¿Qué frecuencia y voltaje debe tener la toma de corriente para ser lo menos dañino para los humanos y aún así ser útil para los aparatos modernos?

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Estudiando electrónica hace unos años, encontré una gráfica como esta:

Mostrar que la corriente de 50-60Hz que es, con mucho, la potencia más popular que proviene de los enchufes eléctricos en los hogares de todas partes, es una de las corrientes más peligrosas para los cuerpos humanos. Eso me hizo pensar: ¿cuál sería la frecuencia y el voltaje más seguros que podrían usarse en nuestros enchufes de pared mientras siguen siendo útiles para los electrodomésticos modernos y la infraestructura doméstica?

    
pregunta ThePiachu

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Esto es más bien como la pregunta, "¿y a qué velocidad y altitud deberían volar los aviones para ser menos dañinos para los humanos y al mismo tiempo ser útiles para viajar?" Creo que cualquier perfil de vuelo que no pueda causar lesiones en caso de choque no sería mejor que caminar. Si limitamos las altitudes a 1000 pies, ¿estás menos muerto cuando el avión toca el suelo? Es mejor centrarse en hacer que los aviones no se estrellen.

Tu gráfica solo sube a 100mA. Eso no es muy actual. Digamos que quieres alimentar tu portátil de 60W; el voltaje tendría que ser:

$$ V = \ frac {60W} {100mA} = 600V $$

Diga que desea ejecutar su popper de palomitas de maíz de 1kW:

$$ V = \ frac {1000W} {100mA} = 10kV $$

Por lo tanto, si desea diseñar un sistema de distribución de energía eléctrica para el hogar donde la corriente está limitada a un valor en el que se pueda dejar pasar cualquier condición mientras tenga la energía suficiente para hacer funcionar los aparatos de cocina comunes, la tensión de distribución tendría ser al menos 10kV. Eso traería una clase diferente de problemas.

El problema fundamental aquí es que la electricidad en el hogar puede entregar mucha energía. Un circuito típico de 15A a 120V es de 1.8kW o 1800 julios por segundo. A modo de comparación, la energía cinética de una bala disparada desde una pistola .45 hacia el hocico es de unos 500J. En términos de energía, cada circuito de su casa tiene el potencial de disparar unas 3,6 balas cada segundo. Es difícil hacer que sea seguro en todas las condiciones, de cualquier manera que lo corte. 1.8kW, ya sea de energía térmica, energía cinética, energía de RF, probablemente puede matarte, de una forma u otra. Todo lo que podemos elegir es cómo.

Entonces, a menos que desee limitar el poder de la distribución eléctrica (lo que limitaría gravemente su utilidad), el problema consiste simplemente en ponerle un resguardo a los problemas que existen para que 1.8kW nunca fluyan a través de un ser humano. Por ejemplo, un GFCI está diseñado para interrumpir el circuito a corrientes de falla muy pequeñas. Y existen los métodos obvios de protección: aislamiento en los cables, salidas diseñadas para evitar el contacto accidental, etc. Si desea mejorar la seguridad, me concentraría en estas cosas.

Un caso de estudio notable es el sistema de distribución eléctrica utilizado en los aviones. Esto funciona no a 50 o 60 Hz, sino a 400 Hz. A menudo se puede escuchar como un gemido cuando la tripulación está haciendo anuncios. Pero aquí el objetivo no es la seguridad, pero se requieren ahorros de peso en los transformadores más pequeños.

    
respondido por el Phil Frost

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