Welche Spannung und Frequenz würde man wählen, wenn es keine Legacy-Probleme gäbe?
Ich kann leicht feststellen, wie die Auswahl der Stromfrequenz und -spannung auf Abwärtskompatibilität und ziemlich willkürlichen Entscheidungen beruhte. Ich bin beeindruckt von den Japanern, die zwei Frequenzen in einem Land halten können. Die Frage bezieht sich auf ein frühes 21. Technologieniveau und was derzeit am logischsten wäre.
Dies sind die relevanten Informationen, die ich gefunden habe:
Das US-Militär verwendet 400 Hz, da es kleinere Rotoren zulässt, aber es wäre schwierig, dies in viel größeren Maßstäben zu verwenden, da die Übertragungsverluste steigen würden.
Es scheint ziemlich wenige Todesfälle durch Stromschlag und ziemlich schwerwiegende Übertragungsverluste in Niederspannungssystemen zu geben, daher könnte es eine Tendenz geben, die Spannung zu erhöhen, um Energie zu sparen. Würde es sich lohnen? Wäre es effizient genug, die Spannung nur umzuwandeln, bevor sie an den Haushalt geliefert wird?
(Bitte kein Tesla, kein Stromkrieg ... Ich möchte nicht, dass die Amerikaner hier ihren heiligen Krieg führen ...)
Ziele-
Töte keine Menschen
Strom günstig und effizient übertragen
Die Verlustleistung beim Übertragen von Elektrizität = P = IV (Strom * Spannung) und V = I*Rwire (Strom * Widerstand des Drahtes) oder P = V^2 /R = I^2 *R
Um den Leistungsverlust zu minimieren, wenn wir ein hohes R (Meilen Draht) haben, fahren wir V sehr hoch
Dann wollen wir die für den Verbraucher verfügbare Leistung für ein kleineres R maximieren. Es gelten die gleichen Gleichungen. Wenn wir also den Hochspannungs-Niedrigstromfluss in einen Niederspannungs-Hochstromfluss umwandeln können, stellen wir viel mehr Energie zur Verfügung.
Die Umwandlung von High V Low I in Low V High I ist bei Wechselstrom sehr einfach. Wir setzen einfach eine ungleichmäßige Induktivität dazwischen.
Die Umwandlung in Gleichstrom ist viel ineffizienter. Deshalb möchten wir AC verwenden.
Welcher Teil der Elektrizität tötet Menschen? Nun, es muss genug Spannung haben, um durch die menschliche Haut zu gelangen (ein paar Volt). Der einfachste Weg, um eine Person durch Elektrizität zu töten, indem Nerven ausgelöst werden, was zu Muskelkrämpfen (einschließlich Herz und Lunge) führt, was zu Herzinfarkten führt. Der Schlüssel dazu ist, Strom mit der gleichen Frequenz pulsieren zu lassen wie die Nervenzellen (was ungefähr 60 Hz beträgt), was der Frequenz des Haushaltsstroms in den USA entspricht.
Sie möchten also 2 Spannungen, 1 Hochspannung für Übergangsleitungen und 1 Niederspannung für Heimleitungen, sie sollten Wechselstrom sein und eine Frequenz von sehr weit von 60 Hz entfernt haben.
Eine Einschränkung für die Frequenz ist, dass Sie sie hoch genug haben möchten, um kein störendes Flackern in Ihrer Beleuchtung zu verursachen. Sie möchten also wahrscheinlich nicht zu sehr unter die britischen 50 Hz fallen - ich weiß, dass die Bildraten von Filmen 24 fps betragen, aber der Versuch, alternative Augen-LCD-Verschlüsse mit einer niedrigen Bildwiederholfrequenz zu versuchen, flackerte für mich definitiv merklich.
Sie möchten auch eine Spannung, die hoch genug ist, dass Sie Ihre Geräte mit hohem Bedarf - wie Heizungen, Herde und Waschmaschinen - mit ausreichend Strom (V x A) versorgen können, ohne sich Gedanken über I-Quadrat-R-Verluste in Ihrem Verbindungskabel machen zu müssen - halbieren Sie die Spannung und Sie müssen den Strom verdoppeln, was zu einem viermal so hohen Verlust führt, wenn Sie das Kabel unverändert lassen. Oder Sie können zu teureren dickeren Kabeln gehen ...
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