エジソンとテスラのライバル関係のため、国によって標準電圧が異なります。 Edison は DC 電源を使用したかったのに対し、Tesla は AC 電源を提案しました。最終的には AC 電源が勝利しましたが、標準の電圧と周波数は世界のさまざまな地域で異なりました。電圧と周波数を標準化する試みは成功していません.
私たちが家庭、オフィス、ホテルなどあらゆる場所で使用する電気は、私たちが一般的に見落としがちな便利さを提供しています。例えば、あなたが地球を旅しているなら、海外のさまざまなプラグからジュースを確実に抽出できるようにするためだけに、アダプター、コンバーター、トランスフォーマーの寄せ集めを維持するのは非常に面倒であることに気付いたに違いありません!
これらのさまざまなタイプのプラグを調べれば調べるほど、すべてがばかげているように見えます。ワシントンの店で充電器を購入した場合、パリに着陸すると使用できなくなります。また、パリの空港でもう 1 つ購入して、翌日ロンドンに向けて出発すると、ロンドンでは再び使用できなくなります。これはプラグにとって厄介な問題ですが、より大きな問題は電圧と周波数に関するものです。互換性のあるプラグを入手しても、供給される電圧と周波数が異なると危険です。最悪の事態は、アダプターと接続されたデバイスを吹き飛ばすことです。
キャプション:不適切な電源ソケット (定格電圧が異なる) に差し込んだことによるプラグの焼け (写真提供:Kira_Yan/Shutterstock)
では、なぜ場所によって供給される電圧と周波数のレベルが異なるのでしょうか?この不一致を理解するには、電気の物理学をブラッシュアップし、歴史を深く掘り下げて、世界中のさまざまな供給電圧の謎を解明する必要があります!
電気の基礎
私たちの家庭で使われている電気には、大きく分けて直流（直流）と交流（交流）の2種類があります。直流は一方向の安定した電流ですが、交流は定期的に方向と強さが変化する双方向の電流です。この変化が発生する頻度は、頻度で表されます。この 2 つの違いは、この記事で非常によく説明されています。
電圧 (ボルトで測定) ) は、電界内の 2 点間の電位差の尺度です。これを大局的に見るために、水タンクからの水の流れを考えてみましょう。出てくる水の量が電荷、水の流れが電流、水が流れる圧力が電圧を表します。
電圧、電流、抵抗:電気の 3 つの基本概念を類推して説明
電子機器 (ラップトップなど) を動作させるには、電流を供給する必要があります。電流は、導体を流れる電子の速度を表します。そのため、アプライアンスを壁のコンセントに差し込んで電源を入れると、壁のコンセントとノートパソコンの充電器の間に電位差が生じるため、電流 (電気 と読みます) が流れます。 ) 接続されたアプライアンスに電力を供給します。
現在、この供給電圧の値は通常数百ですが、国によって異なります。たとえば、米国では標準電圧は 120 ボルト (60 ヘルツ) ですが、インドでは約 230 ボルト (50 ヘルツ) です。他の国でも動作電圧が異なる場合があります。これは明らかな疑問を私たちにもたらします:なぜそうなのか?その答えは、電気の歴史とその発見の余波にあります。
Edison-Tesla のライバル関係が異なる供給電圧値をもたらした方法
トーマス・エジソンは、19 世紀末に電球を発明しました。先見の明のあるビジネスマンである彼は、新しい発明でニューヨーク市を活気づけることを夢見ていました。彼のアイデアは、住宅に直流 (DC) を運ぶ都市の通りの電柱に金属線を配置することでした。ただし、ワイヤの内部抵抗のためにワイヤで大量のエネルギー損失が発生することを考えると、DC を長距離伝送することは実際には実現可能ではありません。
その時代のもう一人の偉大な発明家であるニコラス・テスラは、住宅を電化する方法として交流 (AC) のアイデアを提案しました。 DC が直面するハードルは、変圧器と呼ばれる別の偉大な発明に依存する AC を使用して克服できたはずです。変圧器は、ごくわずかな電力損失で電圧を簡単に増減するのに役立ちます。変圧器の詳細については、こちらをご覧ください。
上：昇圧トランス。下：降圧トランス
テスラは知的なエンジニアであり、AC 送電の最適な周波数は 60 ヘルツであり、最適な電圧は 240 ボルトであると鋭敏に推測しました。しかし、エジソンのシステムは当時 110 ボルト前後で構築されていたため、どちらの電圧を採用すべきかという 2 人の科学者の概念の間で争いがありました。
エジソンは DC を求めるロビー活動に最善を尽くし、テスラが提案した「240 ボルト」の AC は危険すぎて家庭で使用できないことを伝えようとあらゆる手段を尽くしました。彼の主張を証明するために、彼は人々をテスラの高電圧システムが設置された場所に招待しました。彼はシステムを使用してペットの動物を感電死させました。エジソンは映画用カメラの発明者でもあります。彼はペットの動物の感電死をカメラに記録しました。感電死の記録の 1 つは、今でもインターネット上に保存されています。 トプシーという名前のゾウです。 エジソンは、高電圧 AC が非常に危険であることを人々に納得させるために、雄大な獣を感電死させました:
エジソンは DC を家庭用電源として確立することはできませんでしたが、当時の政治家に「240 ボルト」の AC 電流は危険すぎると説得することに成功しました。当時のニューヨークは 110 ボルト AC を採用していました。これは、エジソンのシステムが一般的に機能していた電圧範囲であり、高圧電気による人命の危険を最小限に抑えていました。低電圧 AC を使用する方が安全でしたが、240 ボルト AC を使用するシステムよりも電力損失が大きくなりました。
高電圧の危険サイン。画像ソース:Flickr.com
テスラの AC 送電の設計は、米国の Westinghouse Electric によって最初に商用利用されました。彼らは AC 電流伝送用に 110 ボルトで 60 Hz の周波数を採用しました。
一方、ヨーロッパでは、人々は高電圧 AC の危険性についてそれほどうるさくありませんでした。彼らは主に、送電用に 220 ～ 240 ボルトの AC を選択しました。 BEW はヨーロッパで AC 送電事業に参入した初期の企業の 1 つで、240 ボルトを採用しました。奇妙なことに、彼らは 60 ヘルツではなく 50 ヘルツを選びました。電圧が 220 ～ 240 ボルトのこの 50 ヘルツ AC は、大陸全体でゆっくりと受け入れられるようになりました。
英国、フランス、スペイン、ポルトガルなどの植民地勢力は、アジアとアフリカの植民地に、自国で使用する電圧と周波数に基づいて電気システムを設置し始めました.
電圧の標準化を試みます
ここで疑問が生じます…送電の電圧と周波数を標準化しようとしたことはありませんでしたか?国際電気標準会議 (IEC) は、電圧とコンセントの標準化を試みた最初の組織の 1 つです。彼らは 1934 年にオランダの国際問題委員会と協力し、さまざまなソケットの設計と、電圧や周波数などのさまざまな電気パラメータの問題に対する解決策を見つけるための委員会を結成しました。第一次世界大戦の余波で、多くのファシスト支配下の国家がヨーロッパに出現しました。これらの国の独裁者に共通の基準を採用するよう説得するのは困難な作業でした.
残念なことに、委員会がこの方向に向けて前進し始めたちょうどその時、第二次世界大戦が勃発し、標準化へのすべての努力が中止されました。その後、この取り組みは 1950 年代に事実上撤回され、IEC は、ヨーロッパの限られた地理的地域でさえ、単一の標準を採用することに同意することは非常に困難であり、ましてや世界中でそれを達成することは非常に困難であると結論付けました。
また、IEC には、各国に共通の基準に従うよう説得する義務はありません。彼らは、電子標準に関する国連総会のようなものです。つまり、標準を提案することはできますが、各国にそれに従うよう指示する権限はまったくありません。また、時が経つにつれて、人類はそれぞれの電気伝送のタイプとデザインを進歩させました。これらのインストールされたシステムの数量は、再設計および再構成するには大きすぎました。誰もが何十年にもわたって独自のシステムに投資してきたため、発電の起点から配電に至るまでの送電セットアップ全体を再設計することによって、新しい標準を採用することは経済的に避けられません.
最後の言葉
要約すると、北米の国々は、怪我や死亡のリスクを最小限に抑えるために 110 ～ 120 ボルトの AC を採用しましたが、電力効率を犠牲にして採用しました。また、交流送電に最適な60ヘルツ周波数を採用。一方、ヨーロッパ諸国は、電力損失を最小限に抑えるために 220 ～ 240 ボルトの AC を使用しましたが、50 ヘルツの周波数を選択したことで間違いを犯しました。 50 ヘルツの周波数で動作するシステムは、ちらつきがちです。
また、英国、フランス、ドイツ、スペイン、ポルトガルなどのヨーロッパ諸国は、アジアとアフリカに植民地を持っていたため、自国で使用していた電圧と周波数の定格を使用して送電システムを設置しました。これが、世界中で電圧、周波数、電源コンセントにばらつきがあり、標準化が達成されるとは思えない理由です。
