Dlaczego USA używa napięcia 110 V, a Wielka Brytania 230–240 V.

Dlaczego USA używa napięcia 110 V, a Wielka Brytania 230–240 V. Jakie są zalety? Wyjaśnij mi z obliczeniami. Dlaczego używają różnych częstotliwości, takich jak 50 Hz, 60 Hz? Jaki jest powód?

Nie należy się dziwić, że używają różnych napięć i częstotliwości, należy się dziwić, że istnieją tylko dwa duże standardy napięcia / częstotliwości.

Kiedy po raz pierwszy wprowadzono prąd, każdy producent podawał inne napięcie i częstotliwość (a nawet prąd stały zamiast prądu przemiennego). Stopniowo producenci łączyli się, rządy ustanawiały standardy, a presja rynku wymagała, aby urządzenia mogły być używane wszędzie. Doprowadziło to do obecnej sytuacji, w której presję na światowy standard równoważą zainwestowane interesy.

Dla tej samej ilości energii 110 V wymaga większego prądu, a zatem grubszych drutów. 230 V wymaga lepszej izolacji. W niektórych rzadkich sytuacjach 220 V może być bardziej niebezpieczne w dotyku.

Nie sądzę, aby 50 lub 60 Hz miało jakąkolwiek znaczącą różnicę. (Żelazny rdzeń transformatora może być nieco mniejszy przy 60 Hz. Ale rdzenie żelazne są tak bardzo zeszłego wieku ...)

Trudno być ostatecznym. Ale zanim powszechnie przyjęto dystrybucję prądu przemiennego, w Stanach Zjednoczonych między Edisonem i Westinghouseem doszło do zaciętej walki o dystrybucję prądu stałego kontra prąd przemienny .

Zastosowano układ DC Edisona + 110 V, 0 V i -110 V. Edison przeprowadził kampanię mającą na celu zobrazowanie prądu przemiennego jako niebezpiecznego, a nawet posunięcie się do wprowadzenia krzesła elektrycznego zasilanego prądem przemiennym jako narzędzia egzekucyjnego, pokazując w ten sposób „niebezpieczeństwo prądu przemiennego”. Po tym, jak prąd przemienny został powszechnie uznany za lepszy od prądu stałego w zakresie dystrybucji energii, 110 V stało się standardem w dystrybucji prądu przemiennego, prawdopodobnie dlatego, że stosowało „bezpieczniejszy” poziom napięcia w systemie prądu stałego.

Po tym, jak lampy z żarnikiem metalicznym stały się wykonalne, 220 V stało się powszechne w Europie z powodu niższych kosztów dystrybucji .

Jeśli chodzi o 50 Hz w porównaniu do 60 Hz ... to tylko system metryczny .

Z tego samego powodu nadal brukujemy drogi wokół budynków, które zostały zburzone pół wieku temu.

Historycznie ktoś lub jakaś grupa wybrała liczbę w każdym kraju, inni poszli za tym i stało się to „standardem”. Teraz utknęliśmy z nimi.

Każdy ma swoje zalety i wady. Możesz się z nimi kłócić na zawsze.

Problem 110 V polega po prostu na tym, że gdy Tesla i Westinghouse udowodniły, że możliwa jest transmisja prądu przemiennego na duże odległości, problemem nr 1 napędzającym rozprzestrzenianie się elektryfikacji było oświetlenie domów, zastępujące oświetlenie gazowe i olejowe, które stanowiło główne zagrożenie pożarowe w ciągu dnia. Lampy Edisona miały napięcie 100 V, ale lampa nie dba o to, czy dostanie prąd przemienny czy stały. Dlatego nasz system dystrybucji prądu przemiennego, NA POZIOMIE MIESZKANIOWYM, został zaprojektowany tak, aby wykorzystać istniejącą zainstalowaną bazę i dostępność zapasów lamp Edisona. Następnie, gdy urządzenia osobiste zaczęły się rozprzestrzeniać, zostały zaprojektowane z myślą o wykorzystaniu obwodów oświetleniowych 110 VAC, które były już stosowane w domach, i koncepcja ta utrwaliła się w naszej kulturze, gdzie nie było powrotu.

Problem 50 / 60Hz jest inny i wcale nie jest „metryczny” (co jest metryczny w przypadku liczby 50?). Pomimo zwycięstwa Westinghouse / Tesli, AC naprawdę wystartowało tutaj, gdy Edison poddał się nieuchronności. Edison, pomimo inwestycji w AEG, gdy Europa zaczęła elektryzować się, niechętnie pozwalał systemowi, w którym Europejczycy mogliby wejść na nasz rynek, sprzedając tutaj produkty elektryczne. Po eksperymentach z różnymi częstotliwościami (40 Hz była pierwszą dużą instalacją przemysłową w Folsom Power House w Kalifornii) Edison i Steinmetz zdecydowali się na 60 Hz, częściowo z powodu problemu z migotaniem, a także dlatego, że spowodowałoby to, że sprzęt europejski byłby niezgodny. Chciał tego wszystkiego dla siebie ... co jest tą samą motywacją, za którą początkowo dążył do zdyskredytowania dystrybucji prądu przemiennego. Chciał DC, ponieważ był właścicielem amerykańskich praw patentowych do swojego dynama DC (chociaż faktycznie kupił swój pierwszy, dla potwierdzenia koncepcji, od Wernera von Siemensa. Tak, TO, że Siemens ... Siemens nie opatentował go w USA) . Gdyby więc DC wygrał, mielibyśmy dynamy Edisona co około 5 mil. Tylko bogaci mogliby sobie na to pozwolić i wszyscy zapłaciliby Edisonowi za przywilej. Egalitaryzm Tesli zrujnował jego wizję.

Zostało to szeroko omówione w The Simpsons :

Wiesz, w Europie nie ma miejsca dla sześciolatka. Poradzi sobie z napięciem 110 woltów, ale 220 go zabije.

Żarty na bok, gdy wybierzesz wartość i wyprodukujesz znaczną liczbę kompatybilnych urządzeń, cena przejścia na inną wartość staje się zbyt wysoka.

Dowiedzieliśmy się, że chodziło o zasoby. W Europie było dużo żelaza i brakowało miedzi, stąd 50 Hz. Podczas gdy (przez pomyłkę) Ameryka, a zwłaszcza Pensylwania, miała nadwyżkę miedzi, stąd 60 Hz. 110 V, 60 Hz ma 4-krotną stratę dystrybucji w porównaniu z 220 V (strata mocy = I do kwadratu R) Dlatego amerykański drut jest o wiele grubszy, a dystrybucja napowietrzna (nie podziemna) zapewnia tak spektakularny wyświetlacz, gdy transformator montowany na słupie idzie w górę. Ponadto światła migają z częstotliwością dwa razy większą niż częstotliwość AC, jeden błysk w dodatnim półcyklu i jeden błysk w ujemnym półcyklu, a nie przy częstotliwości zasilania

W Wielkiej Brytanii okablowanie było dostępne w całym kraju pod koniec lat 50. XX wieku. Reszta Europy pojawiła się wkrótce po Stanach Zjednoczonych. Ponieważ Wielka Brytania zajęła trochę czasu, aby nadrobić zaległości, mieli czas dowiedzieć się ważnej rzeczy na temat wcześniejszych doświadczeń z elektrycznością domową - okablowanie było drogie! Musieli zużyć dużo drutu i podwajając napięcie, zredukowali prąd do połowy, zmniejszając w ten sposób wymagany przekrój drutu.

Częstotliwość AC jest nieco lepiej znaną historią ... Do 1890 roku nie było standardu dla częstotliwości sieci. (oczywiście) AEG, które miało monopol na produkcję energii elektrycznej w Europie, ustanowiło standard na 40 Hz, jednak nieco później zauważyły ​​migotanie lamp przy tej częstotliwości. więc zwiększyli go do 50 Hz, co było w porządku. Westinghouse dowiedział się o tym, że stanie się standardem, ale doszli do wniosku, że światła wciąż migają, więc zwiększyli częstotliwość. do 60 Hz. W następnych latach rozpoczęli okablowanie całego USA, a silniki i inne urządzenia zostały zaprojektowane dla tej częstotliwości. więc nie było łatwo go zmienić.