同功率下,比220V時電流大,用銅多,電網傳輸損耗較大,所以當時處于歐洲壟斷地位的德國AEG公司主導將電壓規格改為了220V。此電壓規格由110V倍壓而來,技術改造相對最簡單,于是在歐洲國家就形成了220V/50Hz的交流電網標準。因為二戰后歐洲還沒有太多的電力設施和用電設備,所以這次改變成本并不是很大。

后來,美國也考慮改用220V來提供市電,但是隨著家庭中適配110V電壓的家用電器增多,已經錯過了最佳時機。如果強行更改電壓規格,不僅會淘汰大量現役電器和設備造成太大浪費,相信也會搞的民怨載道。最后妥協的方案是:220V電力進入家庭后再分為110V來給大部分電器供電,像電爐、電烘干機等大功率電器則用220V。

二十世紀初,中國大陸的電氣設備大多數來自美、英、德、瑞等國,東北的電力則由南滿鐵路株式會社管理。這也就造成了各個電廠所提供的民用電壓大小趨從于所進口國家電壓的情況。

比如上海,清光緒十六年(1890)開始使用白熾燈,電壓為100V。光緒二十七年(1901)上海公共租界開始日夜供電,電壓改為200V。1913年,上海法商電車電燈公司改供電方式為交流單相110V,三相190V。

據《民國時期機電技術》中記載,關于用戶的燈和電力合用的三相低電壓,有220V、380V與110V、190V的區別,歐洲習慣都采用前者,而美洲習慣用后者。

歐洲人說他們的選擇用銅可節約甚多,美洲人則說,用了110V的電燈電壓,白熾燈發光效率較高,這也是節約之方式,因此,中國大陸要訂立標準,請教外國專家或教授,各執一詞,各有其理由。

據1929年南京國民政府建設委員會的統計報告《全國發電廠調查表》紀載,中國電廠所用機器,來自各國,故電機之周率及電壓,分歧難處,絕無標準,各以制造公司之習慣而異。關于電壓種類之統計材料部大完全唯以下數點,應為吾人所知:

1、除極小電廠外,發電配電皆用交流(AC)及三相三線制。

2、家用低電壓,多為二百二十或二百伏而脫(220 or 200 Volts)。 

為什么中國的標準電壓是220V?

決定電壓標準的選擇問題的因素有三個方面,一個是歷史原因,即在發展過程中造成的現狀是什么,各種電壓等級所占比例情況是什么;一個是技術原因,即各個電壓等級的在技術上優劣比較;一個是國家具體情況,如資源問題。

1928年7月16日,位于上海的中國第一家民族資本電燈泡制造廠——亞浦耳公司向上海社會局公用局呈文,呈請上海特別市政府轉呈中央主管機關建議規定200V和50Hz作為中國大陸的標準電壓和標準頻率。

1928年9月4日,上海特別市政府將此建議轉呈國民政府交通部。1929年2月,國民政府建設委員會從交通部接收主管全國電氣事業。

為制定電壓和頻率標準,建設委員會依次開展了以下工作:

(1)、調查國內外電氣標準。

(2)、起草標準方案。

(3)、函請各有關學術團體審查。

(4)、匯總各方意見、修正草案,向有關公私團體、專家、洋行征求意見。發出28件,回復14件。

(5)、經過一年多的起草,建設委員會參酌各方意見,制定了“電氣事業電壓周率標準規則”,最后呈送行政院,于民國十九年(1930)九月十二日以建設委員會會令形式公布,從而誕生了中國第一個電壓頻率標準。

其中第四條如下:

交流制之電壓,應以各輸電線或配電線滿載時之終點電壓為標準,其各伏而脫數規定如左(原件是從右向左豎排):二百二十 二百二十—三百八十 三相四線 二百二—四百四十 單相三線 千二百 二千而百—三千八百 三相四線 六千六百 一萬三千兩百 三萬 六萬 十萬 十五萬 二十萬。

為什么中國的標準電壓是220V?

據1963年出版由陳真編著的《中國近代工業史資料第四輯》中記載,在民國20年,合與標準者81.6%,至民國25年則增至85.7%。

新中國成立后,多次制定的“額定電壓和頻率標準”以及“供用電規則”,都是沿用220V作為標準。

另外,我國民用電壓標準的制定,不是參照蘇聯的……

我國選用220V/50Hz作為市電標準是完全正確的,主要是因為:

(1)輸送同樣的功率,220V比110V損耗少;

(2)電壓提高一倍,可以節省導線截面積一半的輸電線;

(3)考慮實際線路干擾和損耗,高電壓傳輸的距離更遠;

(4)220V的市電是50Hz,與110V 頻率60Hz相比較,電動機功率體積比更小,能節約很多制造電機的材料。

為什么有的國家使用110V?

簡單來說,就是美國為什么使用110V?同時有另外一個問題,歐洲的為什么是220V?

大概是這樣的:

1879年,愛迪生制作出效果比較好的碳絲白熾燈,當時的白熾燈在110V電壓下運行良好,愛迪生認為這是配電中安全經濟的電壓。

1882年,愛迪生在紐約市建造了世界上第一座商業化的供電系統:珍珠街電站(Pearl Street Station),提供110V的直流電(DC),給在曼哈頓中心的85家客戶的400個燈泡用電。

1899年的《Report of the Committeeon Standardization》中第75條內容有:在直流和交流,低電壓的電路中,以下的平均終端電壓通常使用并被推薦:110V/220V。該報告是1899年是美國電氣工程師協會(AIEE)的會員向委員會提交的有關電氣方面的標準的報告。

后來發展起來的鎢絲燈泡,110V的額定電壓燈泡的發光效率同樣高于額定電壓為220V的燈泡。

作為電力系統建設之初唯一的用電器,上述情況在發電系統額定電壓的選擇上有很大影響。

美國在電力系統的發展過程中其實出現過很多電壓類型,但以110V和220V為主,并在發展過程中110V逐漸勝出。

歐洲呢?一個推測原因是額定電壓高的情況輸電是損耗小節約銅,另一個原因是歐洲當時出于要和美國不同的目的,所以選擇220V。

統一問題

統一,不是說句話的事啊……

1983年有過以下的一個情況:

國際電工委員會(IEC)針對世界各國由于地理及歷史原因所形成的不一致的交流低壓標準電壓值,為了給不同國家的技術設備交換交流創造出一個簡便實用的先決條件,并且還能給各國帶來最大限度的經濟效益,采取裁減等級以及折衷合并以求統一的方式,于1983年發布了國際標準IEC38《標準電壓》,其中對100—1000V交流低壓標準電壓推薦了以下方式,230/400V、277/480V、400/690V、1000V。其中第二個標準277/480V不得與第一個230/400V或第三個標準400/690V一起采用。

現有的220/380V和240/415V系統的標準電壓將向推薦值230/400V靠攏。該項過渡時間應盡可能短,在該文件發布后,不得超過20年。

在此期間內的第一階段,具有220/380V系統的國家的電業管理局,應把電壓過渡到230/400V(+6%——10%)的范圍內;而具有240/415V系統的國家的電業管理局,應把電壓過渡到230/400V(+10%——6%)的范圍內。

在過渡時期的末尾,都應該達到230/400V(+10%——10%)的限值范圍內,以后還將考慮縮小這個范圍。

這些辦法也適用于現行380/660V,對應于400/690V的推薦值,所規定的限值范圍是指受電設備與供電電網聯結點的電壓范圍。

安全方面

在電力系統發展的過程中,沒有找到資料來證明當時人們有考慮到110V和220V的安全性問題。

另外,在對人體產生病生理反應甚至致命性的危害的時間上,110V需要的時間確實要長于220V,差個100毫秒左右。這跟具體情況、具體人有關系。

相較于220V,110V是安全一點,但是對人來說,也是危險的……