¿Por qué la alimentación de la red eléctrica es a veces de 110 V y otras de 120 V?

(La misma pregunta se puede aplicar a ubicaciones con una red eléctrica de 220 / 240V, si no me equivoco).

Con frecuencia veo clasificaciones mixtas que indican que algo es adecuado para 110, 115, 118 o 120 V (en los EE. UU.). Siempre me he referido a la alimentación de red como 120 V, pero entendiendo que varía debido a:

Diferentes medios de generación (número de fases, etc.)
Pérdidas de línea y condiciones imperfectas.

Al diseñar algo, ¿se debe probar siempre con el voltaje más bajo esperado (110)? ¿Qué razones hay para las diferencias en la tensión de red?

voltage mains

— JYelton
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Vea esto para los estándares de EE. UU. La situación en Europa es aún más complicada; para el primer ver esto .

— Fizz

Respuestas:

En los EE. UU., Se supone que las empresas eléctricas suministran energía a los clientes residenciales en cualquier lugar entre 110 y 125 VCA RMS. El valor 117 (o 117.5 o 118) a menudo se ve en los productos, porque ese es el medio del rango especificado.

Si está desarrollando un producto para la venta general, sería prudente agregar un margen de prueba que sea al menos 5% o incluso 10% más allá del rango nominal, quizás de 100 a 140 VCA RMS.

— Dave Tweed
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Lo mismo ocurre con la red eléctrica del Reino Unido: ahora decimos 230V para la mayoría de los productos porque el rango tiende a estar entre 220V y 240V.

— Polinomio

En realidad, en el Reino Unido, el voltaje generalmente se especificaba como 240 V +/- 6%, mientras que Europa continental usaba 220 V, en ambos casos con algunas variaciones regionales hasta que las redes estaban atadas. Como parte de la armonización de la UE, se alcanzó el compromiso de 230V +/- 10% que cubrió ambos rangos anteriores en términos prácticos.

— Brian Drummond

Entonces, ¿el número generalmente varía porque el voltaje del laboratorio de pruebas en el receptáculo era de 115V frente a 120V? ¿O la elección del voltaje que figura en una etiqueta suele ser arbitraria? Para mí, las bombillas son las más molestas porque a veces su consumo de brillo / potencia y vida se enumeran con diferentes voltajes. Por ejemplo, una bombilla podría estar etiquetada como "100W 120V", pero el mismo paquete de la bombilla afirmará que debería durar 2000 horas a 115V.

— robar

@rob: Realmente no estoy seguro de lo que estás preguntando. El fabricante es responsable de lo que diga la etiqueta. Esto puede o no tener algo que ver con las pruebas reales realizadas por un "laboratorio de pruebas". Las bombillas incandescentes son particularmente problemáticas porque su vida útil es proporcional al inverso de algo así como la cuarta potencia del voltaje. Por lo tanto, la prueba de por vida se realizará al voltaje más bajo que sientan que pueden "salirse con la suya".

— Dave Tweed

Agregando a las respuestas aquí por qué la compañía eléctrica que hace juego con la tensión: Se hará todo lo posible para mantener aceptada de sus países hertz valor, normalmente a 50 o 60 ciclos. Sacrificarán el voltaje ( apagón ) para asegurar la variable más importante para el equipo, hertz. Cualquier cambio hará que los motores giren más rápido o más lento, lo que significa que los temporizadores y similares no funcionarán correctamente. Una caída de voltaje puede deberse a 'condiciones imperfectas', pero la variación de hercios es absolutamente inaceptable.

— Mazura
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Esto no responde a la pregunta. Aunque es una nota al margen útil sobre las frecuencias de la línea de alimentación, se pierde el punto de la pregunta.

— JYelton

Quizás si mencionas eso para un contexto agregado sería útil.

— JYelton

En mi humilde opinión, este es el definitivo '[por qué hay diferencias en la tensión de red]'.

— Mazura

@JYelton es perfectamente aceptable como respuesta, e incluso está solo. Pero incluso se debe agregar como información complementaria. Muchas veces tenemos gente acumulando y repitiendo la misma información anterior.

— marcador de posición

Probablemente también valga la pena mencionar aquí, los grandes generadores de red 'primarios' sincrónicos están diseñados para funcionar a 50 o 60 Hz (según su país), y las desviaciones de esta frecuencia representan cambios en su "velocidad del eje", como un síntoma de sobrecarga o sobrevoltaje en esos generadores. Otra razón por la cual "la variación de hertz es absolutamente inaceptable".

— Robherc KV5ROB

Al abordar solo la razón por la cual el voltaje varía, tiene razón al pensar que las pérdidas de línea juegan un papel importante. Ningún cable normal es un conductor perfecto. Los superconductores se acercan mucho , pero para aquellos de nosotros que trabajamos con componentes eléctricos normales, los cables son resistencias de poco valor. Como tal, experimentan una caída de voltaje cuando la corriente fluye a través de ellos, según la ley de Ohm. Esta es también la razón por la cual la transmisión de energía a larga distancia se realiza a alto voltaje y se reduce tan cerca del cliente como es práctico.

Puede observar esto directamente cuando se enciende un motor en su refrigerador, aire acondicionado o secadora de ropa: la alta corriente de arranque del motor baja el voltaje de su casa y atenúa las luces incandescentes. Por supuesto, la corriente de funcionamiento es mucho menor, por lo que las luces parecen volver a su brillo original, pero si tuviera que medir con cuidado, vería que son un poco más tenues de lo que son sin el motor en funcionamiento. Con un compresor de CA grande, incluso la corriente después del arranque es lo suficientemente significativa como para atenuar las luces hasta que se apaga.

Por supuesto, la compañía eléctrica intenta mitigar este efecto, pero nada es perfecto.

— Phil Frost
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Para su información, si sus luces se vuelven más brillantes bajo cargas pesadas, tiene una conexión neutral defectuosa, probablemente en el poste. Llama a la compañía eléctrica.

— Mazura

Phil, esto es muy extraño: no se supone que la corriente en tu casa varíe sensiblemente cuando enciendes tu refrigerador, a menos que, tal vez, uses refrigeradores monstruosos. Parece que tienes un gran problema en tu instalación eléctrica.

— MikeTeX