Diskuse Elektrika.cz

Má nejaké výhody sieť 120V oproti sieti 230V? Potom musia mať všetky vodiče asi dvojnásobný prierez či nie?

Je to předevšm z důvodů bezpečnosti. Při dotyku na 120 V bude procházet člověkem menší proud než při dotyku 230 V. Průřezy se musí stanovovat větší, podle jejich dovolených úbytků. ;)

Jsou pozadu za vyspělým světem.    ;D   ::)

Česká, častá a mylná domněnka!

Jaká je v tom výhoda a pokrok? Dva silné dráty do domu.  ;D

Možná je to tím, že od vybudování jejich sítí byly tyto sítě vždy soukromé, provozované pouze za účelem zisku. Nikdo, pokud to nebude bezprostředně nutné nebude ze svých peněz financovat modernizaci jejíž návratnost je velmi daleko. U nás se napřed za státní peníze zbudovaly výrobny a sítě s ohledem na dlouhodobý rozvoj potřeb státu a nyní po otevření trhu s elektřinou se tato dočasně nadbytečná výkonová rezerva velmi dobře prodává kamkoliv.
ČEZ je polostátní firma, zajímalo by mne jakým způsobem se uskutečňuje prodej akciíí v držení státu. Stát si je opět kupuje? A nebo už pouze ti vyvolení? Potom zprávy o tom, že si ČEZ kupuje vlastní akcice jsou zavádějící.

Stručně.
Ta ošklivá trafa, která mají u jednotlivých objektů mají jednu výhodu. Transformují z vysokého napětí nízké právě v místě, kde je to potřeba. To je také důvod jejich existence. Americké vzdálenosti jsou násobně větší, než v naší mikrorepubličc e.
Skutečnost, že na těch několika metrech od  trafa je pochopitelně vyšší průřez vodičů než u nás při 230V nikdo neřeší.

My si nižší napětí v domácnostech pro větší bezpečnost nemůžeme dovolit. Nemáme trafo u domu a v některých vesnicích mají i s 230V problémy s úbytky napětí na vzdálených místech od trafa.

To je pravda, ale každé takové trafo vrčí 365 dní v roce naprázdno a tím se zvyšují ztráty, plýtvá se i materiálem s dvojnásobným průřezem.
Nikdo to neřeší, když tak se někam vtrhne a je zase na pár let zajištěno.  o:-)

Potřebný vyšší proud při 120V může také způsobovat komplikace ve svorkovnicích, ve vypínačích i u zásuvek. A to taky není zanedbatelné. Nicméně teď už to asi nikdo předělávat nebude, aspoň že tam mají střídavý proud, pro jistotu 60Hz.

Víte někdo jakou tam používají síť?

Zvýšení výkonu pomocí kmitočtu je velmi elegantní cesta. Výkon roste se čtvercem kmitočtu. U nás by se snad dalo mluvit o postupném zvyšování napětí 220-230 / 380-400V. I touto úpravou se stejnými dráty bez úprav prožene vyšší výkon. Kmitočet je dán už konstrukcí generátorů v elektrárně, tudy u nás cesta asi dlouho nepovede...

Jednou si své poznámky opravdu setřídím! Doufám ... tedy, že budu mít čas.
 (helpsmajl)
Alespoň krátce ...
Začal to Nikola Tesla v 19. století. Považoval 60Hz za nejvhodnější kmitočet pro výrobu a distribuci střídavého proudu. Preferoval 240V. Již tehdy tvrdil, že je to vhodnější napětí pro dlouhá napájecí vedení. Ovšem současně Edison přišel se stejnosměrným proudem a napětím 110V. Edisonova vítězná argumentace v USA byla právě bezpečnost. Tehdy začal boj zda používat AC nebo DC. (Viz Thomas Alva Edison kontra George Westinghouse).
 
A kmitočet?
V Evropě společnost AEG vyrobila mnoho spotřebičů určených pro 50Hz. Nikoliv pro 60Hz, prý by se hodnota 60 nehodila do zamýšlené jednotkové sekvence. Protože AEG měla tehdy monopol, její standard se rychle rozšířil po zbytku kontinentu. V té době např. v Británii bylo nìkolik kmitočtů (25Hz a 40Hz) a různé sítě AC nebo DC. Jednotný standard kmitočtu se zavedl až po druhé světové válce.

V Americe se volba napájecího napětí sítì řídila více tradicí, než optimalizací sítě. Samozřejmě tamní elektrotechnic i Ohmův zákon znali a věděli, že při 240V potřebují k přenosu stejného výkonu nižší prùřez vodiče. Bylo otázkou zda tehdy zůstat u osvětlení domácnostní 120V pro které byly žárovky robustnější a účinější, zatím co velká topná zařízení v případě 240V ušetřila na průřezu přívodního vedení. Zůstalo u bezpečnosti, za cenu vyšších průřezů.
Je třeba si uvědomit, že USA překonává podstatně větší vzdálenosti a nakonec větší průřezy vodičů jsou pouze od trafa přes rozvaděče k zásuvkám. Myslím, že všechny národní normy se vytváří především pro snížení rizika úrazu elektrickým proudem. Proudové chrániče používá USA ve stejných případech jako my v Evropě.

Vzrůstající energetická náročnost se dotýká celého světa. Tedy i Američanů. Ale jak se oni vypořádají se svými rozvody nemusí být naše starost :-)  (beach)

Podle mne se jedná spíš o harmonizaci v rámci EU, než o zvyšování přenosového výkonu. V současnosti je 230V +-10% v současnosti naplňováno takto:
230 +6%-10% v zemích, kde bylo 220V
230 +10%-6% v UK, kde bylo 240V
více podrobností viz třeba http://en.wikipedia.org/wiki/Mains_electricity

Tomu tedy nerozumím. Výkon přenosové soustavy s frekvencí vůbec nesouvisí. výkon spotřebiče ano - ale ten je vždy konstruován na odpovídající napětí a frekvenci.
Ostatně, když si vezmete třeba asynchronní motor s kotvou nakrátko, tak točivý moment se zvýšením kmitočtu z 50 na 60 Hz zvedne v tomto poměru (při stejných otáčkách) anebo se zvednou v tomto poměru otáčky (při stejném točivém momentu). V tomto případě tedy výkon motoru roste lineárně s kmitočtem (ne s kvadrátem). To ale nic nemění na dovolené výkonové zátěži konkrétního motoru, čili trvalý výkon z něj větší stejně nedostanete.
Co získáte zvýšením kmitočtu, je zmenšení rozměrů transformátorů, pólových nástavců u motorů apod.
Opravte mě, jestli se mýlím.

S tím napětím je to s tou harmonizací tak jak píšete, ale je i pravda, že tím zvýšením napětí dodáte do stejného spotřebiče vyšší výkon bez nutnosti zesílení drátů. Tím nechci tvrdit, že to byl důvod.

U toho kmitočtu se mě vybavila velmi dávná definice ze školy, už opravdu nevím jak je to přesně. Ale našel jsem na netu tohle.
V tom vzorci v příloze nebo v prezentaci na odkaze je 1/T pod odmocninou, to znamená že pokud podle vzroce v příloze zvýším f musím ho dát do mocniny protože to celé je pod odmocninou. Potom zvýšením kmitočtu zvýším dle vzorce celkový proud. Výkon je pak dán součinem U x I.

T = 1 / f  perioda je převrácená hodnota kmitočtu
1/T  = f

Více na http://www.kteiv.upol.cz/kteiv/download/serafin/nove/7.pps

Toto je prosím bez záruky.  o:-)

Ten vzoreček ve Vaší příloze (doc) neříká nic jiného, než definici toho, čemu se říká "efektivní proud" jako střední kvadratickou hodnotu proudu. Výsledek dostanete stejný nezávisle na frekvenci - závisí to jen na tvaru křivky.
Pro sinusový proud ten vzoreček říká, že efektivní hodnota proudu = amplituda/(druhá odmocnina ze 2).

Definice:
Efektivní hodnota střídavého proudu je hodnota proudu stejnosměrného, který v daném obvodu vykoná za stejný čas stejnou práci jako proud střídavý.

Efektivní hodnota střídavého proudu je to co koná práci. Pokud ji dle vzorce zvýším kmitočtem zvýším dodaný výkon.

To nebude tak jednoduché. To by musela žárovka svítit o 20%  jasněji.
Za 1 sec tam sice pustíme namísto 100, 120 půlvln, ale ty jsou užší než u 50 Hz, takže "nula od nuly pojde".

Zřejmě jste nepochopil, co jsem vám napsal. Tedy znovu: výsledek toho vzorečku (viz příloha) je na frekvenci nezávislý; pro sinusový průběh proudu
i = I₀ * sin(2*pi*f*t)
z něj vypadne
I = I₀ * 0,707106781186548... NEZÁVISLE NA FREKVENCI

Tady ale jde o přenesení většího výkonu při stejném proudu a to frekvencí nezměníte. To by potom stejnosměrný proud s frekvencí blížící se nule nemohl přenášet žádný výkon.

Těch 120V jim nezávidím, když už člověka má zabít elektřina, tak ho zabije i 120V. Ale těch 60Hz by bylo lepších. Četl jsem, že našich 50 bylo proto, že generátory měly problémy s vyššími otáčkami pro 60Hz. Je to fáma?

Například u nás na samotě u rybníčku máme 196,78V 125,8 Hz. U většiny nových spotřebičů musíme přidávat měniče, ale je to už tradice, tak to přece nebudeme předělávat  :)

Tato varianta je předpokládám pro 50Hz.

Dosadíme li za kmitočet 100Hz

i = Io * sin (2*Pi*100*t) = Io*sin 628 = Io*0,999

To se mě zdá vyšší.

Nojo, ale kdyz ono je to "1/T integral od 0 do t  (Imax * sin(omega t + fi )^2) dt"  a T je jine pro 50 a 60Hz, takze to vyjde pokazde stejne. To by Americani museli mit misto sinusovky jiny prubeh. 60Hz se hodilo i Fordovi, protoze  pasy vyrobnich linek jely rychleji. Viz Charlie Chaplin a Moderni Vek.

To Rozmahel.
Asi jste si to spletl s tím, že s vyšším kmitočtem kvadraticky klesá potřebný průřez magnetického obvodu. Všechny transformátory a motory jsou na jednotku výkonu lehčí. Není to úplně přesná závislost, protože u magneticky měkkých materiálů se u vyšších kmitočtů nenajde laciný materiál, který by mohl mít sycení 1T, ale i tak, když má například ferrit setinové sycení, pak když je u spínaného zdroje kmitočet 10kHz není teda jeho magnetický obvod 40 000x lehčí, ale "jen" 400 krát.
Proto už za války se v letadlech používaly generátory a motory na cca 400Hz.

Napětí a kmitočet v elektrorozvodn é síti je dán asi jen a jen historií. Je třeba si uvědomit, že 50 či 60 Hz byl v počátcích hodně velký fofr i pro vícepólové generátory, jejímiž pohony byla vodní kola a pístové parní stroje. A elektroizolačn í materiály byly různě napuštěné  textilie,  kvalitativně nesourodé přírodní kaučuky, pórovitý porcelán, mramor a hlavně dřevo. Tam se s vyšším napětím moc rozcapovat nemohli.
A 15W žárovka byla luxusní zdroj světla mnohokrát silnější, nežli petrolejka ale technologicky na tehdejší dobu měla na 220V nevýhodně slabé vlákénko, takže dobová literatura píše, že "žárovky na 110 voltů jsou hospodárnější, nežli na 220 voltů".

Dneska by se nám líbilo třeba 100Hz a 600V, ale třeba za chvíli někdo vymyslí horký supravodivý  kabel a zase se nám bude líbit třeba 24V 1kHz nebo stejnosměrných - pokrok sice nezastavíš, ale historii neodhodíš. Také už asi na železnici v Evropě nezavedeme přes jednu noc automatická spřáhla, jak to udělali Japonci.

1.) Argument funkce sin není ve stupních, ale v radiánech, takže výsledek by byl -0,313*Io. Tento výsledek však platí pouze pro čas t, který je ve Vašem případě 1s, takže ten výsledný proud je jen okamžitá hodnota v čase t=1s u sinusového průběhu o frekvenci 100Hz, s nulou v t=0.

2.) Efektivní hodnotu za celou periodu byste dostal odmocninou integrálu od 0 do T (=1/f) druhé mocniny okamžité hodnoty proudu. Střední hodnota sinusového průběhu za celou periodu je nulová (nulová stejnosměrná složka) a při výpočtu efektivní hodnoty se vám frekvence vykrátí, takže zjistíte že to na frekvenci nezávisí. Po výpočtu integrálu zůstane pod odmocninou pouze 1/2, což je oněch 0,707.

Bohužel, vzdor Vašemu přesvědčení, se takto sinus nechová, a nějak vám tam z toho vypadlo "t". A pak se jedná o určitý integrál přes jednu periodu podělený délkou periody, čímž pádem z toho opravdu, ale opravdu jakákoli závislost na frekvenci zmizí. Prosím, věřte mi, mám na to školy.

(a mimochodem, sin(628) = -0,313171527023655....  ::)

To Rozmahel:
Pokusil jsem se to znázornit.
Na obrázku představují jednotlivé sloupečky kvadrát sinusu pro 50 Hz (modře) a pro 60 Hz (červeně).
Ten integrál kvadrátu sinusu se dá přirovnat k součtu výšek těch jednotlivých sloupečků v 1 periodě sinusovky. Jak si každý snadno všimne, tento součet dá pro 50 Hz o 20% větší číslo, protože je těch sloupečků víc. Ovšem v tom vzorečku pro efektivní hodnotu proudu se to podělí délkou periody (= zde počet sloupečků),  čímž pádem nula od nuly pojde a dostaneme stejný výsledek.

To Kurka:
Máte myslím ve všem pravdu, až na jednu maličkost: potřebný průřez magnetického obvodu klesá lineárně s rostoucím kmitočtem (při konstantním sycení),  ne kvadraticky.
Kvadraticky roste výkon, který se při rostoucím kmitočtu přenese při konstantním průřezu jádra a konstantním sycení. To měl asi původně na mysli p. Rozmahel.

Díky všem za trpělivost.  :D

Pane Fuk jak si tuto větu představit v praxi?

Tak, že jádro, které potřebujete pro 100-wattové trafo na 50 Hz, můžete použít pro 144-wattové trafo na 60 Hz.

Takže správně mělo být řečeno, "výkon trafa roste se čvercem kmitočtu".
Zde myšleno distribučního. Dě_uji za lekci, už je to dávno...
Jo jo, radiány jsou radiány... :D

Ne, to už by bylo přílišné zjednodušení. Aby se mohl ten výkon zvýšit, tak se musí trafo převinout (a tím pádem už je to pak jiné trafo).

Ono to, že distribuční síť je na frekvenci v desítkách Hz, má i dnes velmi praktické důvody. Tak třeba:
- s rostoucí frekvencí roste taky výkon vyzařovaný vedením do okolí. Při frekvenci v řádu stovek Hz už by to bylo znát, a dělat rozvody koaxiálním kabelem by se asi pěkně prodražilo. Takový technologický skok jsme ještě neudělali.

- elektrony se vodičem šíří konečnou rychlostí. Vlnová délka při 50 Hz je ve vakuu cca 6.000 km, po drátě to bude cca 5.000 km. Už toto dělá problémy při fázování dálkových rozvodů - třeba přenos mezi Dánskem a Švédskem je kvůli tomu realizován stejnosměrně, protože obchozí cestou po pevnině se nasbírá velký fázový posun a tak to nejde propojit jednoduše. A teď si představte, že bychom tyto problémy museli řešit i na 10x menších vzdálenostech.

To Rozmahel: Podle mne nezvýšíte. Sinusovky zkrátite, aby se do sekundy vlezlo o 10 vic, čimž se sníží plocha sinusovky ale zase je jich vice, Takže vysledna plocha. tedy efektivni hodnota proudu bude teměř stejna. 

Abych ještě trochu utlumil Vaše nadšení pro růst výkonu trafa s kmitočtem, doplním také, co plyne z té nutnosti trafo při změně kmitočtu převinout.

Vezměme si klasické trafo s jádrem poskládaným z EI plechů, vypočtené a navinuté podle podle standardních postupů, 230V/24V/100W/50Hz.

Když takové trafo chcete použít pro 100 Hz (dvojnásobný kmitočet),  tak jádro by přeneslo 400W, ale ouha - pro takové vinutí (400W) byste potřeboval 2x větší průřez okénka pro vinutí. Nezbyde vám tedy, než rezignovat na 400W, vzít do ruky pilník a propilovat větší díru pro vinutí. Tím se ale zmenší průřez jádra.
Výsledek bude ten, že zmenšíte v poměru 1:1,4 průřez jádra, zvětšíte v poměru 1,4:1 průřez okénka pro vinutí, a trafo navinete tak akorát na 200W.

Takže výsledek - trafo pro 100 Hz utáhne dvakrát větší výkon, než přibližně stejně velké trafo pro 50 Hz. (abstrahoval jsem od toho, že to rozměrnější vinutí bude taky trochu buclatější do stran)

Samozřejmě - výše uvedené platí pro správně navržená trafa z EI plechů. Trafa s toroidním jádrem mívají bohatou rezervu místa pro vinutí.

Vážený pane Fuku, máte pravdu, d_ěkuji vám za upozornění, tohle není maličkost, ale moje hrubá chyba.
O to je to horší, že jsem o tom byl do této doby přesvědčen - asi budu muset vrátit školné, ještě že jsem studoval zadarmo. ;)
Donutil jste mne sfárat do literatury - dík - připojuji výtah - to zeleně podtržené říká vše.

S kvadrátem kmitočtu prakticky klesá až objem železa (průřez je konstantní v celém objemu jádra )  a tím s kvadrátem kmitočtu klesá i hmotnost transformátoru - to už jsem si pamatoval dobře


Takže v tom případě ta druhá věta nemůže být pravda, to by se popřela ta první, kterou mne opravujete. Výkon musí růst lineárně s kmitočtem.

Z té Vaší opravy také vyplývá nutnost opravy:
- že je lze použít u 60 Hz jen na 120VA trafo.

a pak je tady v tom případě také chyba:
Podle všeho tudíž správně je, že na 100 Hz přenese dvojnásobný výkon.
Podle mne jsou ty úvahy s pilováním také zcestné, protože pro vinutí na dvojnásobném kmitočtu nevzorste podle mne dvakrát potřebný průřez okénka - s kmitočtem stoupá totiž  i počet voltů na závit. Takže mírná potřeba většího okénka je podle mne dána horším činitelem plnění u tlustého drátu a redukcí danou zvýšenými tepelnými ztrátami způsobenými vyššími ztrátami v železe a ve vinutí od vyššího kmitočtu.
Nakonec tohle popisuje ta žlutě i zeleně podtržená část vzorce z literatury.
(Ještě že docent Suchánek nedělal chyby jako já.)

Praktické návody v literatuře uvádí, že pro normální EI plechy tloušťky 0.12mm lze jít do 400Hz při snížení povolené indukce na 0,5T. Tím pádem je potřebný průřez asi 3x menší a trafo je téměř 10x méně objemné (a takřka 10x lehčí)

No snad už je tohle bez chyb.

Vážený pane Kurko,
máte naprostou pravdu - taky jsem se do těch vzorečků trochu zapletl, resp. špatně je aplikoval... Hamba mi a (Zde někdo nečetl pravidla! To musí někdo opravit a opozdí to zveřejnění!) za korekci.
Ale je zajímavé, že jsme nakonec dospěli ke stejnému závěru - totiž že výkon trafa konstantní velikosti roste přibližně lineárně s kmitočtem.

Americká ekonomika nikdy nebyla založena na šetření. Když k tomu přidáte to, že byty/domy se rekonstruují po max. 10 letech a to stylem "všechno pryč",  zbyde jen dřevěná konstrukce a vše se dělá znova... Problémů se spoji kupodivu zase tolik není, při tom co kolikrát vidím u starých instalací (sundáte světlo a už ho na to klubko holých drátů nedokážete dát zpátky....) V případě problému to prostě díky vyššímu proudu rychle odhoří a je to :-) . Kromě toho jsou tu hasiči na každém kroku a na místě jsou za 2-3 minuty, aspoň ve městech.... Ale nezdá se mi, že požárů by bylo nějak výrazně více...

Ono to není o šetření a nešetření, vezměte vzdálenosti, které je tam třeba překonávat, tudíž rozvod na nějakých 6kV je úspornější, než 230/400V a potom transformace na 120V není zase takový problém, pár metrů drátu nepředstavuje tolik materiálu. Vezměte za příklad u nás občas se vyskytující elektrifikovan é objekty na samotě, vzdálené třeba 2 km od nejbližšího DT a dejte se do rozhovoru s jeho obyvateli, oni vám sdělí "výhody" takového připojení.

Téma uzavírám. Příspěvky se již znovu opakují ...