咱们国家使用的电压是220伏,而美国使用的电压却只有110伏,中美两国同样是工业大国,为什么电压上的差距有这么大呢?究竟是美国的110伏更先进还是我国的220伏更理想呢?

要回答这个问题,我们先来回顾一下爱迪生和特斯拉之间那场惊心动魄的电源之争。

可能不少人一听到特斯拉的名字,第一反应是那个车标像个锤子一样的电动汽车,实际上特斯拉本人和这个汽车品牌毫无关系,他是一位伟大的发明家,出生于塞尔维亚,早在20世纪初,就提出了交流电的理论,与爱迪生在电力领域展开了激烈的竞争。

电力系统在工作时,可以大致分为三个环节:发电机发电——变压器、线路、开关输电、配电——各种设备用电。

直流电和直流发电机并非爱迪生的发明,但他对直流电的推广和使用做出了重大贡献,因此很多人误以为是他发明了直流电。

19世纪80年代,也就是爱迪生发明电灯泡的时代,美国已经有了成熟的直流发电机,只需架设导线便可输电,无需使用变压器。

在交流电与直流电的选择上,爱迪生偏爱直流电,原因在于直流电具有一个非常显著的优势:方便储存,只需有蓄电池便可存储电能,倘若供电系统发生故障,可以迅速切换到蓄电池供电,不会对用电需求造成太大影响。

比如我们常用的 UPS 系统,其原理就是直流蓄电池。但随着科技的进步,我国采用的是交流电,因此 UPS 系统在输出端通过电力电子技术转换成交流电。

至于我国现有的发电厂、变电站,仍然需要配备直流蓄电池。

1884 年,特斯拉移民到美国,在爱迪生的公司找到了一份工作。

实话实说,特斯拉为人有些傲慢,但不可否认他的才华和能力。当他去爱迪生的公司面试时,轻而易举地得到了一份工作。

特斯拉对爱迪生这个老板并不十分满意,甚至有些轻视。

我们都听过爱迪生的那句名言:“天才就是 1% 的灵感,加上 99% 的汗水”。

特斯拉最受不了的就是爱迪生这种天才论,甚至当面吐槽:“实验应该有理论基础,只要稍微懂一点理论,经过一些计算,就能轻松省掉 90% 的劳动”。

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为了证明交流电的优越性,特斯拉发明了高效的电机,简化了结构并降低了成本。
当时,包括美国在内的许多国家都意识到了交流电的优势,但爱迪生却坚持使用 110V 电压作为最安全的标准。
美国电压标准之争
爱迪生最终在美国推行了 110V 电压,但欧洲其他国家很快就采用了特斯拉的 220V 电压,因为它更符合他们的用电需求。
全球电压标准差异
如今,欧洲大部分国家使用 220V 电压,而美国仍然使用 110V 电压。日本和朝鲜采用 100V 电压,而加拿大、墨西哥使用 110~130V 电压。英国、德国、意大利、西班牙、荷兰和泰国等国家使用 220~230V 电压。
电压与安全
无论 110V 还是 220V 电压,对人体来说都是致命的。安全电压是 36V,远低于这两个标准。
我国电压标准的考量
我国使用 220V 电压是出于实际情况的考虑。我国人口众多,面积广阔,交流电更能满足我们的用电需求。高压线使用 220V 电压,远距离传输电能时可以降低线损。
变压器的作用
变压器可以在高压和低压之间转换电力。在远距离传输时,电压越高,线损越小。使用 220V 电压可以减少电力浪费。

根据中国电力企业联合会的统计,2022年我国超高压(220千伏及以上)输电线路总长度已达84万千米,相当于地球赤道的21倍。这一壮举不仅保障了电力安全稳定传输,更在原材料节约方面取得了惊人的成就。

参考资料:

1. 《电压越高,线损应该越大,为什么高压线还能减小线损呢?》中科院物理所 2021-09-03

2. 《特斯拉撞爱迪生:天才最大的噩运是老板也是天才》齐鲁壹点2019-07-03

3. 《为什么我国家庭用电都是220伏?竟是因为…》科普中国微信公众号 2024-01-02

4. 《特斯拉和爱迪生,到底谁赢了?》中国科普博览 2020-11-19