Questionamento Interessante

[Pask]

Amigos, sempre tive a curiosidade de saber o porquê de certas convenções ou padrões internacionais. Tentem responde a essas perguntas:

1 - Por que a freq. usada na rede elétrica comercial foi escolhida e padronizada entre 50 ou 60 Hz?

2 - Por que as tensões alternadas têm valores de 110, 115, 125, 127, 220, 230 ou 240V ?

3 - Por que somente se fabricam lâmpadas incandescentes com potências pré-estabelecidas de 10, 15, 25, 40, 60, 100, 150, 200 e 1000 W?

Existem muitos outros padrões adotados mundialmente. Mas, qual a razão de terem sido escolhidos esses padrões para as grandezas elétricas usadas comercialmente na produção de energia elétrica e na fabricação de equipamentos elétricos?

Alguém saberia responder a essas indagações?

UM FELIZ 2009 A TODOS!

[renatokodaira]

Li certa vez que Nicola Tesla escolheu a frequencia de 60Hz para seu sistema de corrente alternada nos EUA. Talvez ele tenha feito calculos para descobrir a frequencia mais adequada para as maquinas eletricas da epoca. Talvez alguns aspectos tecnicos foram levados em conta: a baixas frequencias as lampadas começam a piscar, por outro lado se a frequencia for alta, começa a haver efeito skin nos condutores e a impedancia aumenta em indutores.
O nucleo de transformadores tem seu tamanho determinado tambem pela frequencia. Em avioes e navios, a frequencia comum eh de 400Hz que torna possivel a diminuiçao dos equipamentos eletricos. Por exemplo em fontes chaveadas o trafo eh bem menor do que em fontes lineares. Assim hah que se escolher a frequencia com melhor beneficio e compromisso com o objetivo.

Tem um artigo em ingles na Wikipedia:

http://en.wikipedia.org/wiki/Utility_frequency

Sobre a tensao escolhido, o simples fato de que existem varias jah demonstra a falta de padronizaçao no mundo (principalmente no Brasil). Entao nao deve haver um criterio racional. Obs. no Japao a rede eh de 100Vac. A padronizaçao permite que os fabricantes possam produzir coisas que sirvam a mais consumidores, so que as vezes o inventor ou o precursor eh que define um padrao e os demais seguem. Por que a tensao das baterias de carro eh 12V ? Antes era 6V, no futuro jah pensam em uma tensao maior.

Outra razao eh economica. No caso das lampadas, se voce fosse um fabricante teria como fabricar lampadas de todas as potencias ? Isso nao eh economicamente viavel, entao escolhem alguns valores estabelecidos, e sem muita explicaçao. Mas se voce for numa loja de lampadas na Sta Ifigenia vai encontrar milhoes de tipos de lampadas com diversas potencias, tensoes, formatos e usos.

Na vida e na natureza existem exemplos: por que temos 5 dedos em cada mao ? Por que Deus fez assim ? Dizem que se tivessemos 12 dedos nas maos, adotariamos o sistema duodecimal (que tem mais divisores: 1 2 3 4 6 e 12), mas adotamos o decimal porque temos 10 dedos.

[Pask]

Bem amigo, acredito que nada seja por acaso no mundo das descobertas e invenções do homem ao longo da história.

Acredito, como você bem disse, que a questão da freq. foi escolhida pelo seguinte:
Se a freq. fosse, por exemplo, de 30Hz ou 20Hz, o tamanho dos motores e transformadores iria aumentar muito, tornando motores de frações de CV's enormes e caros;
Também os trafos ficariam muito maiores. Então, seria muito engraçado você comprar um trafo de 150mA pesando mais de 3kg!
Tem também a questão do "piscar" de lâmpadas. Se a freq. fosse muito baixa, seria possível "ver" as lâmpadas acendendo e apagando, causando aquele efeito de tremular altamente incômodo aos nossos olhos.
O ruído também produzido por equipamentos indutivos, seria mais perturbador devido à maior "gravidade" do tom sonoro produzido.

Analisando pelo lado oposto, se a freq. fosse de 80Hz de mais de 100Hz, como em aviões e navios, haveria problemas também:
Haveria problemas talvez construtivos em motores de indução, cuja velocidade depende diretamente da freq. da rede elétrica. Sua construção poderia elevar o seu custo final ao consumidor devido à mudança no número de pólos.
O ruído sonoro também produzido pelas cargas indutivas seria mais agudo e talvez bem mais pertubador para os ouvidos.
Quanto às lâmpadas, não haveria diferenças.
Os trafos também ficariam menores e isto seria bom. Talvez a gente comprasse um trafo de 500mA e ele caberia na palma da mão fechada!

Quanto aos valores de tensões elétricas, acredito que esses valores tenham sido escolhidos para proporcionarem a potência adequada à maioria das cargas com correntes razoáveis para o seu perfeito funcionamento sem gerar campos elétricos e magnéticos intensos o suficiente para interferir no corpo humano, nas plantas, etc.
Se as tensões adotadas fossem muito baixas, como 50 ou mesmo 40V, as correntes consumidas pelos aparelhos aumentaria significativamente, obrigado à utilização de condutores de maior bitola, desgaste mais rápido de disjuntores e contatores, maior perda de energia por Efeito Joule, etc...
Imagine você instalando um chuveiro de 5000W numa rede de 50V; a corrente chegaria a 100A na fiação!
Por outro lado, com tensões muito altas, como 300 ou 440V, a nível residencial e comercial, haveria sérios riscos quando alguém viesse a levar um choque para a terra. Os campos elétrico e magnético nos condutores aumentaria muito e o isolamento dos fios teria que ser reforçado. As fugas de tensão seriam mais freqüentes e os chuveiros se tornariam mais perigosos apesar da corrente bem menor em seus condutores! Também, havendo um curto-circuito, ele seria bem mais violento e destrutivo e os incêndios por defeitos na rede elétrica se tornariam mais comuns.

Penso que é mais ou menos por aí...

[Jorge_Francisco]

Talvez porque na época muitas coisas ainda seguiam a referencia de tempo igual ao relógio,ou seja, multiplos de 12, o que facilitava a contagem de tempo, sei lá.

Não sei bem se Edson sabia sobre persistência retiniana durante suas pesquisas com a lampada, até porque a invenção do cinema e da lampada se dão quase que na mesma época.

Edison inventou a lâmpada, mas não inventou a energia alternada ou AC. Edison descobriu um croata chamado Nikola Tesla que a havia descoberto e o contratou. A descoberta de Tesla foi mal negociada entre ambos. Brigaram e Tesla associou-se a Westinghouse.

[Jorge_Francisco]

Porque 60 HZ?

Resposta:
http://oresistor.blogspot.com/2008/01/por-que-60hz.html

[Pask]

Realmente, ainda não tive uma resposta convincente a respeito da escolha dos 50 ou 60 Hz. Acho que, além das explicações que eu já postei, a escolha também possa ter sido feita de forma aleatória, ou seja, assim que a energia em AC foi escolhida como a forma de produção e distribuição de eletricidade pelo mundo, as normas para sua produção foram regulamentadas e essas freqüências foram definidas com esses valores e pronto. Deve ter sido mais ou menos assim.

[msamsoniuk]

Realmente, ainda não tive uma resposta convincente a respeito da escolha dos 50 ou 60 Hz. Acho que, além das explicações que eu já postei, a escolha também possa ter sido feita de forma aleatória, ou seja, assim que a energia em AC foi escolhida como a forma de produção e distribuição de eletricidade pelo mundo, as normas para sua produção foram regulamentadas e essas freqüências foram definidas com esses valores e pronto. Deve ter sido mais ou menos assim.

com certeza nao foi nada aleatorio!

se vc prestar bem atencao nos links, vai ver que a primeira turbina da westinghouse operava a 25Hz e isso acabou se propagando como primeiro padrao para acionamento de motores. mas nao era bom para iluminacao, entao uma segunda rede com frequencia maior se propagou, no caso 60Hz. uma escolha fundada em dois fatores: primeiro que os geradores de 60Hz podiam ser montados no mesmo eixo de turbina de 250rpm dos geradores de 25Hz, segundo que lampadas a 60Hz pareciam flickar menos que a 50Hz. e assim ficou. com o tempo, a rede de 25Hz sumiu e ficou apenas os 60Hz, pq era uma questao de tempo para os motores conseguirem trabalhar com frequencias maiores.

se dependesse da westinghouse, a primeira rede estaria operando a 133.33Hz! porem nao era tecnicamente possivel para os motores da epoca e tiveram que engolir uma frequencia de apenas 25Hz no inicio.

por outro lado, a AEG na europa pareceu valorizar mais os 50Hz do que os 60Hz em funcao do sistema decimal... e de acordo com a frequencia da rede, vc vai obter motores com rotacoes diferentes! e assim ficou... bom, depois vc procura quem fornece para qual pais e vc verifica como os padroes se difundiram de acordo com o fabricante.

portanto, foi simplesmente uma questao de viabilidade tecnica.