الكهرباء الرئيسية

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 13 صور
الموسوعة الحرة

خريطة العالم التي توضح النسبة المئوية للسكان في كل دولة ممن لديهم إمكانية الوصول إلى الكهرباء الرئيسية (حتى عام 2017)، وهو مقياس لمدى انتشار الكهرباء : [ 1 ]
  80-100%
  60-80%
  40-60%
  20-40%
  0-20%

الكهرباء المنزلية ، أو ما يُعرف أيضًا بالكهرباء العامة أو طاقة الشبكة أو الطاقة المنزلية أو طاقة المقابس أو التيار الكهربائي المنزلي ، أو في بعض مناطق كندا باسم الطاقة الكهرومائية ، هي مصدر طاقة كهربائية متناوبة (AC) للأغراض العامة . وهي شكل الطاقة الكهربائية الذي يتم توصيله إلى المنازل والشركات عبر شبكة الكهرباء في أجزاء كثيرة من العالم. يستخدم الناس هذه الكهرباء لتشغيل الأجهزة اليومية (مثل الأجهزة المنزلية وأجهزة التلفزيون والمصابيح) عن طريق توصيلها بمقبس الحائط.

يختلف جهد وتردد التيار الكهربائي بين المناطق. في معظم أنحاء العالم، يُستخدم جهد (اسميًا) 230 فولت وتردد 50 هرتز. أما في أمريكا الشمالية ، فالتركيبة الأكثر شيوعًا هي 120 فولت وتردد 60 هرتز. توجد تركيبات أخرى وفقًا لمعايير NEC ، مثل 240 فولت أو 208 فولت بتردد 60 هرتز. قد تتعطل الأجهزة المحمولة للمسافرين أو تتلف بسبب مصادر الطاقة الكهربائية الأجنبية. توفر المقابس والمآخذ غير القابلة للتبديل في المناطق المختلفة بعض الحماية من الاستخدام العرضي للأجهزة ذات متطلبات الجهد والتردد غير المتوافقة.       

مصطلحات

مصباح طاولة موصول بمقبس حائط (التيار الكهربائي الرئيسي)

في الولايات المتحدة، يُطلق على الكهرباء التي يتلقاها المبنى اسم خدمة كهربائية، ويُشار إلى ما يخرج من المقبس بفولتيته، مثل 120 أو 240. [ 3 ] في بعض الأحيان قد يُشار إليه بعدد أطواره، مثل ثلاثي الأطوار . [ 4 ]

في المملكة المتحدة، يُشار إلى الطاقة الكهربائية الرئيسية عمومًا باسم "الشبكة الرئيسية".

تُستمد أكثر من نصف الطاقة في كندا من الطاقة الكهرومائية ، ويُشار إلى الكهرباء الرئيسية غالبًا باسم "الكهرباء المائية" في بعض مناطق البلاد. وينعكس هذا أيضًا في أسماء شركات الكهرباء الحالية والتاريخية مثل هيدرو-كيبيك ، وبي سي هيدرو ، ومانيتوبا هيدرو ، وهيدرو وان (أونتاريو)، ونيوفاوندلاند ولابرادور هيدرو . [ 5 ]

أنظمة الطاقة

توجد في جميع أنحاء العالم أنظمة طاقة رئيسية متنوعة لتشغيل الأجهزة الكهربائية المنزلية والتجارية الخفيفة والإضاءة. وتتميز هذه الأنظمة بشكل أساسي بما يلي:

تختلف جميع هذه المعايير بين المناطق. تتراوح الفولتية عمومًا بين 100 و240 فولت (معبرًا عنها دائمًا بمتوسط ​​الجذر التربيعي للفولتية). الترددان الأكثر شيوعًا هما 50 هرتز و60 هرتز. يُستخدم التيار أحادي الطور أو ثلاثي الأطوار في أغلب الأحيان اليوم، على الرغم من استخدام أنظمة ثنائية الطور في أوائل القرن العشرين. قد يكون للمناطق الأجنبية، مثل المصانع الكبيرة أو القواعد العسكرية الخارجية، فولتية أو تردد قياسي مختلف عن المناطق المحيطة بها. قد تستخدم بعض المناطق الحضرية معايير مختلفة عن تلك السائدة في الريف المحيط (كما هو الحال في ليبيا). قد تفتقر المناطق التي تعاني من حالة فوضى فعلية إلى سلطة كهربائية مركزية، حيث يتم توفير الطاقة الكهربائية من مصادر خاصة غير متوافقة.   

استُخدمت سابقًا العديد من تركيبات الجهد وتردد التيار الكهربائي، بترددات تتراوح بين 25  هرتز و133  هرتز وجهود تتراوح بين 100  فولت و250  فولت. حلّ التيار المتردد  محل التيار المستمر (DC) في شبكات الطاقة العامة، إلا أن التيار المستمر استُخدم بشكل خاص في بعض المناطق الحضرية حتى نهاية القرن العشرين. لم تكن التركيبات الحديثة 230 فولت/50  هرتز و120  فولت/60  هرتز، المذكورة في معيار IEC 60038 ، مُطبقة في العقود الأولى من القرن العشرين، ولا تزال غير شائعة الاستخدام عالميًا. تستخدم المصانع الصناعية التي تعمل بالطاقة ثلاثية الأطوار جهودًا أعلى مختلفة للمعدات الكبيرة (ومقابس ومآخذ مختلفة)، ولكن الجهود الشائعة المذكورة هنا لا تزال تُستخدم في الإضاءة والمعدات المحمولة.

الاستخدامات الشائعة للكهرباء

تُستخدم الكهرباء في الإضاءة والتدفئة والتبريد والمحركات الكهربائية والمعدات الإلكترونية. وقد نشرت إدارة معلومات الطاقة الأمريكية (EIA) ما يلي:

استهلاك الكهرباء في القطاع السكني الأمريكي حسب الاستخدامات النهائية الرئيسية في عام 2021 [ 6 ]

الاستخدام النهائيبيتاجول (تيراواط ساعة)حصة من الإجمالي
تبريد المساحات850 (235)15%
تدفئة المساحات750 (207)14%
تسخين المياه630 (176)12%
تبريد310 (87)6%
مجففات الملابس230 (64)4%
إضاءة210 (59)4%
أجهزة التلفزيون والمعدات ذات الصلة 1200 (56)4%
أجهزة الحاسوب والمعدات ذات الصلة 2130 (36)2%
مراوح الفرن ومضخات تدوير الغلايات86 (24)2%
المجمدات72 (20)1%
طبخ58 (16)1%
غسالات الملابس 340 (11)1%
غسالات الأطباق 329 (8)1%
استخدامات أخرى 41900 (520)34%
إجمالي الاستهلاك5470 (1519)100%
1 يشمل أجهزة التلفزيون، وأجهزة الاستقبال الرقمية، وأنظمة المسرح المنزلي، ومشغلات أقراص DVD، وأجهزة ألعاب الفيديو.
2 يشمل أجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة، والشاشات، ومعدات الشبكات.
3- لا يشمل تسخين المياه.
٤- يشمل الأجهزة الكهربائية الصغيرة، وعناصر التسخين، والإضاءة الخارجية، وشوايات الشواء الخارجية، وسخانات المسابح والمنتجعات الصحية، ومولدات الكهرباء الاحتياطية، والمحركات غير المذكورة أعلاه. ولا يشمل شحن المركبات الكهربائية.

تستخدم الأجهزة الإلكترونية، مثل أجهزة الكمبيوتر والتلفزيونات، عادةً محول تيار متردد إلى تيار مستمر أو محول تيار متردد لتشغيلها. ويكون هذا المحول قادراً في الغالب على العمل ضمن نطاق واسع من الفولتية وبترددات الطاقة الشائعة. أما تطبيقات التيار المتردد الأخرى، فعادةً ما تكون نطاقات إدخالها محدودة للغاية.

تمديدات المباني

معيارسلك التأريضالسلك المحايدسلك التيار المباشر/الطور 1سلك التيار المباشر/الطور 2 (اختياري)سلك التيار الكهربائي/الطور الثالث (اختياري)
أوروبا / معظم دول العالم ( IEC )أخضر/أصفرأزرقبنيأسودرمادي
المملكة المتحدة (القديمة) / الهند / جنوب أفريقياأخضر/أصفرأسودأحمرأصفرأزرق
الولايات المتحدة / كندا ( NEC )أخضرأبيضأسودأحمرأزرق
أسترالياأخضر/أصفرأسودأحمرأبيضأزرق

تستخدم الأجهزة الكهربائية المحمولة طاقة كهربائية أحادية الطور، مع وجود موصلين أو ثلاثة موصلات سلكية في كل مأخذ. يحمل سلكان (محايد وسلك حي/فعال/ساخن) التيار لتشغيل الجهاز. [ 7 ] [ 8 ] أما السلك الثالث، والذي قد لا يكون موجودًا دائمًا، فيربط الأجزاء الموصلة في هيكل الجهاز بالأرض. يحمي هذا التوصيل المستخدمين من الصدمات الكهربائية في حال ملامسة الأجزاء الداخلية الحية للهيكل عن طريق الخطأ.

في شمال ووسط أوروبا، يُستخدم عادةً  نظام كهربائي ثلاثي الأطوار بجهد 400 فولت في المنازل، مما يُنتج فرق جهد 230 فولت بين أي طور أحادي والحيادي. قد تتكون أسلاك المنازل من مزيج من الدوائر ثلاثية الأطوار وأحادية الطور، إلا أن استخدام نظام ثلاثي الأطوار في المنازل نادر في المملكة المتحدة. ويمكن تزويد  الأجهزة عالية الطاقة، مثل مواقد المطبخ وسخانات المياه، والأدوات المنزلية الثقيلة كآلات تقطيع الحطب،  بالطاقة من هذا النظام.

تُوصَّل الأجهزة الكهربائية المحمولة الصغيرة بمصدر الطاقة عبر كابلات مرنة تنتهي بقابس، يُدخل في مقبس ثابت. أما الأجهزة الكهربائية المنزلية الأكبر حجمًا والمعدات الصناعية، فقد تُوصَّل بشكل دائم بشبكة الأسلاك الثابتة للمبنى. على سبيل المثال، في منازل أمريكا الشمالية، تُوصَّل وحدة تكييف الهواء المستقلة المثبتة على النافذة بمقبس حائط، بينما يُوصَّل نظام التكييف المركزي للمنزل بأكمله بشكل دائم. وتُستخدم مجموعات المقابس والمآخذ الأكبر حجمًا للأجهزة الصناعية التي تحمل تيارات أعلى، أو فولتيات أعلى، أو طاقة كهربائية ثلاثية الأطوار.

أنظمة السلامة

تُستخدم قواطع الدائرة والصمامات لكشف حالات قصر الدائرة بين أسلاك الخط والحيادي أو الأرضي ، أو سحب تيار كهربائي يفوق قدرة الأسلاك على تحمله (حماية من الحمل الزائد)، وذلك لمنع ارتفاع درجة الحرارة واحتمالية نشوب حريق. تُركّب هذه الأجهزة الوقائية عادةً في لوحة مركزية - غالبًا ما تكون لوحة توزيع أو وحدة استهلاك - في المبنى، ولكن بعض أنظمة الأسلاك توفر أيضًا جهاز حماية عند المقبس أو داخل القابس. تُستخدم أجهزة التيار المتبقي ، والمعروفة أيضًا بقواطع دائرة الأعطال الأرضية وقواطع تيار تسرب الأجهزة، لكشف الأعطال الأرضية - أي تدفق التيار في أسلاك أخرى غير أسلاك الحيادي والخط (مثل سلك الأرضي أو جسم الإنسان). عند اكتشاف عطل أرضي، يفصل الجهاز الدائرة بسرعة.

يُستخدم مصطلحا "أسلاك التأريض" و"أسلاك الأرض" بشكل متبادل، تبعًا للاختلافات الإقليمية، للإشارة إلى سلك يتصل بالأرض أو بجسم موصل آخر يحل محل الأرض في امتصاص التفريغ الكهربائي. [ 9 ] تُركّب أسلاك التأريض كإجراء وقائي لتوجيه الكهرباء إلى جسم آمن آخر غير موصل للكهرباء، كالهواء أو الأرض، وذلك لمنع حدوث ماس كهربائي أو صعق كهربائي . [ 10 ]

مستويات الجهد

خريطة عالمية لفولتيات وترددات التيار الكهربائي، مبسطة على مستوى الدولة

يستخدم معظم سكان العالم (أوروبا، أفريقيا، آسيا، أستراليا، نيوزيلندا، وجزء كبير من أمريكا الجنوبية  ) مصدر طاقة بجهد لا يتجاوز 230 فولت بنسبة 6%. في المملكة المتحدة [ 11 ]، يبلغ جهد التغذية الاسمي 230  فولت +10%/-6%، وذلك لمراعاة أن معظم المحولات لا تزال مضبوطة على 240  فولت.  وقد أصبح معيار 230 فولت شائعًا، بحيث  يمكن استخدام الأجهزة التي تعمل بجهد 230 فولت في معظم أنحاء العالم بمساعدة محول أو تغيير قابس الجهاز ليتوافق مع معيار البلد المعني.

تستخدم الولايات المتحدة وكندا جهدًا كهربائيًا قدره 120  فولت ± 6%. أما اليابان وتايوان والمملكة العربية السعودية وأمريكا الشمالية وأمريكا الوسطى وبعض أجزاء شمال أمريكا الجنوبية فتستخدم جهدًا يتراوح بين 100  و127  فولت. مع ذلك، فإن معظم المنازل في اليابان مجهزة بنظام كهربائي ثنائي الطور، على غرار الولايات المتحدة، والذي يمكنه توفير 200  فولت باستخدام طور معكوس في الوقت نفسه. وتتميز البرازيل بوجود نظامين كهربائيين  بجهد 127 و220  فولت بتردد 60  هرتز، بالإضافة إلى السماح باستخدام المقابس والمآخذ القابلة للتبديل. [ 12 ]

تعتمد كل من المملكة العربية السعودية والمكسيك أنظمة جهد كهربائي مختلطة؛ ففي المباني السكنية والتجارية الخفيفة، يستخدم كلا البلدين جهد 127  فولت، بينما يستخدمان جهد 220  فولت بتردد 60  هرتز في التطبيقات التجارية والصناعية. وقد وافقت الحكومة السعودية في أغسطس 2010 على خطط لتحويل البلاد بالكامل إلى نظام جهد 230/400 فولت بتردد 60  هرتز. [ 13 ]

قياس الجهد

يجب التمييز بين الجهد عند نقطة التغذية (الجهد الاسمي عند نقطة الربط بين شركة الكهرباء والمستخدم) وجهد التشغيل الفعلي للمعدات (جهد الاستخدام أو جهد الحمل). عادةً ما يكون جهد التشغيل الفعلي أقل بنسبة 3% إلى 5% من جهد النظام الاسمي؛ على سبيل المثال،  سيتم توصيل نظام تغذية اسمي بجهد 208 فولت بمحركات تحمل  لوحة بيانات "200 فولت". هذا يسمح بتعويض انخفاض الجهد بين المعدات ومصدر التغذية. الجهود المذكورة في هذه المقالة هي جهود التغذية الاسمية، وستكون جهود التشغيل الفعلية للمعدات المستخدمة في هذه الأنظمة أقل قليلاً. جهد نظام توزيع الطاقة ذو طبيعة جيبية تقريبًا.

تُعبّر الفولتية عن متوسط ​​الجذر التربيعي (RMS) وليس عن الفولتية من الذروة إلى الذروة. وتُطبّق حدود الفولتية على التشغيل المستقر. قد تتسبب الأحمال الثقيلة اللحظية، أو عمليات التبديل في شبكة توزيع الطاقة، في انحرافات قصيرة الأجل خارج نطاق التسامح، وقد تتسبب العواصف والظروف غير الاعتيادية الأخرى في تقلبات عابرة أكبر. وبشكل عام، تكون مصادر الطاقة المُستمدة من شبكات كبيرة ذات مصادر متعددة أكثر استقرارًا من تلك المُزوّدة لمجتمع معزول ربما بمولد واحد فقط.

اختيار الجهد

يعود اختيار جهد التغذية الكهربائية إلى أسباب تاريخية أكثر من كونه تحسينًا لنظام توزيع الطاقة الكهربائية؛ فبمجرد استخدام جهد معين وانتشار الأجهزة التي تعمل به، يصبح تغيير الجهد إجراءً جذريًا ومكلفًا.  يستخدم نظام توزيع 230 فولت كمية أقل من مواد التوصيل مقارنةً  بنظام 120 فولت لتوصيل نفس القدر من الطاقة، لأن التيار، وبالتالي الفقد المقاومي، يكون أقل. في حين أن أجهزة التدفئة الكبيرة يمكنها استخدام موصلات أصغر عند 230  فولت للحصول على نفس القدرة الكهربائية، فإن قلة من الأجهزة المنزلية تستخدم كامل سعة المقبس المتصل به. عادةً ما يكون الحد الأدنى لحجم السلك للأجهزة المحمولة أو اليدوية مقيدًا بالقوة الميكانيكية للموصلات.

 تستخدم العديد من المناطق، مثل الولايات المتحدة، التي تعتمد (اسميًا) على جهد 120 فولت، أنظمة ثلاثية الأسلاك ذات طورين منفصلين بجهد 240  فولت لتغذية الأجهزة الكبيرة. في هذا النظام،  يحتوي مصدر جهد 240 فولت على نقطة تعادل مركزية لتوفير  مصدرين بجهد 120 فولت، واللذان يمكنهما أيضًا تزويد  الأحمال المتصلة بين سلكي الخط بجهد 240 فولت. يمكن توصيل أنظمة ثلاثية الأطوار لتوفير توليفات مختلفة من الجهد، مناسبة للاستخدام مع فئات مختلفة من المعدات. عندما يغذي نظام كهربائي أحمالًا أحادية الطور وثلاثية الأطوار، قد يُشار إلى النظام بالجهدين معًا، مثل 120/208 أو 230/400  فولت، لتوضيح جهد الخط إلى نقطة التعادل وجهد الخط إلى الخط. تُوصل الأحمال الكبيرة بالجهد الأعلى. تُستخدم أحيانًا جهود ثلاثية الأطوار أخرى، تصل إلى 830  فولت، لأنظمة ذات أغراض خاصة، مثل مضخات آبار النفط. قد تعمل المحركات الصناعية الكبيرة (مثلاً، أكثر من 250  حصانًا أو 150 كيلوواط) على جهد متوسط. في أنظمة 60 هرتز، يكون الجهد القياسي للمعدات ذات الجهد المتوسط ​​2400/4160 فولت، بينما يكون 3300 فولت هو المعيار الشائع لأنظمة 50 هرتز.     

التقييس

حتى عام 1987، كان جهد التيار الكهربائي في أجزاء كبيرة من أوروبا، بما في ذلك ألمانيا والنمسا وسويسرا،220 ± 22  فولت بينما استخدمت المملكة المتحدة240 ± 14.4  فولت . حدد معيار ISO  IEC  60038:1983 الجهد الكهربائي الأوروبي القياسي الجديد على النحو التالي:230 ± 23  فولت . منذ عام 1987 فصاعدًا، تحول تدريجي نحوتم تطبيق جهد 230 +13.8 −23  فولت . ومنذ عام 2009، يُسمح بأن يكون الجهد230 ± 23  فولت . [ 14 ] [ 15 ] لم يتطلب نظاما أوروبا الوسطى والمملكة المتحدة أي تغيير في الجهد، حيث يقع كل من 220 فولت و240 فولت ضمن نطاق التفاوت الأدنى البالغ 230 فولت (230 فولت ± 6%). وعادةً ما يُحافظ على جهد 230 فولت ± 3%. لا تزال بعض مناطق المملكة المتحدة تستخدم 250 فولت لأسباب تتعلق بالأنظمة القديمة ، ولكن هذا الجهد يقع أيضًا ضمن نطاق التفاوت البالغ 10% البالغ 230 فولت. عمليًا، سمح هذا للدول بتوفير نفس الجهد (220 أو 240 فولت)، على الأقل حتى استبدال محولات التغذية الحالية. صُممت المعدات (باستثناء المصابيح المتوهجة ) المستخدمة في هذه الدول لقبول أي جهد ضمن النطاق المحدد.        

في عام 2000، اعتمدت أستراليا جهد 230  فولت كمعيار اسمي مع هامش خطأ يتراوح بين +10% و-6%، [ 16 ]  ليحل هذا محل معيار 240 فولت القديم ، AS  2926-1987. وتم رفع هامش الخطأ في عام 2022 إلى ±  10% مع إصدار معيار AS  IEC  60038:2022. [ 17 ] قد يكون جهد التشغيل المتاح للجهاز أقل من هذا النطاق، نتيجةً لانخفاض الجهد داخل توصيلات المستهلك. وكما هو الحال في المملكة المتحدة،  يقع جهد 240 فولت ضمن الحدود المسموح بها،  ويُستخدم مصطلح "240 فولت" كمرادف للتيار الكهربائي الرئيسي في اللغتين الإنجليزية الأسترالية والبريطانية .

في الولايات المتحدة [ 18 ] [ 19 ] وكندا [ 20 ] ، تنص المعايير الوطنية على أن الجهد الاسمي عند المصدر يجب أن يكون 120  فولت، مع السماح بنطاق يتراوح بين 114  و126  فولت ( قيمة جذر متوسط ​​التربيع ) (-5% إلى +5%). تاريخيًا، استُخدمت  جهود 110 و115  و117 فولت في أوقات وأماكن مختلفة في أمريكا الشمالية. يُشار أحيانًا إلى التيار الكهربائي الرئيسي بجهد 110 فولت، إلا أن الجهد الاسمي هو 120 فولت.   

في اليابان، يتم تزويد المنازل بالكهرباء بجهد 100 و200  فولت. وتعمل المناطق الشرقية والشمالية من هونشو (بما فيها طوكيو ) وهوكايدو بتردد 50 هرتز، بينما تعمل المناطق الغربية من هونشو (بما فيها ناغويا وأوساكا وهيروشيما) وشيكوكو وكيوشو وأوكيناوا بتردد 60 هرتز  . ويضم الخط الفاصل بين المنطقتين أربع محطات فرعية متصلة مباشرة لنقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) تربط الطاقة بين شبكتي الكهرباء؛ وهي: شين شينانو ، وسد ساكوما ، ومينامي-فوكوميتسو ، ومحول التردد هيغاشي-شيميزو . ولمراعاة هذا الاختلاف، يمكن في كثير من الأحيان تحويل الأجهزة الحساسة للترددات المتوفرة في السوق اليابانية بين الترددين. 

تاريخ

مقياس تردد التيار الكهربائي ذو القصبة المهتزة بتردد 50  هرتز ±5 هرتز، يعمل على جهد 220 فولت  

كان أول نظام إمداد عام بالكهرباء في العالم نظامًا يعمل بعجلة مائية ، تم إنشاؤه في بلدة غودالمينغ الإنجليزية الصغيرة عام 1881. وكان نظامًا للتيار المتردد (AC) يستخدم مولد سيمنز لتزويد كل من مصابيح الشوارع والمستهلكين بالطاقة بجهدين، 250  فولت لمصابيح القوس الكهربائي، و40  فولت للمصابيح المتوهجة. [ 21 ]

بدأت أول محطة مركزية واسعة النطاق في العالم - محطة توماس إديسون التي تعمل بالبخار في هولبورن فيادكت بلندن - العمل في يناير 1882، حيث وفرت تيارًا مباشرًا (DC) بجهد 110  فولت. [ 22 ] استُخدمت محطة هولبورن فيادكت كنموذج أولي لبناء محطة بيرل ستريت الأكبر بكثير في نيويورك ، وهي أول محطة طاقة مركزية تجارية دائمة في العالم. كما وفرت محطة بيرل ستريت تيارًا مباشرًا بجهد 110  فولت، والذي كان يُعتبر جهدًا "آمنًا" للمستهلكين، بدءًا من 4 سبتمبر 1882. [ 23 ]

بدأت أنظمة التيار المتردد بالظهور في الولايات المتحدة في منتصف ثمانينيات القرن التاسع عشر، مستخدمةً جهد توزيع أعلى يتم خفضه عبر محولات إلى نفس  جهد الاستخدام المنزلي 110 فولت الذي استخدمه إديسون. في عام 1883، حصل إديسون على براءة اختراع لنظام توزيع ثلاثي الأسلاك لتمكين محطات توليد التيار المستمر من خدمة نطاق أوسع من العملاء وتوفير تكاليف النحاس. من خلال توصيل مجموعتين من  مصابيح 110 فولت على التوالي، أمكن خدمة أحمال أكبر باستخدام موصلات بنفس الحجم تعمل بجهد 220  فولت بينهما؛ حيث يحمل موصل محايد أي اختلال في التيار بين الدائرتين الفرعيتين. اتخذت دوائر التيار المتردد الشكل نفسه خلال حرب التيارات ، مما سمح بتشغيل المصابيح عند حوالي 110  فولت وتوصيل الأجهزة الرئيسية بجهد 220  فولت. ارتفعت الجهود الاسمية تدريجيًا إلى 112  فولت و115  فولت، أو حتى 117  فولت.

بعد الحرب العالمية الثانية، أصبح الجهد الكهربائي القياسي في الولايات المتحدة 117  فولت، لكن العديد من المناطق ظلت متأخرة حتى ستينيات القرن العشرين. في عام 1954، نشر المعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI) المعيار C84.1 "المعيار الوطني الأمريكي لأنظمة ومعدات الطاقة الكهربائية - تصنيفات الجهد (60 هرتز)". حدد هذا المعيار نظامًا اسميًا بجهد 120 فولت ونطاقين لتغيرات جهد الخدمة وجهد الاستخدام. [ 24 ] اليوم، تتوفر في جميع المنازل والشركات الأمريكية تقريبًا إمكانية الوصول إلى 120 و240 فولت بتردد 60 هرتز. كلا الجهدين متوفران على الأسلاك الثلاثة (سلكان "حاران" من طورين متعاكسين وسلك "محايد").   

في عام ١٨٩٩، قررت شركة برلينر إليكتريزيتاتس-فيركه (BEW)، وهي شركة كهرباء في برلين ، زيادة قدرتها على توزيع الكهرباء بشكل كبير عن طريق التحول إلى  نظام توزيع اسمي بجهد ٢٢٠ فولت، مستفيدةً من قدرة مصابيح الفتيل المعدني المطورة حديثًا على تحمل الجهد العالي. تمكنت الشركة من تعويض تكلفة تحويل معدات العملاء من خلال التوفير الناتج في تكلفة موصلات التوزيع. أصبح هذا النموذج هو السائد لتوزيع الكهرباء في ألمانيا وبقية أوروبا،  وأصبح نظام ٢٢٠ فولت شائعًا. أما في أمريكا الشمالية، فقد استمر استخدام جهد يقارب ١١٠  فولت للمصابيح. [ ٢٥ ]

في العقد الأول بعد إدخال التيار المتردد في الولايات المتحدة (من أوائل ثمانينيات القرن التاسع عشر إلى حوالي عام ١٨٩٣)، استُخدمت ترددات مختلفة، حيث حدد كل مزود للكهرباء تردده الخاص، فلم يسود تردد واحد. وكان التردد الأكثر شيوعًا ١٣٣ ± ١/٣ هرتز . وقد لعبت  سرعة دوران المولدات والمحركات الحثية، وكفاءة المحولات، ووميض مصابيح القوس الكربوني دورًا في تحديد التردد.

في حوالي عام 1893، قررت شركة وستنجهاوس إلكتريك في الولايات المتحدة وشركة إيه إي جي في ألمانيا توحيد معدات توليد الطاقة لديهما على تردد 60  هرتز و50  هرتز على التوالي، مما أدى في النهاية إلى تزويد معظم أنحاء العالم بأحد هذين الترددين. اليوم،  توفر معظم أنظمة 60 هرتز جهدًا اسميًا قدره 120/240  فولت، بينما توفر معظم أنظمة 50  هرتز جهدًا اسميًا قدره 230  فولت. [ 26 ] وتُعدّ البرازيل استثناءً هامًا، حيث تمتلك  شبكة متزامنة بتردد 60 هرتز مع جهدين قياسيين هما 127  فولت و220  فولت في مناطق مختلفة، [ 12 ] واليابان ، التي لديها ترددان : 50  هرتز لشرق اليابان و60  هرتز لغرب اليابان.

تنظيم الجهد

للحفاظ على الجهد الكهربائي ضمن النطاق المقبول عند خدمة المستهلك، تستخدم شركات توزيع الكهرباء معدات تنظيم الجهد في المحطات الفرعية أو على طول خطوط التوزيع. في المحطة الفرعية، يحتوي محول خفض الجهد على مُغيّر جهد تلقائي يعمل تحت الحمل، مما يسمح بضبط نسبة جهد النقل إلى جهد التوزيع على مراحل.

في دوائر التوزيع الريفية الطويلة (عدة كيلومترات)، قد تُركّب منظمات الجهد الأوتوماتيكية على أعمدة خط التوزيع. هذه المنظمات عبارة عن محولات ذاتية ، مزودة بمغيرات جهد تعمل تحت الحمل لضبط النسبة وفقًا لتغيرات الجهد المُلاحظة. عند خدمة كل عميل، يحتوي محول خفض الجهد على ما يصل إلى خمسة مخارج جهد لتوفير نطاق ضبط، عادةً ±5% من الجهد الاسمي. ولأن هذه المخارج لا تُتحكم بها تلقائيًا، فإنها تُستخدم فقط لضبط متوسط ​​الجهد على المدى الطويل عند الخدمة، وليس لتنظيم الجهد الذي يراه عميل شركة الكهرباء.

جودة الطاقة

يختلف استقرار الجهد والتردد المُزوَّد للمستهلكين باختلاف البلدان والمناطق. وتُشير "جودة الطاقة" إلى مدى انحراف الجهد والتردد عن القيم الاسمية للإمداد. وتؤثر الارتفاعات والانخفاضات المفاجئة في الجهد على الأجهزة الإلكترونية الحساسة، مثل أجهزة الكمبيوتر وشاشات العرض المسطحة . أما انقطاعات التيار الكهربائي طويلة الأمد، وانخفاض الجهد، وانقطاع التيار الكامل ، وانخفاض موثوقية الإمداد، فتزيد عمومًا من التكاليف على المستهلكين، الذين قد يضطرون إلى الاستثمار في أنظمة تزويد الطاقة غير المنقطعة أو مولدات احتياطية لتوفير الطاقة عند انقطاع التيار الكهربائي الرئيسي أو تعطله. وقد يُشكل عدم انتظام إمداد الطاقة عائقًا اقتصاديًا كبيرًا أمام الشركات والخدمات العامة التي تعتمد على الآلات الكهربائية والإضاءة وأنظمة التحكم في المناخ وأجهزة الكمبيوتر. وحتى أفضل أنظمة الطاقة جودةً قد تتعرض للأعطال أو تحتاج إلى صيانة. ولذلك، تمتلك الشركات والحكومات والمنظمات الأخرى أحيانًا مولدات احتياطية في المنشآت الحساسة، لضمان توفر الطاقة حتى في حالة انقطاع التيار الكهربائي.

يمكن أن تتأثر جودة الطاقة أيضًا بتشوهات شكل موجة التيار أو الجهد، سواءً كانت توافقيات للتردد الأساسي (تردد التغذية)، أو تشوهًا غير توافقي (بيني) ناتجًا عن التداخل الكهرومغناطيسي . في المقابل، عادةً ما ينتج التشوه التوافقي عن ظروف الحمل أو المولد. في أنظمة الطاقة متعددة الأطوار، قد تحدث تشوهات في إزاحة الطور بسبب عدم توازن الأحمال.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "الوصول إلى الكهرباء (نسبة مئوية من السكان)" . بيانات . البنك الدولي . تم الاطلاع عليه في 5 أكتوبر 2019 .
  2. ↑ "مقدمة في الكهرباء" . نياجرا أون ذا ليك هايدرو . 9 فبراير 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 فبراير 2025 .
  3. ↑ التكنولوجيا الكهربائية (23 مارس 2023). "مستويات الجهد القياسية والشائعة في الولايات المتحدة الأمريكية وكاليفورنيا - NEC" . التكنولوجيا الكهربائية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أبريل 2026 .
  4. ↑ تيجا، رافي (23 مايو 2024). "توصيلات الأسلاك ثلاثية الطور" . ElectronicsHub . تم الاطلاع عليه في 21 أبريل 2026 .
  5. ↑ "الطاقة الكهرومائية" . نصائح للكتابة بلس . صاحب الجلالة الملك في حق كندا، ممثلاً بوزير الخدمات العامة والمشتريات. 28 فبراير 2020. تم الاطلاع عليه في 5 نوفمبر 2025 .
  6. ↑ "كيف تُستخدم الكهرباء في المنازل الأمريكية؟" . إدارة معلومات الطاقة الأمريكية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أبريل 2026 .
  7. ↑ ويليامز، نويل؛ سارجنت، جيفري س. (30 نوفمبر 2010). دليل فحص الكهرباء، طبعة 2011: . جونز وبارتليت للنشر. ص 249. ISBN  978-1-4496-9553-8.
  8. ↑ سكادان، برايان (2011). الطبعة السابعة عشرة من لوائح IEE لتمديدات الأسلاك: شرح وتوضيح . روتليدج. ص 18. ISBN  978-0-08-096917-6.
  9. ↑ "الملحق د للفقرة 1910.66 - المنشآت القائمة (إلزامي)" . إدارة السلامة والصحة المهنية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أبريل 2026 .
  10. ↑ "كيفية وسبب تأريض الأسلاك" . هوم ديبوت . تم الاطلاع عليه في 1 يوليو 2025 .
  11. ↑ هاليداي، كريس؛ أوركهارت، ديف. "عدم محاذاة الجهد ومعايير المعدات" (ملف PDF) . powerlogic.com . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 11 مارس 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مارس 2014 .
  12. 1 2 "مقبس الطاقة، والمقبس الكهربائي، وجهد التيار الكهربائي في البرازيل" . المعايير العالمية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 نوفمبر 2020 .
  13. ↑ "الجهد الكهربائي في المملكة العربية السعودية - نظرة عامة على إمدادات الكهرباء وجودة الطاقة" . سينالدا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 نوفمبر 2020 .
  14. ↑ وثيقة التنسيق CENELEC HD 472 S1:1988
  15. ↑ المعيار البريطاني BS 7697: الفولتية الاسمية لأنظمة إمداد الكهرباء العامة ذات الجهد المنخفض – (تنفيذ HD 472 S1)
  16. ↑ حسين، ج.؛ محمود، أ. (29 يناير 2014). دمج الطاقة المتجددة: التحديات والحلول . سبرينغر. ص 71. ISBN  978-9814585279تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 يناير 2018 .
  17. ↑ "تحديث مقاولي الكهرباء - العدد 4 - فبراير 2023" . us5.campaign-archive.com . تم الاطلاع عليه في 4 مارس 2024 .
  18. ↑ "NEMA - المعيار الوطني الأمريكي لأنظمة ومعدات الطاقة الكهربائية - تصنيفات الجهد (60 هرتز)" . www.nema.org . مؤرشف من الأصل في 27 يوليو 2007. تم الاطلاع عليه في 21 أبريل 2026 .
  19. ↑ "حدود تحمل الجهد" (ملف PDF) . شركة PG&E. 1 يناير 1999. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 10 نوفمبر 2019. تم الاطلاع عليه في 22 نوفمبر 2019 .
  20. ↑ CSA  CAN3-C235-83: مستويات الجهد المفضلة لأنظمة التيار المتردد، من 0 إلى 50000 فولت
  21. ↑ "غودالمينغ: الكهرباء" . استكشاف ماضي مقاطعة سري . مجلس مقاطعة سري . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أبريل 2026 .
  22. ↑ إمدادات الكهرباء في المملكة المتحدة (ملف PDF) ، مجلس الكهرباء ، 1987، مؤرشف من الأصل في 1 أبريل 2017{{citation}}: CS1 maint: bot: حالة عنوان URL الأصلي غير معروفة ( رابط )
  23. ↑ "معالم بارزة: محطة شارع بيرل، 1882" . موسوعة تاريخ الهندسة والتكنولوجيا . مؤسسة الهندسة المتحدة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 ديسمبر 2017 .
  24. ↑ مدونة جودة الطاقة (15 يناير 2021). "حدود تحمل الجهد" . مدونة جودة الطاقة . شركة باسيفيك للغاز والكهرباء (PG&E) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أبريل 2026 .
  25. ↑ توماس ب. هيوز ، شبكات الطاقة: الكهرباء في المجتمع الغربي 1880-1930 ، مطبعة جامعة جونز هوبكنز، بالتيمور 1983، رقم ISBN 0-8018-2873-2ص 193
  26. ^ موسى ، سيسوكو (1 ديسمبر 2024). "كأس الكأس" . تم الاسترجاع في 21 أبريل 2026 .