Почему в СССР полвека жили со 127 вольтами в розетке, а потом перешли на 220

Многие помнят переключатель «127/220 В» на задней стенке советского телевизора или радиолы. В старых домах Москвы и Ленинграда 127 вольт держались в розетке до конца 1980-х. Ниже я объясню, откуда взялось это число, почему страна перешла на 220 вольт и почему в подъезде по-прежнему три фазы, а в квартиру приходит одна. Ответ проще, чем кажется: число 220 было в советской сети с самого начала.

Лампы Эдисона и разнобой до революции

Низкое напряжение в домах появилось задолго до советской власти. Первые городские сети в Европе и США строили ради освещения. Лампы накаливания в квартирах и конторах питали постоянным током около 100 В. Первая электростанция Томаса Эдисона, запущенная в 1882 году, держала 110 В на всём пути от генератора до лампы. Из-за низкого напряжения ток получался большим, кабели приходилось делать из толстой меди. Самый дальний клиент мог жить примерно в 2,4 км от станции, дальше провода становились неподъёмно дорогими.

За этим стоит простая арифметика. Если удвоить напряжение, тот же кабель передаст ту же мощность в 4 раза дальше при тех же потерях. Этим пользовалось дуговое уличное освещение на напряжении около 3000 В: одна станция питала цепочку фонарей длиной до 11 км. Для квартир такое напряжение было слишком опасным, поэтому бытовые сети надолго остались в диапазоне от 100 до 127 В.

В Российской империи единой нормы не было вовсе. Разбираясь в истории стандартов, я обнаружил, что до 1917 года устоявшейся величины напряжения в документах нет. Одно и то же Общество электрического освещения в Москве могло подавать потребителям три разных номинала. Когда перед планом ГОЭЛРО обследовали сети РСФСР, выяснилось, что используются практически все возможные напряжения и виды тока. А отрасль была заметной: в 1913 году Россия вырабатывала 1,9 млрд кВт·ч на 9537 станциях и занимала 5-е место в мире.

План ГОЭЛРО, принятый 22 декабря 1920 года, предусматривал 30 районных электростанций общей мощностью 1,75 млн кВт. Для такой стройки требовался единый стандарт. С 1926 года номинальные напряжения сетей и аппаратуры утверждал Комитет по стандартизации при Совете труда и обороны. Из всего разнообразия выбрали систему, которая прожила в квартирах почти полвека.

Как из 220 вольт получились 127

Отдельным советским стандартом 127 вольт никогда не были. Это фазное напряжение трёхфазной сети 127/220 В. Трёхфазную систему переменного тока в конце XIX века разработал инженер Михаил Доливо-Добровольский. Между двумя фазными проводами в ней действует линейное напряжение. Между фазой и нулевым проводом действует фазное, и оно меньше линейного в √3 раз, то есть примерно в 1,73 раза.

Дальше остаётся посчитать. Сети строили прежде всего под промышленность, а электродвигатели, которые тогда массово ставили на заводы, рассчитывали на 220 В между фазами. Делим 220 на 1,73 и получаем 127 В. Это фазное напряжение и шло в квартиры к лампам накаливания, потому что для быта хватало одного фазного провода и нуля.

Вторым доводом была безопасность. В «Правилах и Нормах» 1925 года выбор низкого бытового напряжения обоснован именно ею. Изоляция в те годы была несовершенной, и 127 В снижали риск пробоя, пожара и тяжёлой электротравмы. На мой взгляд, для 1920-х решение было разумным: в квартирах горели лампочки, мощных приборов почти не было, и большой ток никому не мешал.

Медь, ток и потери: зачем понадобилась сеть 220/380 В

После войны картина изменилась. В квартирах прибавилось электроприборов, нагрузка росла, и сети на 127 вольт перестали справляться. Можно было утолщать провода по всей стране или поднять напряжение. Первый путь означал тонны дополнительной меди и алюминия, поэтому выбрали систему 220/380 В: в розетке 220 В между фазой и нулём, между фазами 380 В. Есть версия, что на выбор повлияли немецкие инженеры, работавшие в СССР после войны и знакомые с европейской схемой 220/380 В. Я считаю её дополнительной причиной, потому что экономический довод весомее.

Выигрыш легко посчитать на бытовом примере. Мощность равна произведению напряжения на ток, поэтому электроплитка на 1000 Вт при 127 В берёт около 7,9 А, а при 220 В около 4,5 А. Ток падает примерно до 58% прежнего. Потери в проводах пропорциональны квадрату тока, поэтому в той же линии они сокращаются примерно до 33%, то есть втрое. На деле это значит, что по уже проложенным проводам можно было передать почти вдвое большую мощность.

Расчёт этот идеализированный. Он не учитывает замену трансформаторов, схему сети и сами нагрузки, а точных цифр о том, насколько снизились потери именно благодаря переходу, в открытых материалах нет. Общая картина позднего СССР известна: с 1970 по 1990 год потери в сетях Минэнерго держались на уровне от 9,0 до 9,4% отпуска. В 1990 году это больше 150 млрд кВт·ч, больше, чем потребляла вся чёрная металлургия с её 147 млрд кВт·ч.

Любопытно, что от 80 до 85% этих потерь приходилось на сети от 6 до 220 кВ. Для сетей 0,4 кВ, к которым относится и квартирная разводка, ориентировочные потери оцениваются от 0,5 до 1,5%. По-моему, это хороший довод в пользу решения 1950-х годов: после перехода на 220 вольт низковольтная часть сети перестала быть главным источником потерь, и бороться с ними пришлось на магистралях.

Как переход на 220 вольт растянулся на 30 лет

Единого дня, когда страна переключилась, не было. Первые попытки предпринимали ещё в 1930-е, массовый перевод начался после войны. В Москве постановление Моссовета о постепенном переходе на 220 В приняли в 1954 году. Сначала переводили административные здания, затем жилые дома по мере капитального ремонта. Новые районы с хрущёвками сразу строили под 220 В, а старые подстанции меняли по мере износа.

Отсюда растянутая хронология, которую видно по воспоминаниям жителей. Дом на ленинградской Моховой перевели в 1963 или 1964 году, коммуналку на Невском в 1969 году, одну из московских квартир в середине 1970-х. Дом 1915 года постройки в московском Подсосенском переулке получил 220 В только в 1988 году. Один электрик вспоминал, как в соседнем Милютинском переулке снимал ещё подключённые счётчики Siemens и AEG на 110 В. В отдельных старых домах 127 вольт продержались до начала 1990-х.

Промышленность ответила на такую пестроту практичным решением. С 1950-х по 1980-е телевизоры, радиолы и аудиотехнику выпускали с переключателем «127/220 В». Радиола «Вега-001-стерео» выходила с 1974 года, и на блоке её приёмника стоит коричневый круглый переключатель. Семья могла купить аппарат в 127-вольтовом доме, а после перевода сети просто повернуть переключатель.

Мне эта деталь кажется самой показательной. Переход тянулся так долго, что двойное питание стало обычным делом для целого поколения техники. Сегодня ту же задачу решают импульсные блоки питания, которые принимают от 100 до 240 В при частоте 50 или 60 Гц без всяких переключателей.

Почему в квартире 220, а в подъезде 380

К жилому дому подходит четырёхпроводная линия из трёх фазных проводов и нулевого. Между любыми двумя фазами действует 380 В, по нынешнему стандарту 400 В, поэтому вводные автоматы и счётчики домов обычно трёхфазные. В квартиру заводят одну фазу, ноль и, если повезло с домом, провод защитного заземления. Между фазой и нулём получаются те самые 220 или 230 В. Это та же схема Доливо-Добровольского, поднятая на ступень: раньше 220 было линейным напряжением, теперь стало фазным.

Подать в розетку 380 В было бы выгоднее по потерям, но у высокого напряжения есть обратная сторона. Оно усложняет изоляцию, розетки и выключатели. Кроме того, оно делает удар током тяжелее для человека без подготовки. Поэтому три фазы оставили для двигателей, станков и мощных потребителей, а в квартирах ограничились фазным напряжением.

Европа живёт по тому же принципу. В северной и центральной Европе в дома часто приходит три фазы 400 В. От них питают кухонные плиты и водонагреватели, а розетки получают 230 В. В промышленных сетях там применяют и 400/690 В. США оставили около 120 В, потому что переводить уже построенную инфраструктуру на более высокое напряжение посчитали слишком дорогим. На мой взгляд, СССР повезло со временем: в послевоенные годы сети всё равно восстанавливали и строили заново, и закладывать в них новый стандарт было логично.

Напряжение в сети менялось и позже. В 1993 году решили привести советские 220/380 В и зарубежные 240/415 В к единому значению 230/400 В по ГОСТ 29322-92. Действующий ГОСТ 29322-2014, введённый в 2015 году, устанавливает 230 В с допуском 10% в обе стороны. В ПУЭ-7 по-прежнему фигурирует 220 В, но в розетке почти всегда больше, от 230 до 240 В, а разброс бывает от 190 до 250 В.

Итого

127 вольт в СССР появились потому, что первые сети строили под заводские моторы на 220 В между фазами. Квартирам доставалась фаза с нулём, то есть 220, делённое на √3. Пока дома освещали лампочками, этого хватало, а низкое напряжение считалось безопасным. После войны приборов стало больше, большой ток обходился слишком дорого в меди и потерях, и сеть подняли на ступень до 220/380 В.

Получается, что число 220 жило в советских сетях с 1920-х годов. Оно лишь переехало из промышленной пары фаз в квартирную розетку. А сам привычный стандарт 220 вольт формально закончился ещё в 1990-е: по ГОСТу в розетке сейчас 230 В.

Также рекомендую посмотреть ещё несколько моих обзоров электроники и техники:

• Обзор защищенного смартфона AGM X7 Pro: тепловизор высокого разрешения, фонарь и беспроводная зарядка
• Собрал еще один игровой ПК на Ryzen 9 9950X3D и ASRock X870E Nova Wi-Fi с 64 ГБ DDR5: цена вопроса и стоит ли оно того? Полный обзор
• Спорный вариант, но если привыкнуть… Обзор игрового QD-OLED монитора MSI MAG 321UPX и все что нужно знать + видеообзоры