Perché gli Stati Uniti usano 110 V e il Regno Unito usa 230-240 V?

Perché gli Stati Uniti usano 110 V e il Regno Unito usa 230-240 V? Quali sono i vantaggi? Spiegami con il calcolo. Perché usano frequenze diverse come 50Hz, 60Hz? Qual è la ragione?

Non dovresti essere sorpreso dal fatto che utilizzino tensioni e frequenze diverse, dovresti essere sorpreso dal fatto che ci sono solo due grandi standard di tensione / frequenza.

Quando è stata introdotta per la prima volta l'elettricità, ciascun produttore ha fornito una tensione e una frequenza diverse (o persino CC anziché CA). A poco a poco i produttori si sono fusi, i governi hanno fissato gli standard e la pressione del mercato ha richiesto che gli apparecchi potessero essere usati ovunque. Ciò ha portato alla situazione attuale, in cui la pressione per uno standard mondiale è controbilanciata dagli interessi investiti.

Per la stessa quantità di energia 110 V richiede più corrente, quindi fili più spessi. 230 V richiede un migliore isolamento. In alcune rare situazioni 220V potrebbe essere più pericoloso da toccare.

Non credo che 50 o 60 Hz facciano una differenza significativa. (Un nucleo di ferro per un trasformatore potrebbe essere un po 'più piccolo a 60 Hz. Ma i nuclei di ferro sono incredibilmente lo scorso secolo ...)

È difficile essere definitivi. Ma prima che la distribuzione della corrente alternata fosse ampiamente adottata, ci fu un'aspra battaglia negli Stati Uniti tra Edison e Westinghouse sulla distribuzione di corrente continua contro corrente alternata .

Il sistema DC di Edison utilizzava + 110 V, 0 V e -110 V. C'è stata una campagna di Edison per ritrarre l'AC come pericoloso, arrivando persino a introdurre una sedia elettrica alimentata dall'elettricità AC come dispositivo di esecuzione, dimostrando così il "pericolo dell'AC". Una volta che l'AC è stato ampiamente riconosciuto come superiore al DC per la distribuzione dell'alimentazione, 110V è diventato lo standard per la distribuzione AC presumibilmente perché utilizzava il livello di tensione "più sicuro" del sistema DC.

Dopo che le lampade a filamento metallico sono diventate possibili, 220V è diventato comune in Europa a causa dei minori costi di distribuzione .

Per quanto riguarda 50Hz contro 60Hz .. beh, questo è solo il sistema metrico .

Lo stesso motivo per cui abbiamo ancora pavimentato strade che aggirano edifici che sono stati demoliti mezzo secolo fa.

Storicamente qualcuno, o qualche gruppo, ha scelto un numero in ogni paese, altri ne hanno seguito l'esempio, ed è diventato "uno standard". Ora siamo bloccati con loro.

Ognuno ha i suoi vantaggi e svantaggi. Puoi discuterne per sempre.

Il problema a 110 V è semplicemente che una volta che Tesla e Westinghouse hanno dimostrato la fattibilità della trasmissione CA a lunga distanza, il problema n. 1 alla guida della proliferazione dell'elettrificazione era l'illuminazione nelle case, che sostituiva l'illuminazione del gas e del petrolio che costituiva un grave pericolo di incendio del giorno. Le lampade di Edison erano a 100 V, ma a una lampada non importa se riceve corrente alternata o continua. Quindi il nostro sistema di distribuzione AC, A LIVELLO RESIDENZIALE, è stato progettato per sfruttare la base installata esistente e la disponibilità di inventario delle lampade Edison. Quindi quando gli elettrodomestici hanno iniziato a proliferare, sono stati progettati per sfruttare i circuiti di illuminazione a 110 V CA già utilizzati nelle case e il concetto si è cementato nella nostra cultura dove non si poteva tornare indietro.

Il problema 50 / 60Hz è diverso e non è affatto "metrico" (qual è la metrica sul numero 50?). Nonostante Westinghouse / Tesla lo abbiano sostenuto, l'AC è decollato qui solo quando Edison ha ceduto all'inevitabilità. Edison, nonostante avesse investito in AEG quando l'Europa iniziò a elettrizzarsi, era riluttante a consentire un sistema in cui gli europei potessero entrare nel nostro mercato vendendo prodotti elettrici qui. Quindi, dopo aver sperimentato anche frequenze diverse (40Hz è stata la prima grande installazione industriale, alla Folsom Power House in California), Edison e Steinmetz si sono sistemati su 60Hz, in parte a causa del problema dello sfarfallio, quindi anche perché avrebbe reso incompatibili le apparecchiature europee. Voleva tutto per sé ... che è la stessa motivazione alla base della sua spinta iniziale a screditare la distribuzione AC in primo luogo. Voleva DC perché possedeva i diritti di brevetto degli Stati Uniti sulla sua dinamo DC (anche se in realtà ha acquistato il suo primo, per prova di concetto, da Werner von Siemens. Sì, CHE Siemens ... Siemens non l'aveva brevettato negli Stati Uniti) . Quindi se DC avesse vinto, avremmo avuto dinamo Edison DC ogni 5 miglia circa. Solo i ricchi sarebbero in grado di permetterselo e tutti pagherebbero Edison per il privilegio. L'egualitarismo di Tesla ha rovinato la sua visione.

Questo è stato ampiamente trattato in The Simpsons :

Sai, l'Europa non è un posto per un bambino di sei anni. Può gestire 110 volt, ma 220 lo ucciderebbe.

Scherzi a parte, una volta che si sceglie un valore e si produce una notevole quantità di dispositivi compatibili, il prezzo del passaggio a un valore diverso diventa proibitivamente alto.

Abbiamo imparato che si trattava di risorse. L'Europa aveva ferro in abbondanza ed era a corto di rame, quindi a 50Hz. Considerando che (erroneamente) l'America e in particolare la Pennsylvania, avevano un surplus di rame, quindi 60Hz. 110 V, 60 Hz ha una perdita di distribuzione di 4 volte rispetto a 220 V (perdita di potenza = I al quadrato R) Ecco perché il filo americano è molto più spesso e la distribuzione aerea (non sotterranea) mette su un display così spettacolare quando un trasformatore montato su palo sale. Inoltre, le luci tremolano al doppio della frequenza CA, un lampeggio sul semiciclo positivo e un lampeggio sul semiciclo negativo, non alla frequenza di alimentazione

Nel Regno Unito il cablaggio era disponibile a livello nazionale alla fine degli anni '50. Il resto dell'Europa seguì poco dopo gli Stati Uniti. Poiché il Regno Unito ha impiegato un po 'di tempo per recuperare il ritardo, hanno avuto il tempo di imparare una cosa importante sulla precedente esperienza con l'elettricità domestica: il cablaggio delle case era costoso! Hanno dovuto usare molto filo e raddoppiando la tensione hanno ridotto della metà la corrente riducendo così il calibro necessario.

La frequenza AC. è una storia un po 'meglio conosciuta ... Fino al 1890 non c'erano standard per la frequenza di rete. (ovviamente) AEG, che aveva il monopolio della produzione di elettricità in Europa, stabilì lo standard a 40Hz, tuttavia poco dopo avevano notato lo sfarfallio delle lampade in quella frequenza. quindi lo hanno aumentato a 50Hz che andava bene. Westinghouse ha appreso che questo è diventato uno standard, ma hanno pensato che le luci tremolavano ancora un po ', quindi hanno aumentato la frequenza. a 60Hz. Negli anni seguenti iniziarono a cablare tutti gli Stati Uniti e motori e altri dispositivi furono progettati per quella frequenza. quindi non è stato più facile cambiarlo più.