2015年春节前后,“去日本买马桶盖”成了一个热门话题。不少中国游客从日本扛回了智能马桶盖、电饭煲,回家一插电,有人才发现用不了,有的甚至直接烧坏了。
原因并不复杂:日本的家用电压是100伏,很多电器是按100伏设计的,而我国家用电压是220伏。直接插上,等于给电器加了一倍多的电压。
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同样的麻烦,到美国旅游、留学的人也会遇到。美国家用电压是120伏,很多人习惯说成110伏。
出门前要准备转换插头,带过去的电器要看清楚适用电压。同样是用电,为什么各国的电压差别这么大?220伏和110伏,到底哪个更好?
电压背后的电流
先看两者到底差在哪儿。最关键的一点,在于电流。
功率等于电压乘以电流。同样是一台2200瓦的电热水壶,用220伏时,电流是10安;用110伏时,电流就要20安。
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电流越大,电线发热越多,损耗越大,需要的电线也就越粗。所以,用220伏,可以用更细的电线输送同样的电能,省铜、省钱,损耗也小。
这一点对我国来说尤其重要。我国幅员辽阔,用电量大,铜资源又不算丰富,如果采用低电压,电线就要做得更粗,需要的铜材数量会非常惊人。
采用220伏,在节省材料、降低损耗方面,有着实实在在的好处。这也是为什么,大功率电器在220伏的环境下更好用。
电热水壶、电磁炉、空调,插上就能用,不用专门布线。低电压也有它的麻烦。
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在美国,如果要装大功率的电器,往往要专门拉一条240伏的线路,增加了布线的复杂程度。而在我国,家里大部分插座都是220伏,电热水壶、电磁炉、电暖气,基本上插上就能用。
美国人其实也知道这个道理。美国家庭的入户电源,可以分成两路120伏,两路之间是240伏。
家里的电烘干机、电炉、大功率空调,就接在240伏上;普通插座、电灯,用的是120伏。那么,美国为什么不干脆像我们一样,直接用220伏呢?这就要看历史了。
数字背后的历史
美国的低电压,是一百多年前留下来的。1882年,爱迪生在纽约珍珠街建成了世界上最早的商用中心电站之一。
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这座电站用的是直流电,电压大约110伏,点亮了附近的电灯。那个年代的电灯灯丝比较脆弱,电压太高容易烧断,110伏左右比较合适。
后来,交流电和直流电之间还有过一场著名的“电流之战”。爱迪生力推直流电,而特斯拉和威斯汀豪斯推广的交流电,可以通过变压器方便地升压、降压,适合远距离输电,最终成了主流。
今天全世界的电网,用的基本上都是交流电。有意思的是,一百多年后,直流电又在远距离输电中“回来了”。
特高压直流输电,在超远距离、大容量送电上有很大优势。我国的很多“西电东送”工程,用的就是特高压直流技术。
交流和直流,最后各自找到了最适合的位置。可交流电取代直流电的时候,美国家家户户的电器、电线,都已经按110伏左右配好了。
要整体改造,成本太大。于是,美国保留了较低的电压,后来逐步提高到120伏,频率定为60赫兹。
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改电压,难的不是电网,而是千家万户的电器和线路。想象一下,如果美国要把全国的家用电压改成220伏,几亿件家用电器都得更换,家里的电线、插座、开关也要重新检查改造,这样的成本,谁都承受不起。
所以,美国人选择了一个折中的办法:插座保留120伏,大功率电器单独用240伏。这种做法虽然不够统一,却避免了大规模改造带来的巨大成本,也算是一种务实的选择。
说到底,没有哪种电压是完美的,只有最适合本国国情的选择。欧洲走了另一条路。
1899年前后,柏林的电力公司开始把电压从110伏提高到220伏,原因之一,就是为了在不增加电线的情况下,扩大供电能力、节省铜材。后来,欧洲大陆逐渐统一到220伏、50赫兹,如今又统一为230伏。
我国采用的是交流220伏、50赫兹的标准。和欧洲一样,这个电压在同样的功率下电流更小,更适合大规模、远距离的供电。
家里的三相电则是380伏。很多工厂、商铺,以及一些别墅、农村家庭,会接入380伏的三相电,用来带动大功率的机器设备。
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220伏和380伏,构成了我国低压配电的基本格局。日本的情况最有意思。
日本家用电压是100伏,而且东部用50赫兹、西部用60赫兹。早年东京和大阪分别从德国和美国引进了发电机,一个国家两种频率,一直延续到今天,东西部之间送电还得专门变频。
可见,各国电压不一样,很大程度上是历史选择的结果。一旦定下来,电网、电器、电线都围着它配套,想改就很难了。
世界上的电压标准,大体可以分成两大类:一类是100到127伏,主要在北美、日本以及部分中南美洲国家;另一类是220到240伏,包括中国、欧洲大部分国家、澳大利亚、印度等。从数量上看,采用220到240伏的国家和地区更多。
安全背后的关键
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最后说大家最关心的问题:110伏是不是比220伏更安全?不能简单这么说。
电压低一些,同样条件下流过人体的电流会小一些,这是事实。可110伏同样能致人死亡,并不是“安全电压”。
真正对人体造成伤害的,是流过身体的电流,以及电流持续的时间。一般来说,人体能感觉到的电流只有1毫安左右;电流达到几十毫安,人就可能无法自主摆脱电源;电流再大、时间再长,就可能引起心室颤动,危及生命。
我国国家标准对安全特低电压有专门的规定。常说的36伏,只是在一般干燥环境下的参考值,在潮湿的环境里,要求还要更低。
触电的危险,还和电流经过的路径有关。电流从一只手到另一只手,或者从手到脚,都会经过心脏,危险性最大。
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所以,有人触电时,千万不要直接用手去拉,应该先切断电源,或者用干燥的木棍、塑料等绝缘物把电线挑开。所以,家里用电安不安全,关键不在110伏还是220伏,而在于电线是否合格、有没有可靠接地、有没有装漏电保护器。
家用漏电保护器的动作电流一般是30毫安,一旦检测到漏电,能在很短的时间里切断电源。不管家里用的是什么电压,这些措施都不能少。
这样看,220伏和110伏各有来历,谈不上绝对的好坏。但就效率和经济性来说,220伏更有优势。
出国时如果要带电器,可以先看看电器铭牌上的标识。现在很多手机充电器、笔记本电脑电源,标注的是“100-240V”,这类电器在全世界大部分地方都能直接用,只需要一个转换插头;如果只标了220伏,到了美国、日本,就需要配一个变压器。
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还要提醒一句:变压器和转换插头不是一回事。转换插头只是改变插头的形状,不改变电压;变压器才能把220伏变成110伏,或者反过来。
弄错了,电器照样可能烧坏。我国还在输电端走到了世界前列。
交流特高压达到1000千伏,直流特高压达到±1100千伏,把西部的电源源不断地送到东部,送进千家万户的插座里。你出国的时候,遇到过插头或者电压不匹配的麻烦吗?
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