Por que os EUA usam 110V e o Reino Unido usa 230-240V?

Por que os EUA usam 110V e o Reino Unido usa 230-240V? Quais são as vantagens? Explique-me com cálculo. Por que eles usam frequências diferentes, como 50Hz, 60Hz? Qual é a razão?

Você não deve se surpreender que eles usem tensões e frequências diferentes; você deve se surpreender por haver apenas dois grandes padrões de tensão / frequência.

Quando a eletricidade foi introduzida pela primeira vez, cada produtor forneceu uma voltagem e frequência diferentes (ou mesmo DC em vez de CA). Gradualmente, os produtores se fundiram, os governos estabeleceram padrões e a pressão do mercado exigiu que os aparelhos pudessem ser usados ​​em todos os lugares. Isso levou à situação atual, onde a pressão por um padrão mundial é contrabalançada pelos interesses investidos.

Para a mesma quantidade de energia, 110V requer mais corrente, portanto, fios mais grossos. 230V requer melhor isolamento. Em algumas situações raras, 220V pode ser mais perigoso ao toque.

Eu não acho que 50 ou 60 Hz faz alguma diferença significativa. (Um núcleo de ferro para um transformador pode ser um pouco menor a 60 Hz. Mas os núcleos de ferro são muuuuito século passado ...)

É difícil ser definitivo. Mas antes de distribuição de energia CA foi amplamente adotada, houve uma amarga batalha nos Estados Unidos entre Edison e Westinghouse sobre DC contra distribuição de energia AC .

O sistema DC de Edison usou + 110V, 0V e -110V. Edison fez uma campanha para retratar a CA como perigosa, chegando ao ponto de introduzir uma cadeira elétrica movida a eletricidade como um dispositivo de execução, demonstrando assim o "perigo da CA". Uma vez que a CA foi amplamente aceita como superior à CC para distribuição de energia, 110V se tornou o padrão para distribuição CA, provavelmente porque usava o nível de tensão "mais seguro" do sistema CC.

Depois que as lâmpadas de filamento metálico se tornaram viáveis, 220V se tornou comum na Europa devido aos custos de distribuição mais baixos .

Quanto a 50Hz versus 60Hz ... bem, isso é apenas o sistema Metric .

A mesma razão pela qual ainda pavimentamos estradas que circundam prédios que foram derrubados meio século atrás.

Historicamente, alguém ou algum grupo escolheu um número em cada país, outros seguiram o exemplo e tornou-se "um padrão". Agora estamos presos a eles.

Cada um tem suas vantagens e desvantagens. Você pode discuti-los para sempre.

A questão dos 110V é simplesmente que, uma vez que Tesla e Westinghouse provaram ser viável a transmissão CA de longa distância, a principal questão que impulsionava a proliferação de eletrificação era a iluminação nas casas, substituindo a iluminação a gás e óleo que era o maior risco de incêndio do dia. As lâmpadas de Edison eram 100V, mas uma lâmpada não se importa se recebe CA ou CC. Portanto, nosso sistema de distribuição de CA, AO NÍVEL RESIDENCIAL, foi projetado para aproveitar a base instalada existente e a disponibilidade de estoque das lâmpadas da Edison. Então, quando os aparelhos pessoais começaram a proliferar, eles foram projetados para tirar proveito dos circuitos de iluminação de 110VCA já usados ​​em residências e o conceito cimentou-se em nossa cultura para onde não havia volta.

O problema de 50 / 60Hz é diferente e não é "métrico" (o que é métrico sobre o número 50?). Apesar de Westinghouse / Tesla ter defendido, o AC só decolou aqui quando Edison cedeu à inevitabilidade. Edison, apesar de ter investido na AEG quando a Europa começou a eletrificar, relutou em permitir um sistema no qual os europeus pudessem entrar em nosso mercado vendendo produtos elétricos aqui. Então, depois de experimentar também diferentes frequências (40Hz foi a primeira grande instalação industrial, na Folsom Power House, na Califórnia), Edison e Steinmetz instalaram-se em 60Hz, em parte por causa do problema de cintilação, e também porque tornaria o equipamento europeu incompatível. Ele queria tudo para si mesmo ... o que é a mesma motivação por trás de seu esforço inicial para desacreditar a distribuição de CA em primeiro lugar. Ele queria a DC porque possuía os direitos de patente dos EUA no dínamo da DC (mesmo que ele tenha comprado o primeiro, como prova de conceito, da Werner von Siemens. Sim, ISSO A Siemens ... A Siemens ... a Siemens não a patenteou nos EUA) . Portanto, se a DC tivesse vencido, teríamos dínamos em Edison DC a cada 8 quilômetros. Somente os ricos teriam condições de pagar, e todos estariam pagando a Edison pelo privilégio. O igualitarismo de Tesla arruinou sua visão.

Isso foi amplamente abordado em Os Simpsons :

Você sabe, a Europa não é lugar para uma criança de seis anos. Ele aguenta 110 volts, mas 220 o mataria.

Brincadeiras à parte, depois que você escolhe um valor e produz uma quantidade substancial de dispositivos compatíveis, o preço da mudança para um valor diferente se torna proibitivamente alto.

Aprendemos que se tratava de recursos. A Europa tinha ferro abundante e faltava cobre, portanto 50Hz. Enquanto (erroneamente) os Estados Unidos e, em particular, a Pensilvânia, tinham um excedente de cobre, daí 60Hz. 110v, 60Hz tem 4 vezes a perda de distribuição em comparação com 220V (perda de potência = I ao quadrado R) É por isso que o fio americano é muito mais espesso e a distribuição aérea (não subterrânea) exibe uma exibição tão espetacular quando um transformador montado em um poste é acionado. Além disso, as luzes piscam duas vezes a frequência CA, um pisca no meio ciclo positivo e um pisca no meio ciclo negativo, não na frequência de alimentação

No Reino Unido, a fiação estava disponível em todo o país no final dos anos 50. O resto da Europa seguiu logo após os EUA. Como o Reino Unido levou um pouco de tempo para recuperar o atraso, eles tiveram tempo para aprender uma coisa importante sobre a experiência anterior com eletricidade doméstica - as instalações elétricas eram caras! Eles tiveram que usar muito fio e, dobrando a tensão, reduziram a corrente para metade, reduzindo assim a bitola necessária.

A frequência de CA é uma história um pouco mais conhecida ... Até 1890, não havia um padrão para a rede freq. (obviamente) A AEG, que tinha o monopólio da produção de eletricidade na Europa, estabeleceu o padrão em 40Hz, no entanto, um pouco mais tarde, eles notaram lâmpadas piscando nessa frequência. então eles aumentaram para 50Hz, o que foi bom. Westinghouse aprendeu sobre isso se tornar um padrão, mas eles acharam que as luzes ainda piscavam um pouco, então aumentaram a frequência. a 60Hz. Nos anos seguintes, eles começaram a conectar todos os EUA e os motores e outros dispositivos foram projetados para essa frequência. então não foi fácil alterá-lo por mais tempo.