No el alto voltaje conduce a más pérdida de potencia

La potencia es el producto del voltaje y la corriente. (P = IV) Si duplica el voltaje, reduce a la mitad la cantidad de corriente requerida para entregar la misma cantidad de energía.

La caída de voltaje en un conductor es el producto de la corriente que lo atraviesa y la resistencia del conductor. (V = IR)

Esa es la respuesta simple a su pregunta: una menor corriente a través de una resistencia fija es igual a una menor caída de tensión, por lo que una mayor proporción de la tensión llega hasta el punto de carga.

Digamos que queremos entregar 1 W a un dispositivo. Podríamos hacerlo de muchas maneras, como 1 V @ 1 A o 1000 V @ 1 mA. Digamos que hay 1 mΩ de resistencia entre esa fuente de energía y el punto de carga. ¿Cuáles son las consecuencias de cada elección?

1. 1 V @ 1 A : la caída de voltaje de 1 amperio a 1 miliohm es de 1 milivoltio. La potencia perdida es, por lo tanto, 1 mV × 1 A = 1 mW.

2. 1000 V a 1 mA : la caída de voltaje de 1 miliamperio a 1 miliohmio es de 1 micro voltio. La potencia perdida es, por lo tanto, 1 μV × 1 mA = 1 nW.

El primer escenario desperdicia literalmente un millón de veces más energía.

Sin embargo, no hay almuerzo gratis. Un voltaje más alto requiere un mejor aislamiento, una mayor separación entre los conductores o ambos. ¹ También es más difícil hacer semiconductores de alto voltaje. Esta es la razón por la que el problema de densidad de energía del supercapacitor no se ha solucionado simplemente "cargándolas a un megavoltio". sup> 2

Luego puede preguntar, si los costos del aislamiento y tales aumentan en función del voltaje, ¿no es eso lo que consume los beneficios? La respuesta simple es "no", que es evidente por el hecho de que las compañías de generación de energía hacen todo lo que razonablemente pueden para mantener sus costos bajos. Si van a voltajes más altos y más altos , deben tener una buena razón. Podemos inferir que el costo del aislamiento como una función del voltaje aumenta más lentamente que el costo de la pérdida de energía como la función inversa del voltaje.

Lo de 115/230 voltios son las papas pequeñas. Excepto en edificios muy grandes, esa diferencia solo se muestra dentro de la distancia de grito de la salida en la que lo está midiendo.

Desde el transformador del polo de potencia hasta la estación de generación de energía, los sistemas de energía internacionales son más similares que diferentes. La estación de generación de energía generalmente aumenta la potencia generada hasta decenas o cientos de miles de voltios para aprovechar la menor pérdida de potencia. Principalmente utilizan el aire libre como su aislante, que por supuesto es barato, siempre que pueda pagar el espacio que necesita, lo que puede en la parte superior de una torre de distribución eléctrica.

El sistema de distribución de energía del mundo, por supuesto, utiliza otras cosas además del aire libre como aislante. Aisladores de vidrio y cerámica se han desarrollado > hasta el punto del arte .

Una gran cantidad de conocimientos y experiencia se relaciona con el problema del aislamiento, todos los días. Por ejemplo, cuando una bobina grande en un motor-generador enciende los arcos, los vaporizadores de cobre y los devanados pueden volar. Hay compañías que no hacen nada más que hacer frente a estos incidentes, con la habilidad de volver a enrollar las bobinas para poner en funcionamiento el conjunto M-G.

Footnotes:

1. Aumentar el espacio entre dos conductores aumenta la cantidad de aislamiento, pero no aumenta la calidad de ese aislamiento, por lo que hablo de estos dos aspectos por separado.

2. En el energía pseudociencia mundo , encontrará personas que señalan que la densidad de energía en un condensador es Una función del cuadrado de la tensión. Es decir, cargar un capacitor al doble del voltaje requiere almacenar cuatro veces la energía. Entonces, la lógica dice que el problema de almacenamiento de energía es fácil, ¿no? Solo cargue un condensador a mil millones de voltios y tendrá toda la energía de la toma que pueda desear. ³

   Ese es un problema resuelto; Vayamos a la paz mundial.

   Lástima que solo sea fácil cuando ignora los costos y las dificultades que conlleva la creación y el uso de dichos condensadores.

3. 1 farad a 1 × 10 ⁹ voltios es aproximadamente suficiente para impulsar a Noruega por un año . Solo amplíelo un poco y puede vaporizar la luna, no hay problema.

¡Los voltajes más altos facilitan la transmisión de energía!

Idealmente, los cables que usamos para transmitir electricidad no tendrían resistencia. Desafortunadamente, lo hacen, y la resistencia es proporcional a la longitud del cable e inversamente proporcional al área de la sección transversal del cable.

De acuerdo con la ley de Ohm, la caída de voltaje en una carga resistiva es V = IR, y la potencia entregada a dicha resistencia es P = VI, o si sustituimos V por IR como en la ecuación anterior, obtenemos P = RI ^ 2.

En la transmisión de potencia, la potencia entregada a un cable (que es esencialmente una carga resistiva) es mala. Ese poder no hace más que generar calor en el alambre. Por lo tanto, es necesario intentar minimizar las pérdidas en el cable.

De las ecuaciones anteriores, podemos ver que la potencia perdida en un cable es proporcional al voltaje, pero proporcional al CUADRADO de la corriente. Entonces, si queremos obtener la misma potencia al final del cable, podemos enviar un voltaje bajo y una corriente alta, o un voltaje alto y una corriente baja.

¡Minimizar la corriente y maximizar el voltaje conduce a la menor pérdida de energía en las líneas eléctricas!

Además, podríamos hacer que los cables sean más gruesos para reducir su resistencia, pero eso tiene un costo muy alto. Duplicar TODOS los cables en una red eléctrica probablemente costaría mucho más que duplicar el voltaje, y ambos reducirían las pérdidas de potencia en un factor de 1/2.

hertz también juega un papel entre 50 y 60 hertz ... los generadores de energía funcionan a 400 hertz y son mucho más eficientes que 50 o 60 hertz. hertz = ciclos por segundo. Cuanto más lento sea el hertz, más lento debe girar el generador. generadores mas baratos es por eso que comenzamos a 60 hercios aquí y 50 hercios en el extranjero. a la mayoría de las compañías les gustaría ir a 400 hertzios, pero el costo de hacerlo ahora sería demasiado alto, el consumidor tendría que cambiar casi si no todos los dispositivos eléctricos en el hogar. La CA es fácil de transmitir a través de líneas eléctricas, pero la CC es más eficiente en la ejecución de dispositivos domésticos. ac podría convertirse a dc, pero le costaría a la compañía eléctrica Instalar y usar convertidores. una vez más, los dispositivos de su hogar tendrían que cambiarse a los dispositivos de CC Siempre hay compensaciones cuando se usa electricidad y estamos atascados con lo que tenemos. alegra que no tengamos que hacerlo sin tener que ejecutar un refrigerador a mano no sería divertido.