La maggior parte della popolazione mondiale (Europa, Africa, Asia, Australia, Nuova Zelanda) e gran parte del Sud America usano una fornitura che è entro il 6% di 230 V. Nel Regno Unito e in Australia la tensione nominale di alimentazione è 230 V +10%/-6% per adattarsi al fatto che la maggior parte dei trasformatori sono di fatto ancora impostati su 240 V. Lo standard 230 V si è diffuso in modo che le apparecchiature a 230 V possono essere utilizzate nella maggior parte del mondo con l’aiuto di un adattatore o una modifica alla spina dell’apparecchiatura allo standard per il paese specifico.Stati Uniti e Canada utilizzano una tensione di alimentazione di 120 volt ± 6%. Il Giappone, Taiwan, l’Arabia Saudita, l’America del Nord, l’America Centrale e alcune parti dell’America del Sud settentrionale usano una tensione tra i 100 V e i 127 V. Il Brasile è insolito perché ha sia 127 V che 220 V a 60 Hz e permette anche spine e prese intercambiabili. L’Arabia Saudita e il Messico hanno sistemi a tensione mista; negli edifici residenziali e commerciali leggeri entrambi i paesi usano 127 volt, con 220 volt nelle applicazioni commerciali e industriali. Il governo saudita ha approvato i piani nell’agosto 2010 per la transizione del paese a un sistema totalmente a 230/400 volt, ma il Messico non ha piani di transizione.
Misurare voltageEdit
È necessario fare una distinzione tra la tensione al punto di fornitura (tensione nominale al punto di interconnessione tra il servizio elettrico e l’utente) e la tensione nominale dell’apparecchiatura (tensione di utilizzo). Di solito la tensione di utilizzo è dal 3% al 5% più bassa della tensione nominale del sistema; per esempio, un sistema di alimentazione nominale di 208 V sarà collegato a motori con “200 V” sulle loro targhette. Questo permette la caduta di tensione tra l’attrezzatura e l’alimentazione. Le tensioni in questo articolo sono le tensioni di alimentazione nominali e le apparecchiature usate su questi sistemi avranno tensioni di targa leggermente inferiori. La tensione del sistema di distribuzione dell’energia è quasi di natura sinusoidale. Le tensioni sono espresse come tensione quadratica media (RMS). Le tolleranze di tensione sono per il funzionamento a regime. Carichi pesanti momentanei, o operazioni di commutazione nella rete di distribuzione dell’energia, possono causare deviazioni a breve termine fuori dalla banda di tolleranza e tempeste e altre condizioni insolite possono causare variazioni transitorie ancora maggiori. In generale, gli alimentatori derivati da grandi reti con molte fonti sono più stabili di quelli forniti a una comunità isolata con forse un solo generatore.
Scelta della tensioneModifica
La scelta della tensione di alimentazione è dovuta più a ragioni storiche che all’ottimizzazione del sistema di distribuzione dell’energia elettrica – una volta che una tensione è in uso e le apparecchiature che utilizzano questa tensione sono diffuse, cambiare tensione è una misura drastica e costosa. Un sistema di distribuzione a 230 V userà meno materiale conduttore di un sistema a 120 V per fornire una data quantità di potenza perché la corrente, e di conseguenza la perdita resistiva, è inferiore. Mentre i grandi apparecchi di riscaldamento possono usare conduttori più piccoli a 230 V per la stessa potenza, pochi elettrodomestici usano qualcosa come la piena capacità della presa a cui sono collegati. La dimensione minima del filo per le apparecchiature portatili è di solito limitata dalla forza meccanica dei conduttori. Gli elettrodomestici sono molto usati nelle case sia a 230 V che a 120 V. I codici elettrici nazionali prescrivono metodi di cablaggio intesi a minimizzare il rischio di scosse elettriche e incendi.
Molte aree, come gli Stati Uniti, che usano (nominalmente) 120 V, fanno uso di sistemi a tre fili, divisi in fasi da 240 V per alimentare grandi apparecchi. In questo sistema un’alimentazione a 240 V ha un neutro centrale per dare due alimentazioni a 120 V che possono anche fornire 240 V ai carichi collegati tra i due fili di linea. I sistemi trifase possono essere collegati per dare varie combinazioni di tensione, adatte all’uso di diverse classi di apparecchiature. Quando un sistema elettrico serve sia carichi monofase che trifase, il sistema può essere etichettato con entrambe le tensioni, come 120/208 o 230/400 V, per mostrare la tensione linea-neutro e la tensione linea-linea. I grandi carichi sono collegati per la tensione più alta. Altre tensioni trifase, fino a 830 volt, sono usate occasionalmente per sistemi speciali come le pompe dei pozzi petroliferi. I grandi motori industriali (diciamo più di 250 hp o 150 kW) possono funzionare a media tensione. Sui sistemi a 60 Hz uno standard per le apparecchiature a media tensione è 2.400/4.160 V (2.300/4.000 V negli Stati Uniti) mentre 3.300 V è lo standard comune per i sistemi a 50 Hz.
StandardizzazioneModifica
Fino al 1987, la tensione di rete in gran parte dell’Europa, tra cui Germania, Austria e Svizzera, era 220 ( ± 22 ) V {\displaystyle 220(\pm 22)\,\mathrm {V} }
mentre il Regno Unito usava 240 ( ± 24 ) V {displaystyle 240(\pm 24)\,\mathrm {V} }
. La norma ISO IEC 60038:1983 ha definito la nuova tensione standard europea a 230 ( ± 23 ) V {displaystyle 230(\pm 23)\mathrm,\mathrm {V} }
.
Dal 1987 in poi, un passaggio graduale verso 230 – 23 + 13,8 V {displaystyle 230_{-23}^{+13,8}},\mathrm {V} }
è stato implementato. Dal 2009 in poi, la tensione è consentita a 230 ( ± 23 ) V {\displaystyle 230(\pm 23)\,\mathrm {V} }
. Nessun cambiamento di tensione è stato richiesto dal sistema dell’Europa centrale o del Regno Unito, poiché sia 220 V che 240 V rientrano nelle bande di tolleranza inferiori a 230 V (230 V ±6%). Alcune aree del Regno Unito hanno ancora 250 volt per ragioni di eredità, ma anche questi rientrano nella banda di tolleranza del 10% di 230 volt. In pratica, questo ha permesso ai paesi di avere fornito la stessa tensione (220 o 240 V), almeno fino alla sostituzione dei trasformatori di alimentazione esistenti. Le apparecchiature (ad eccezione delle lampadine a incandescenza) utilizzate in questi paesi sono progettate per accettare qualsiasi tensione all’interno della gamma specificata. Negli Stati Uniti e in Canada, gli standard nazionali specificano che la tensione nominale alla fonte deve essere di 120 V e permettono una gamma da 114 V a 126 V (RMS) (da -5% a +5%). Storicamente 110 V, 115 V e 117 V sono stati usati in tempi e luoghi diversi in Nord America. A volte si parla di alimentazione di rete come 110 V; tuttavia, 120 V è la tensione nominale.
Nel 2000, l’Australia si è convertita a 230 V come standard nominale con una tolleranza di +10%/-6%, sostituendo il vecchio standard 240 V, AS2926-1987. Come nel Regno Unito, 240 V è nei limiti consentiti e “240 volt” è un sinonimo di rete nell’inglese australiano e britannico. In Giappone, la fornitura di energia elettrica alle famiglie è a 100 V. Le parti orientali e settentrionali di Honshū (compresa Tokyo) e Hokkaidō hanno una frequenza di 50 Hz, mentre le Honshū occidentali (comprese Nagoya, Osaka e Hiroshima), Shikoku, Kyūshū e Okinawa operano a 60 Hz. Il confine tra le due regioni contiene quattro sottostazioni ad alta tensione a corrente continua (HVDC) back-to-back che interconnettono l’energia tra i due sistemi di rete; queste sono Shin Shinano, Sakuma Dam, Minami-Fukumitsu, e il convertitore di frequenza Higashi-Shimizu. Per adattarsi alla differenza, gli apparecchi sensibili alla frequenza commercializzati in Giappone possono spesso essere commutati tra le due frequenze.