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

Question

(La misma pregunta puede aplicarse a los lugares con red de 220/240V, si no me equivoco.)

A menudo veo calificaciones mixtas que indican que algo es adecuado para 110, 115, 118 o 120V (en los EE.UU.). Siempre me he referido a la red eléctrica como 120V pero con el entendimiento de que varía debido a:

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

Cuando se diseña algo, ¿se debe probar siempre usando el voltaje más bajo esperado (110)? ¿Qué razones hay para las diferencias en el voltaje de la red?

Answer 1

En EE.UU., las compañías eléctricas deben suministrar energía a los clientes residenciales a una potencia de entre 110 y 125 VAC RMS. El valor 117 (o 117,5 o 118) se ve a menudo en los productos, porque es el medio del rango especificado.

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

Answer 2

Añadiendo a las respuestas aquí en cuanto a por qué la compañía eléctrica hace jugar con la tensión: Harán todo lo posible para mantener los países aceptados hertz valor, normalmente a 50 o 60 ciclos. Se sacrificarán ( brownout ) para asegurar la variable más importante para los equipos, los hercios. 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 la tensión puede deberse a "condiciones imperfectas", pero la variación de los hercios es absolutamente inaceptable.

Answer 3

Abordar sólo el motivo por qué la tensión varía, tienes razón al pensar que las pérdidas en la línea juegan un papel. Ningún cable normal es un conductor perfecto. Los superconductores vienen muy cerca, pero para los que trabajamos con componentes eléctricos normales, los cables no son más que pequeñas resistencias valoradas. Como tales, experimentan una caída de tensión cuando la corriente fluye a través de ellos, por la ley de Ohm. Por eso, la transmisión de energía a larga distancia se realiza a alta tensión y se reduce lo más cerca posible del cliente.

Esto se puede observar directamente cuando se enciende el motor del frigorífico, el aire acondicionado o la secadora de ropa: la elevada corriente de arranque del motor hace bajar el voltaje de la casa, atenuando 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 se midiera con cuidado se vería que son un poco más tenues de lo que son sin el motor en funcionamiento. Con un gran compresor de CA, incluso la corriente después del arranque es lo suficientemente importante como para atenuar las luces hasta que se apague.

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