Причина, по которой США до сих пор используют напряжение около 110-120 вольт в домашних электросетях, в то время как большая часть остального мира перешла на 220-230 вольт, кроется в истории развития электротехники и факторе региональных особенностей, особенно городских центров. Понимание этого вопроса требует погружения в истоки распространения электричества, эволюцию технологий лампочек и уникальную роль одного города — Чикаго — в формировании американской системы электроснабжения. В конце XIX века Томас Эдисон стремился вывести электрическое освещение на новый уровень, разработав генератор постоянного тока, который выдавал напряжение около 110 вольт. Это значение не было случайным — новые генераторы создавались именно с таким расчетом, чтобы обеспечить оптимальные условия для работы источников света того времени. Однако эффективность распределения электроэнергии вызывала серьезные трудности, в частности низкий уровень освещённости на самых популярных линиях из-за большого сопротивления.
Для решения этой задачи Эдисон предложил трехпроводную систему с использованием нейтрального провода между двумя проводами с переменным поляритетом. Это позволило уменьшить потребление меди более чем на 60%, что значительно снизило затраты. Интересно, что при такой системе можно было легко получить как напряжение около 110 вольт (между фазой и нейтралью), так и 220 вольт (между двумя фазами) для питания более мощного оборудования. Таким образом, уже с самых первых стадий развития системы был предусмотрен потенциал для повышения напряжения, но бытовое электроснабжение было ориентировано на более низкие показатели в целях совместимости с осветительными приборами. Развитие технологии лампочек сыграло немалую роль в формировании стандартов.
Первые источники света содержали нити из платины или угля, которые не выдерживали высокого напряжения. В 1904 году были запатентованы лампы с вольфрамовым волокном, что стало значительным прорывом — такие лампы могли работать при более высоких напряжениях и служить дольше. В Европе и большинстве других стран это открыло путь к переходу на напряжение около 220 вольт, что позволяло более эффективно передавать энергию с меньшими потерями и снижать затраты на электропроводку. Однако в США промышленность осветительных приборов была настолько развита, что объёмы производства старых ламп с угольными нитями долгое время превосходили производство новых вольфрамовых лампочек. Настолько высокий спрос задержал переход к более высокому напряжению.
К тому моменту, когда производство вольфрамовых ламп превысило старые модели, электрические сети были уже широко распространены и переоснащение их под 220 вольт стало бы слишком затратным и неудобным процессом. В результате страна придержалась привычного стандарта около 110-120 вольт. Не менее важным фактором стало стремительное развитие Чикаго во второй половине XIX века. Город являлся одним из самых быстрорастущих во всем мире, и его экономический подъем тесно связывался с транспортной инфраструктурой и промышленностью мясной переработки. Рост населения и промышленности вызвал бурное строительство, причем дома строились быстро и зачастую без должного учета пожарной безопасности, что привело к знаменитому Великому пожару Чикаго 1871 года.
После катастрофы архитекторы получили возможность проектировать город с нуля. Это стимулировало инновации, в том числе создание первых небоскребов с металлическим каркасом, который позволял возводить высокие здания без массивных кирпичных стен. Такие здания нуждались в надежном электроснабжении, поскольку газовое освещение было непрактичным на высоте. Это сделало электричество незаменимым элементом городской инфраструктуры и ускорило распространение электрических сетей постоянного и переменного тока. Проведение Всемирной выставки в Чикаго в 1893 году стало знаковым событием, которое способствовало популяризации электрического освещения в США.
Благодаря освещению, обеспеченному переменным током и технологиям Westinghouse, выставка была открыта и по ночам, произвела огромное впечатление на посетителей. Это подтолкнуло индустриалистов строить больше небоскребов в американских городах, что требовало дополнительного электропитания мощных устройств, но при этом ориентация на 110-120 вольт как стандарт существовала уже слишком прочно. С течением времени стандарты изменились в некоторых странах, которые переходили на более высокие значения напряжения или наоборот снижали его — примером является Япония с 100 вольтами, где безопасность превыше всего. Но в США привычка к 110-120 вольтам сохраняется по сей день, обеспечивая совместимость с огромным количеством бытовых и промышленных приборов, а также экономическую обоснованность существующей инфраструктуры. Кроме того, различия в частоте переменного тока (50 Гц в Европе и Азии и 60 Гц в США) и разнообразные методы трехфазного распределения энергии формируют сложную картину мировых энергетических систем, где стандарты непременно отражают исторические, технические и экономические особенности каждой страны.
Таким образом, выбор напряжения в США более чем в сто лет назад определялся сочетанием технологических ограничений, массового производства, особенностей городского роста и экономической рациональности. Переход на 220 вольт был бы технически возможен, но экономически нецелесообразен при сохранении огромного наследия инфраструктурных и бытовых решений, внедренных за историю развития американской энергетики. Американская система — это уникальный пример сохранения традиций в условиях технологического прогресса и мощного влияния локальных факторов, которые оставили отпечаток на целую отрасль по сей день.
