Suurimmassa osassa maailmaa (Euroopassa, Afrikassa, Aasiassa, Australiassa, Uudessa-Seelannissa) ja suurimmassa osassa Etelä-Amerikkaa sähköverkkoa syötetään verkkovirralla, jonka jännite on 6 %:n tarkkuudella alle 230 V. Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja Australiassa nimellinen syöttöjännite on 230 V +10 %/-6 %, jotta voidaan ottaa huomioon se, että useimmat muuntajat on itse asiassa edelleen asetettu 240 V:n jännitteelle. 230 V:n standardi on yleistynyt niin, että 230 V:n laitteita voidaan käyttää suurimmassa osassa maailmaa sovittimen avulla tai muuttamalla laitteen pistoke kyseisen maan standardin mukaiseksi. 120 voltin syöttöjännitettä ± 6 % käytetään Yhdysvalloissa ja Kanadassa. Japanissa, Taiwanissa, Saudi-Arabiassa, Pohjois-Amerikassa, Keski-Amerikassa ja joissakin Etelä-Amerikan pohjoisosissa käytetään jännitettä, joka vaihtelee 100 ja 127 voltin välillä. Brasilia on epätavallinen siinä mielessä, että siellä on sekä 127 voltin että 220 voltin järjestelmät 60 Hz:n taajuudella ja että se sallii myös vaihdettavat pistokkeet ja pistorasiat. Saudi-Arabiassa ja Meksikossa on sekajännitejärjestelmät; asuinrakennuksissa ja kevyissä liikerakennuksissa molemmissa maissa käytetään 127 volttia ja 220 volttia kaupallisissa ja teollisissa sovelluksissa. Saudi-Arabian hallitus hyväksyi elokuussa 2010 suunnitelmat siirtyä maassa kokonaan 230/400 voltin järjestelmään, mutta Meksikolla ei ole siirtymissuunnitelmia.
Jännitteen mittaaminenMuutos
Jännite syöttöpisteessä (nimellisjännite sähkölaitoksen ja käyttäjän välisessä liitäntäpisteessä) ja laitteen nimellisjännite (käyttöjännite) on erotettava toisistaan. Tyypillisesti käyttöjännite on 3-5 % pienempi kuin järjestelmän nimellisjännite; esimerkiksi nimellinen 208 V:n syöttöjärjestelmä liitetään moottoreihin, joiden tyyppikilvessä on ”200 V”. Näin voidaan ottaa huomioon jännitehäviö laitteen ja syöttölaitteen välillä. Tässä artikkelissa esitetyt jännitteet ovat nimellisiä syöttöjännitteitä, ja näissä järjestelmissä käytetyillä laitteilla on hieman alhaisemmat tyyppikilven jännitteet. Tehonjakelujärjestelmän jännite on luonteeltaan lähes sinimuotoinen. Jännitteet ilmaistaan keskimääräisenä neliöjännitteenä (RMS). Jännitteen toleranssit koskevat tasaista toimintaa. Hetkelliset raskaat kuormat tai sähkönjakeluverkon kytkentätoiminnot voivat aiheuttaa lyhytaikaisia poikkeamia toleranssialueen ulkopuolelle, ja myrskyt ja muut epätavalliset olosuhteet voivat aiheuttaa vieläkin suurempia hetkellisiä vaihteluita. Yleisesti ottaen suurista verkoista, joissa on monia lähteitä, johdetut virtalähteet ovat vakaampia kuin eristettyyn yhteisöön, jossa on ehkä vain yksi generaattori, johdetut virtalähteet.
Jännitteen valintaEdit
Syöttöjännitteen valinta johtuu pikemminkin historiallisista syistä kuin sähköenergian jakelujärjestelmän optimoinnista – kun jännite on kerran käytössä ja tätä jännitettä käyttävät laitteet ovat levinneet laajalti, jännitteen muuttaminen on raju ja kallis toimenpide. 230 V:n jakelujärjestelmä käyttää tietyn tehomäärän toimittamiseen vähemmän johdinmateriaalia kuin 120 V:n järjestelmä, koska virta ja näin ollen resistiivinen häviö on pienempi. Vaikka suuret lämmityslaitteet voivat käyttää pienempiä johtimia 230 V:n jännitteellä saman tehon saavuttamiseksi, harvat kotitalouslaitteet käyttävät läheskään koko sen pistorasian kapasiteettia, johon ne on liitetty. Kädessä pidettävien tai kannettavien laitteiden johtimien vähimmäiskokoa rajoittaa yleensä johtimien mekaaninen lujuus. Sähkölaitteita käytetään laajalti kodeissa sekä 230 V:n että 120 V:n järjestelmän maissa. Kansallisissa sähkömääräyksissä määrätään johdotusmenetelmistä, joiden tarkoituksena on minimoida sähköiskun ja tulipalon vaara.
Monilla alueilla, kuten Yhdysvalloissa, joissa käytetään (nimellisesti) 120 V:tä, käytetään kolmijohtimisia, jaettuja 240 V:n vaihejärjestelmiä suurten laitteiden syöttämiseen. Tässä järjestelmässä 240 V:n syöttöjohdossa on nollajohdin keskellä, jolloin saadaan kaksi 120 V:n syöttöjohtoa, jotka voivat syöttää 240 V:n jännitettä myös kahden johtimen väliin kytkettyihin kuormiin. Kolmivaiheiset järjestelmät voidaan kytkeä siten, että saadaan erilaisia jänniteyhdistelmiä, jotka soveltuvat eri laiteluokkien käyttöön. Jos sähköjärjestelmä palvelee sekä yksivaiheisia että kolmivaiheisia kuormia, järjestelmä voidaan merkitä molemmilla jännitteillä, kuten 120/208 tai 230/400 V, mikä ilmaisee johdon ja nollajohdon välisen jännitteen sekä johdon ja johdon välisen jännitteen. Suuret kuormat kytketään suurempaa jännitettä varten. Muita kolmivaihejännitteitä, jopa 830 voltin jännitteitä, käytetään toisinaan erityistarkoituksiin tarkoitetuissa järjestelmissä, kuten öljylähdepumpuissa. Suuret teollisuusmoottorit (esimerkiksi yli 250 hv tai 150 kW) voivat toimia keskijännitteellä. 60 Hz:n järjestelmissä keskijännitelaitteiden standardi on 2400/4 160 V (Yhdysvalloissa 2300/4 000 V), kun taas 3300 V on yleinen standardi 50 Hz:n järjestelmissä.
StandardisointiEdit
Vuoteen 1987 asti verkkojännite suuressa osassa Eurooppaa, mukaan lukien Saksassa, Itävallassa ja Sveitsissä, oli 220 ( ± 22 ) V {\displaystyle 220(\pm 22)\,\,\mathrm {V} }
ja Yhdistyneessä kuningaskunnassa 240 ( ± 24 ) V {\displaystyle 240(\pm 24)\,\mathrm {V} }
. Standardi ISO IEC 60038:1983 määritteli uudeksi eurooppalaiseksi standardijännitteeksi 230 ( ± 23 ) V {\displaystyle 230(\pm 23)\,\mathrm {V} }
.
Vuodesta 1987 alkaen siirryttiin asteittain kohti 230 – 23 + 13,8 V {\displaystyle 230_{-23}^{+13,8}\,\mathrm {V} }
toteutettiin. Vuodesta 2009 lähtien jännite saa olla 230 ( ± 23 ) V {\displaystyle 230(\pm 23)\,\mathrm {V} }
. Jännitteen muuttamista ei vaadittu Keski-Euroopan eikä Yhdistyneen kuningaskunnan järjestelmässä, koska sekä 220 V että 240 V kuuluvat alempiin 230 V:n toleranssialueisiin (230 V ±6 %). Joillakin Yhdistyneen kuningaskunnan alueilla käytetään edelleen 250 voltin jännitettä vanhoista syistä, mutta nekin kuuluvat 230 voltin 10 prosentin toleranssialueeseen. Käytännössä tämä on mahdollistanut sen, että maat ovat voineet toimittaa samaa jännitettä (220 tai 240 V) ainakin siihen asti, kunnes nykyiset syöttömuuntajat on vaihdettu. Näissä maissa käytettävät laitteet (hehkulamppuja lukuun ottamatta) on suunniteltu hyväksymään mikä tahansa jännite määritellyllä alueella. Yhdysvalloissa ja Kanadassa kansallisissa standardeissa täsmennetään, että nimellisjännitteen on oltava 120 V, ja sallitaan vaihteluväli 114 V – 126 V (RMS) (-5 % – +5 %). Historiallisesti Pohjois-Amerikassa on käytetty eri aikoina ja eri paikoissa 110 V, 115 V ja 117 V. Joskus puhutaan 110 V:n verkkovirrasta, mutta nimellisjännite on kuitenkin 120 V.
Australiassa siirryttiin vuonna 2000 käyttämään nimellisjännitteenä 230 V:n standardia, jonka toleranssi on +10 %/-6 %, mikä korvaa vanhan 240 V:n standardin AS2926-1987. Kuten Yhdistyneessä kuningaskunnassa, 240 V on sallittujen rajojen sisällä, ja ”240 volt” on australialaisessa ja brittiläisessä englannissa verkkovirran synonyymi. Japanissa kotitalouksien sähkönsyöttö on 100 V. Honshūn itäisten ja pohjoisten osien (mukaan lukien Tokio) ja Hokkaidōn taajuus on 50 Hz, kun taas läntisen Honshūn (mukaan lukien Nagoya, Osaka ja Hiroshima), Shikokun, Kyūshūn ja Okinawan taajuus on 60 Hz. Näiden kahden alueen rajalla on neljä vastakkain olevaa suurjännitteistä tasavirta-asemaa (HVDC), jotka yhdistävät sähköä näiden kahden verkkojärjestelmän välillä; nämä asemat ovat Shin Shinano, Sakuman pato, Minami-Fukumitsu ja Higashi-Shimizun taajuusmuuttaja. Japanissa myytävät taajuusherkät laitteet voidaan usein vaihtaa näiden kahden taajuuden välillä.
Taajuuseron vuoksi Japanissa myytävät taajuusherkät laitteet voidaan usein vaihtaa näiden kahden taajuuden välillä.