220V更好,更危險,還是更有效?
早在20世紀初,愛迪生就進行了廣泛的實驗,以找到白熾燈的“最佳點”電壓。也就是說,大多數流明與燈絲壽命有關。考慮到燈絲設計的最新技術,他以110伏電壓作為最佳折衷方案。
特斯拉將60週期AC確定為感應電動機的合適速度。此外,在1890年,人們決定使用60個週期而不是更低的頻率來更好地操作弧光。在20世紀70年代早期,美國的電氣工業將電壓從美國的110/220伏提高到120/240伏。這可能是為了適應消費者對電力的不斷增長。因為較高的電壓允許相同功率(瓦特)的較小電線尺寸,因為瓦特等於伏特倍安培,一個可以使電壓加倍,如歐洲,並且吸取一半的安培數以獲得相同的功率。這允許更小的線尺寸。
電線的加熱是由於多種因素造成的,例如:
電線的類型,如銅或鋁。
電線的尺寸,例如 #12或
#14。
流經電線的安培數。
覆蓋電線的絕緣層。
電線周圍的氣流。
環境溫度。
與直覺相反,在這個例子中,#12線徑大於#14,#10大於號碼 #12。
較高的電壓不會直接導致發熱,安培數會增加,其他條件相同。
因此,通過使用更高的電壓,可以在傳輸相同功率(瓦特)的情況下減小導線尺寸。
另一個例子是當電力公司長距離傳輸大量電力時,電壓非常高,如數十萬伏特,這使得電力公司可以使用更小的電纜。由於導體中的熱損失主要取決於AMPERAGE,因此較高的電壓會降低線路損耗。當使用極高電壓時,還需要考慮其他因素,例如電暈(空氣電離)損耗。空氣實際上開始通電。
歐洲觀察到美國的電氣開發使110/220伏特增加了一倍,達到220/240,從而減少了導線尺寸,從而降低了佈線成本。歐洲觀察到60次循環和110/240
V電流的優缺點,決定50次循環和220 V伏特比美國系統更具成本效益。他們還選擇了50個循環而不是60個循環,因為產生50個循環電流允許較慢的原動機速度,例如柴油發動機速度,渦輪機速度等,這將減少機器的磨損。
從使用的角度來看,50個循環與60個循環之間幾乎沒有差異。然而,較低的頻率需要稍多的變壓器鐵,因此需要稍微加重變壓器尺寸,這顯然可以通過降低佈線成本來抵消。此外,較小的電線尺寸降低了安裝成本,因為較小的電線更易於安裝。
如在電網中那樣在長距離傳輸功率時的另一個因素是較高的頻率由於電感和電容的增加的影響而導致較大的線路損耗。在較高頻率下,需要考慮集膚影響。在50到60個週期內,集膚影響對導體幾乎沒有影響。
一旦達到千週範圍內的無線電頻率,集膚影響開始變得重要。集膚效應是由於交流電感引起的電纜中的渦流,“推動”電流流嚮導體表面,這有效地減小了導體的橫截面積,從而增加了電阻。
商用飛機使用400次循環,因為飛機上的重量節省是重要的,並且變壓器和電氣設備上的重量更小,從而減輕了重量。變壓器的大小與使用的頻率成反比。因此,更高頻率的系統可以使用更小,更輕的變壓器。
而且,正如其他人所說,一旦基礎設施就地配置了特定的電壓和頻率,從一個標準轉換到另一個標準的成本是不必要的,並且成本過高。
240伏特的工作風險超過120伏特,因為對於給定的阻力,例如人體的抵抗力,穿過身體的電流強度會更高。身體對通過它的電流(安培)非常敏感,特別是穿過心臟。由於心律的電干擾,大約30至50毫安的持續電流將殺死大多數人。人們問哪個AC或DC更危險? AC干擾心律並且可以使心臟進入心室顫動,如果不立即治療將導致死亡。高壓警告標誌暗示高壓是殺死的。實際上,電流強度會導致安培數下降,但電壓會推動放大器,所以高壓警告確實意味著電壓足夠高,足以推動足夠的放大器來殺死你。胸部不需要太多電流導致死亡10 mA通常就足夠了。
DC傾向於使肌肉抓住導體,使受害者不能放手。 由於主體的電阻引起的加熱效應是DC衝擊的一個重要因素。
當我作為電工的配偶在海軍中時,船上的電力是450伏60個循環,這仍然在許多海軍艦船上用。 我們經常被警告,120伏特是“致命的同伴”,也許是因為電工認為120伏特比450伏特更安全並且更粗心。 我已經看到450伏弧閃,讓我告訴你,弧閃是令人印象深刻和危險的。