Por que eletrodomésticos como luz, TV e ventilador usam energia CA diretamente do suprimento, mas um telefone e laptop usam um adaptador para converter CA em CC?
Todas as TVs modernas possuem adaptador AC-> DC interno. O mesmo vale para a maioria das luzes LED e lâmpadas CFL modernas.
Agent_L 5/18
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@Agent_L Por favor, não responda perguntas em um comentário.
pipe
1
Em outras palavras, sua pergunta é: Por que alguns aparelhos usam fontes de alimentação externas, enquanto outros usam fontes de alimentação internas?
Dave Tweed
Respostas:
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Isso ocorre principalmente porque a tensão da linha é "alta" em comparação com o que a eletrônica normal precisa e o que é seguro.
Os dispositivos que usam energia significativa, como luzes e ventiladores, são criados para funcionar diretamente com a tensão da linha de energia. O custo de proteger o usuário da tensão mais alta é compensado pelo uso mais eficiente da energia e não pela necessidade de convertê-la.
Dispositivos com componentes eletrônicos precisam de baixa voltagem para executá-los. Isso significa uma fonte de alimentação extra , que converte a alta voltagem da linha na baixa voltagem necessária aos eletrônicos. Também se converte em corrente contínua, porque os eletrônicos precisam de corrente contínua para operar.
Dado que existe esse conversor entre a tensão da linha e as partes internas reais do dispositivo, os fabricantes podem escolher onde colocá-lo. Em alguns casos, faz sentido colocar esse conversor externo ao dispositivo. Isso alivia a necessidade de proteger o usuário da alta tensão no dispositivo. Entro em mais detalhes aqui .
Alguns dispositivos eletrônicos são grandes o suficiente para fazer sentido colocar a fonte de alimentação dentro. O seu exemplo de TV está nesta categoria. Ainda é um dispositivo eletrônico que roda internamente em CC de baixa tensão, mas é grande o suficiente para que a fonte de alimentação seja interna.
Isso parece uma resposta circular à pergunta, que em espírito parece ser a razão pela qual alguns dispositivos podem funcionar com CA de alta voltagem e outros requerem CC de baixa voltagem.
precisa saber é o seguinte
3
Coisas como luzes LED de substituição para acessórios incandescentes tendem a incluir circuitos para transformar em CC de baixa tensão, mesmo que as lâmpadas incandescentes substituídas funcionassem diretamente da rede elétrica CA.
tom r.
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Há uma abundância de pequenas televisões que funcionam fora blocos de poder externos (tensão de linha => 12VDC <3A)
Zac Faragher
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Você deve começar com "por que a tensão da rede elétrica é 110VAC / 220VAC". Portanto, é CA, pois dessa maneira é fácil converter a tensão por transformadores ou mover motores (CA). Ambas as razões estavam lá muito antes da eletrônica aparecer.
Para eletrônicos, como TV, laptop, o que for, você sempre precisará de CC e é significativamente menor que 160V / 315V (CA retificado). Isso ocorre porque como os semicondutores funcionam - ao contrário dos tubos de vácuo (dos quais não tenho idéia, não sou tão velho).
Então, por que temos alguma fonte de alimentação dentro de um dispositivo e às vezes fora? É por considerações de aplicativo. Laptop - você não quer ter uma fonte de alimentação interna quando estiver em movimento. Então você usa algo externo, que você pode deixar em casa.
Para a TV, isso não importa, então normalmente é melhor para o cliente tê-la dentro. Embora às vezes para dispositivos extremamente finos, a fonte de alimentação ainda seja externa.
Agora, muitos aparelhos usam fontes de alimentação externas apenas porque é mais fácil certificá-las dessa maneira. Compre um adaptador pronto para uso de um fornecedor conhecido, pois tudo dentro do seu aparelho é seguro (extra) de baixa tensão DC.
Simon B
Sim. Eu dobraria isso para trás "dependendo da aplicação". Tamanho é apenas um exemplo. Também pode ser um custo ou tempo para o mercado.
Gregory Kornblum
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FWIW, conjuntos de tubos antigos funcionavam de várias maneiras diferentes. Os mais baratos, mais simples, tinham um tubo retificador para converter os 120VCA em CC, para alimentar a "lógica", por assim dizer, e os filamentos foram conectados em série para que juntos tivessem resistência suficiente para puxar a corrente correta do aquecedor. Os mais extravagantes usavam um transformador para produzir 6,3V para filamentos / aquecedores e em qualquer lugar até 300V para ser retificado para servir como suprimento "B". Às vezes, haveria outras tensões para "viés", et al.
Hot Licks
@ HotLicks, em outras palavras, os conjuntos de tubos também são executados em DC. Embora, em alguns casos, a tensão CC seja maior que a tensão da rede elétrica CA: eu costumava brincar com um transformador de 900V "B" que o operador de rádio amador que morava ao lado me deu quando eu era criança.
Solomon Slow
6
Tenho a sensação de que, embora a maioria das explicações dadas aqui esteja na maior parte correta, elas não estão realmente respondendo ao que o OP pediu. O que é engraçado, porque acho que a explicação deve ter apenas algumas frases.
A principal razão pela qual a CA sai da sua tomada é porque é muito ineficiente transportar CC em longas distâncias (e especialmente em baixa tensão CC). (Além disso: a eletricidade também é CA quando é gerada, pelo menos para a maioria das fontes.) Quando chega em sua casa, é quase sempre convertida em CC antes do uso, porque quase todos os dispositivos modernos precisam de CC. Os que precisam de algum tipo de CA geram seus próprios, e não usam o CA fornecido a partir da tomada.
Existem apenas algumas exceções. (Só consigo pensar em 3 por enquanto, mas provavelmente há mais):
motores: a maioria dos elektromotores (grandes) funciona com corrente alternada, para que possam usá-lo imediatamente da tomada.
lâmpadas incandescentes: requerem calor para fazer a lâmpada brilhar. Se o calor vem de CA ou CC, não importa, então não há razão para convertê-lo.
elementos de aquecimento: o mesmo que para lâmpadas incandescentes
Sua TV não é uma das exceções, porque converte em DC internamente, da mesma forma que o seu laptop com um adaptador externo.
Não. A DC é mais eficiente para transferir longas distâncias, é por isso que as linhas mais longas do mundo são HVDC. É difícil converter DC entre alto e baixo, e é por isso que as linhas são CA.
Agent_L 5/0118
@Agent_L Good Point! Como eu disse: existem muitas exceções no mundo da eletricidade. Usamos CA para transporte de tensões médias e altas. Tentamos aumentar a tensão o máximo possível, para que haja o mínimo de corrente possível para causar perda de calor. No entanto, se quisermos fazer uma linha muito longa (isto é, em várias nações) e, assim, aumentar ainda mais a tensão, começaremos a perceber as propriedades capacitivas e indutivas do cabo, causando perdas significativas. Para evitar isso, eles usam HVDC. Mas para distâncias curtas, AC é o vencedor claro. (Digitado no celular, desculpe-me pelos erros de digitação)
Opifex 05/01
As propriedades capacitivas e indutivas são sentidas mesmo em distâncias relativamente curtas.
Gregory Kornblum
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@Agent_L "transferência" não significa apenas de um extremo a outro da linha de energia. Isso significa, desde a estação geradora até as tomadas em sua casa. E você pode notar que apenas as linhas de transmissão mais longas do mundo usam DC. A linha deve demorar muito antes que a eficiência da transmissão CC seja suficiente para compensar os enormes custos das duas estações finais que devem converter entre CC de alta tensão e CA de baixa tensão.
Solomon Slow
1
Outro motivo para ter um conversor CA para CC separado é a Segurança . Dispositivos como laptops e celulares costumam ser manuseados pelo usuário com contato próximo com a pele. Uma pequena falha com um conversor interno de CA para CC pode ser muito perigosa.
A solução mais fácil é manter a tensão da linha fora e longe do dispositivo, com isolamento adequado no adaptador. O dispositivo vê apenas a CC de baixa tensão.
Não é segurança. Construir uma fonte de alimentação segura dentro de um dispositivo eletrônico não é mais difícil do que construí-lo em uma caixa separada própria. O verdadeiro problema é a aprovação regulatória. A maioria dos países proíbe a venda de qualquer dispositivo que aceite energia elétrica, a menos que o projeto tenha sido extensivamente testado. Esse é o design completo : altere o design de uma TV com uma fonte de alimentação integrada e você precisará refazer todos os testes de segurança. Mas se ele usa um bloco de energia externo, somente o bloco de energia precisa ser testado. Você pode alterar o design da TV à vontade.
Solomon Slow
@ jameslarge: Mas as aprovações regulatórias são sobre segurança, então Tejas não está errado sobre isso.
Dave Tweed
@DaveTweed, o que quero dizer é que ter uma fonte de alimentação externa não torna, por si só, um produto mais seguro do que um produto equivalente com uma fonte de alimentação embutida.
Solomon Slow
@ Jameslarge: Mas torna mais fácil obter essas aprovações de segurança.
Dave Tweed
@DaveTweed Pense em termos de 240VCA no seu colo versus 12VDC. Considere também que muitos laptops mordern (Macs!) Possuem corpos condutores de alumínio.
Tejas Kale
0
A casa é fornecida com CA, porque transformadores de pólo regulares e seus primos maiores precisam de CA, e a maioria dos dispositivos elétricos domésticos não se importava se eles tinham CA ou CC. E por vários outros motivos, é mais fácil lidar com a CA no processo de distribuição.
Praticamente todos os dispositivos que processam áudio ou vídeo (incluindo rádios e TVs antigos do tipo tubo) usam DC internamente na maior parte de suas operações. Mas converter de CA para CC em pequena escala não é particularmente difícil.
"e a maioria dos dispositivos elétricos domésticos iniciais não se importavam se recebiam CA ou CC", afirmação perigosa. O que voce tinha em mente?
Mastro
@ Master - Eu tenho em mente a classificação "120V AC / DC" estampada nos dispositivos. Uma luz incandescente não se importa. Uma torradeira não se importa. Um motor do tipo viajante não se importa. Mesmo muitos rádios antigos não se importam. Motores de indução foram provavelmente a maior exceção, mas chegaram bastante tarde no jogo.
Hot Licks
-1
Parte do motivo é histórico. A conversão de voltagem costumava envolver hardware muito maior e mais caro do que hoje, e muitos aparelhos elétricos costumavam exigir voltagem mais alta do que hoje. Os LEDs brancos, que são o primeiro projeto de lâmpada elétrica de uso geral que não precisa de alta tensão (para aumentar a eficiência ou para fazê-lo funcionar), só chegaram ao mercado por volta de 2010. As "verrugas" lineares de parede ainda eram comuns. em 2000, assim como as TVs de tubo de raios catódicos. Rádios e TVs que usavam tubos de vácuo internamente (talvez ao lado de transistores) ainda eram comuns no início dos anos 80.
Portanto, os usos mais antigos de eletricidade, como lâmpadas e eletrodomésticos, tendem a ter sido projetados para funcionar diretamente na tensão da linha, tanto porque a disponibilidade da tensão da linha era mais útil para eles, quanto porque era mais barato fazê-lo dessa maneira.
Qualquer dispositivo doméstico que você compra hoje, que ainda funcione diretamente na tensão da linha, provavelmente possui um motor ou aquecedor de alta potência; essas são as aplicações para as quais ainda é mais eficiente usar a tensão da linha diretamente. As lâmpadas LED são um caso especial: faria um certo sentido alimentá-las com 12VDC ou mais, mas como as casas já possuem todo o hardware da fiação e da lâmpada configurado para iluminação de tensão de linha, eles têm conversores de energia incorporados.
(Pergunta para a galeria de amendoins: que voltagens são usadas internamente nos equipamentos de áudio de geração de corrente do consumidor? Esses também tendem a receber uma entrada de energia de voltagem de linha, mas isso pode ser apenas o "podemos ajustar o conversor dentro do gabinete" "cenário mencionado em outras respostas. Não sei de um jeito ou de outro.)
@LorenzoDonati: As televisões que usavam tubos (por exemplo, tubos de raios catódicos - CRTs para a tela) permaneceram comuns até cerca de 2000.
Jerry Coffin
-1
As luzes fluorescentes e incandescentes podem ficar sem corrente alternada diretamente, basicamente porque são eletricamente simples (elas podem realmente sair de corrente alternada ou CC sem muita modificação) e foram projetadas para permitir altas tensões. Você pode gravar um vídeo em câmera lenta deles e verá que eles realmente ligam e desligam à medida que a corrente oscila.
As luzes e as TVs de LED convertem-se para DC internamente, usando circuitos semelhantes ao bloco de potência do seu laptop. Os principais motivos pelos quais seus aparelhos eletrônicos portáteis possuem um conversor CA-CC separado são o desconforto causado por algo que você está segurando e portabilidade, o que não é um problema da TV e da luz LED.
Quanto ao motivo pelo qual os designers optam por usar DC em vez de CA, há muitas razões. Para aplicativos como telefone e laptop que precisam ficar sem bateria; eles precisariam adicionar um inversor para converter de CC para CA que adicionasse calor e peso ao produto que deveria ser portátil. Além disso, essencialmente todos os circuitos digitais ficam sem corrente contínua e seria incrivelmente caro, se não impossível, projetar um telefone ou TV a partir do zero que use apenas energia CA. Como em todas as questões de projeto, um motivador principal é o custo: é mais barato projetar meu motor para aceitar CA ou colocar um transformador para converter de CA para CC?
Na verdade, as lâmpadas fluorescentes convencionais DEVEM ser fornecidas com CA. DC faria com que explodissem.
Hot Licks
E praticamente todos os equipamentos (mesmo equipamentos de tubo) que processam sons ou imagens ou sinais semelhantes ficam sem corrente contínua. Sempre tem.
Hot Licks
As lâmpadas fluorescentes modernas convertem 220V 50Hz em ~ 300VDC e depois voltam a CA, desta vez na faixa de kHz. Não é muito difícil projetar alguns motores em corrente alternada, mas na verdade é um problema projetar outros. Por exemplo. brocas e aspiradores de pó possuem motores de corrente contínua que funcionam com corrente alternada. Não sem problemas.
Agent_L 5/0118
Bem, o motor DC é na verdade um motor CA que está apenas fazendo seu próprio CA com comutação.
MrGerber
-2
A principal razão é o calor. Os dispositivos / aparelhos pequenos têm mais dificuldade em dissipar o calor da conversão CA para CC. Ao colocar o conversor CA / CC fora do chassi, pequenos dispositivos / eletrodomésticos afastam a fonte de calor dos outros componentes e reduzem o custo por não precisar lidar com ele dentro do chassi.
Muitas vezes, a outra principal razão é o espaço. Um telefone celular tem um carregador externo, porque ele é ultra denso com eletrônicos e bateria. Pense um pouco antes de postar uma resposta apressada ou espere alguns votos, se houver.
precisa saber é o seguinte
Eu diria que as principais razões para fontes de alimentação externas em equipamentos portáteis seriam espaço e peso, com o calor sendo um pequeno problema (quão quente o carregador do iPhone fica?).
Respostas:
Isso ocorre principalmente porque a tensão da linha é "alta" em comparação com o que a eletrônica normal precisa e o que é seguro.
Os dispositivos que usam energia significativa, como luzes e ventiladores, são criados para funcionar diretamente com a tensão da linha de energia. O custo de proteger o usuário da tensão mais alta é compensado pelo uso mais eficiente da energia e não pela necessidade de convertê-la.
Dispositivos com componentes eletrônicos precisam de baixa voltagem para executá-los. Isso significa uma fonte de alimentação extra , que converte a alta voltagem da linha na baixa voltagem necessária aos eletrônicos. Também se converte em corrente contínua, porque os eletrônicos precisam de corrente contínua para operar.
Dado que existe esse conversor entre a tensão da linha e as partes internas reais do dispositivo, os fabricantes podem escolher onde colocá-lo. Em alguns casos, faz sentido colocar esse conversor externo ao dispositivo. Isso alivia a necessidade de proteger o usuário da alta tensão no dispositivo. Entro em mais detalhes aqui .
Alguns dispositivos eletrônicos são grandes o suficiente para fazer sentido colocar a fonte de alimentação dentro. O seu exemplo de TV está nesta categoria. Ainda é um dispositivo eletrônico que roda internamente em CC de baixa tensão, mas é grande o suficiente para que a fonte de alimentação seja interna.
fonte
Você deve começar com "por que a tensão da rede elétrica é 110VAC / 220VAC". Portanto, é CA, pois dessa maneira é fácil converter a tensão por transformadores ou mover motores (CA). Ambas as razões estavam lá muito antes da eletrônica aparecer.
Para eletrônicos, como TV, laptop, o que for, você sempre precisará de CC e é significativamente menor que 160V / 315V (CA retificado). Isso ocorre porque como os semicondutores funcionam - ao contrário dos tubos de vácuo (dos quais não tenho idéia, não sou tão velho).
Então, por que temos alguma fonte de alimentação dentro de um dispositivo e às vezes fora? É por considerações de aplicativo. Laptop - você não quer ter uma fonte de alimentação interna quando estiver em movimento. Então você usa algo externo, que você pode deixar em casa.
Para a TV, isso não importa, então normalmente é melhor para o cliente tê-la dentro. Embora às vezes para dispositivos extremamente finos, a fonte de alimentação ainda seja externa.
fonte
Tenho a sensação de que, embora a maioria das explicações dadas aqui esteja na maior parte correta, elas não estão realmente respondendo ao que o OP pediu. O que é engraçado, porque acho que a explicação deve ter apenas algumas frases.
A principal razão pela qual a CA sai da sua tomada é porque é muito ineficiente transportar CC em longas distâncias (e especialmente em baixa tensão CC). (Além disso: a eletricidade também é CA quando é gerada, pelo menos para a maioria das fontes.) Quando chega em sua casa, é quase sempre convertida em CC antes do uso, porque quase todos os dispositivos modernos precisam de CC. Os que precisam de algum tipo de CA geram seus próprios, e não usam o CA fornecido a partir da tomada.
Existem apenas algumas exceções. (Só consigo pensar em 3 por enquanto, mas provavelmente há mais):
motores: a maioria dos elektromotores (grandes) funciona com corrente alternada, para que possam usá-lo imediatamente da tomada.
lâmpadas incandescentes: requerem calor para fazer a lâmpada brilhar. Se o calor vem de CA ou CC, não importa, então não há razão para convertê-lo.
elementos de aquecimento: o mesmo que para lâmpadas incandescentes
Sua TV não é uma das exceções, porque converte em DC internamente, da mesma forma que o seu laptop com um adaptador externo.
fonte
Outro motivo para ter um conversor CA para CC separado é a Segurança . Dispositivos como laptops e celulares costumam ser manuseados pelo usuário com contato próximo com a pele. Uma pequena falha com um conversor interno de CA para CC pode ser muito perigosa.
A solução mais fácil é manter a tensão da linha fora e longe do dispositivo, com isolamento adequado no adaptador. O dispositivo vê apenas a CC de baixa tensão.
fonte
A casa é fornecida com CA, porque transformadores de pólo regulares e seus primos maiores precisam de CA, e a maioria dos dispositivos elétricos domésticos não se importava se eles tinham CA ou CC. E por vários outros motivos, é mais fácil lidar com a CA no processo de distribuição.
Praticamente todos os dispositivos que processam áudio ou vídeo (incluindo rádios e TVs antigos do tipo tubo) usam DC internamente na maior parte de suas operações. Mas converter de CA para CC em pequena escala não é particularmente difícil.
fonte
Parte do motivo é histórico. A conversão de voltagem costumava envolver hardware muito maior e mais caro do que hoje, e muitos aparelhos elétricos costumavam exigir voltagem mais alta do que hoje. Os LEDs brancos, que são o primeiro projeto de lâmpada elétrica de uso geral que não precisa de alta tensão (para aumentar a eficiência ou para fazê-lo funcionar), só chegaram ao mercado por volta de 2010. As "verrugas" lineares de parede ainda eram comuns. em 2000, assim como as TVs de tubo de raios catódicos. Rádios e TVs que usavam tubos de vácuo internamente (talvez ao lado de transistores) ainda eram comuns no início dos anos 80.
Portanto, os usos mais antigos de eletricidade, como lâmpadas e eletrodomésticos, tendem a ter sido projetados para funcionar diretamente na tensão da linha, tanto porque a disponibilidade da tensão da linha era mais útil para eles, quanto porque era mais barato fazê-lo dessa maneira.
Qualquer dispositivo doméstico que você compra hoje, que ainda funcione diretamente na tensão da linha, provavelmente possui um motor ou aquecedor de alta potência; essas são as aplicações para as quais ainda é mais eficiente usar a tensão da linha diretamente. As lâmpadas LED são um caso especial: faria um certo sentido alimentá-las com 12VDC ou mais, mas como as casas já possuem todo o hardware da fiação e da lâmpada configurado para iluminação de tensão de linha, eles têm conversores de energia incorporados.
(Pergunta para a galeria de amendoins: que voltagens são usadas internamente nos equipamentos de áudio de geração de corrente do consumidor? Esses também tendem a receber uma entrada de energia de voltagem de linha, mas isso pode ser apenas o "podemos ajustar o conversor dentro do gabinete" "cenário mencionado em outras respostas. Não sei de um jeito ou de outro.)
fonte
As luzes fluorescentes e incandescentes podem ficar sem corrente alternada diretamente, basicamente porque são eletricamente simples (elas podem realmente sair de corrente alternada ou CC sem muita modificação) e foram projetadas para permitir altas tensões. Você pode gravar um vídeo em câmera lenta deles e verá que eles realmente ligam e desligam à medida que a corrente oscila.
Motores como o do seu ventilador também podem funcionar com corrente alternada, porque não é muito difícil projetar um motor que possa funcionar dessa maneira.
As luzes e as TVs de LED convertem-se para DC internamente, usando circuitos semelhantes ao bloco de potência do seu laptop. Os principais motivos pelos quais seus aparelhos eletrônicos portáteis possuem um conversor CA-CC separado são o desconforto causado por algo que você está segurando e portabilidade, o que não é um problema da TV e da luz LED.
Quanto ao motivo pelo qual os designers optam por usar DC em vez de CA, há muitas razões. Para aplicativos como telefone e laptop que precisam ficar sem bateria; eles precisariam adicionar um inversor para converter de CC para CA que adicionasse calor e peso ao produto que deveria ser portátil. Além disso, essencialmente todos os circuitos digitais ficam sem corrente contínua e seria incrivelmente caro, se não impossível, projetar um telefone ou TV a partir do zero que use apenas energia CA. Como em todas as questões de projeto, um motivador principal é o custo: é mais barato projetar meu motor para aceitar CA ou colocar um transformador para converter de CA para CC?
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A principal razão é o calor. Os dispositivos / aparelhos pequenos têm mais dificuldade em dissipar o calor da conversão CA para CC. Ao colocar o conversor CA / CC fora do chassi, pequenos dispositivos / eletrodomésticos afastam a fonte de calor dos outros componentes e reduzem o custo por não precisar lidar com ele dentro do chassi.
fonte