Líneas de transmisión en EE. UU., transformadores domésticos: eficiencia y economía

No puedo responder definitivamente las preguntas sobre eficiencia, pero

  

Pregunta 1: ¿Cada casa tiene un transformador separado?

No. Un transformador de polos maneja aproximadamente 200 kVA y sirve típicamente de 5 a 10 hogares.

  

¿Hay líneas aéreas de transmisión de 7.2kV en todas las calles de pueblos y aldeas pequeñas?

Sí.

  

¿En serio?

Sí.

Las razones son probablemente en su mayoría históricas, pero hay ventajas.

Dado que las conexiones de distribución de "bajo" voltaje (240 VCA) son muy cortas, las pérdidas de I ² R son bajas.

El fallo de un solo transformador afecta a un número menor de clientes. La reparación es muy rápida.

Gran parte de los EE. UU. es muy rural, con una baja densidad de población. Los transformadores más pequeños se adaptan mejor a esos clientes.

  

Pregunta 1: ¿Cada casa tiene transformador separado? Sobrecarga de 7.2kV   Las líneas de transmisión están presentes en todas las calles de los pueblos pequeños y   pueblos?

No y sí. Depende de la densidad de población. Cuanto más cerca estén las casas, mayor será el número servido desde un solo transformador. En las zonas rurales, sí. Con las casas muy separadas, es más económico usar un transformador por casa.

Mire, las compañías eléctricas tienen estándares en cuanto a cuánto puede variar el voltaje suministrado. Si observa que las líneas de distribución están en dos partes, alto y bajo voltaje, cada parte se puede adaptar al calibre del cable que se está utilizando. Cuanto más pesado sea el calibre, menor será la pérdida de potencia en la distribución y mejor será el rendimiento para el cliente. Cuanto más pesado es el alambre, más cuesta. Y sí, 20 transformadores pequeños cuestan más que uno grande, pero para una amplia separación de cargas, el costo adicional del cable más pesado para distribuir el voltaje más bajo puede ser mayor.

Tenga en cuenta que, para el sistema europeo, la distribución de 220 a varios cientos de hogares requiere un lote de cobre entre el transformador y los hogares si el voltaje no varía demasiado con la carga. El lado positivo de esto es que se necesita menos cobre para las porciones de alto voltaje.

Debido a que las pérdidas de línea se escalan con el cuadrado de la corriente, mantener las corrientes bajas durante la mayor cantidad posible de la cadena de distribución tiene sentido. Es decir, si los tamaños de los cables son idénticos entre dos sistemas y las longitudes son las mismas, entonces si un sistema funciona a la mitad de la corriente (y el doble del voltaje) del otro, el sistema de alta corriente perderá 4 veces más potencia como sistema de baja corriente, y para que las pérdidas sean iguales, el sistema de alta corriente necesitará cables con 4 veces más cobre. En el caso de 7.2 kV y 230 líneas, la relación de voltaje (y corriente) es de aproximadamente 32: 1, por lo que las pérdidas de línea por transmitir la misma cantidad de energía por la misma distancia sobre los cables del mismo tamaño son más de 1000: 1.

Y parte de esto es histórico, al igual que la elección de más o menos 110 voltios (¿110? ¿117? 120?) también está fuertemente ligada a la historia de la industria de distribución de energía.

En los EE. UU., 220-240VAC normalmente se proporciona mediante un transformador en estrella, lo que proporciona dos patas de 110-120VAC 180 grados desincronizadas. Su entrada es una fase única de 7-8kV (ya sea la única línea o una de las tres fases disponibles). Por lo general, se usan tres fases para las áreas de distribución principal y comercial / industrial, con una fase en las sucursales (la mayoría de las áreas residenciales). No recuerdo haber visto dos fases corriendo por el camino, pero supongo que es posible. Estarán 120 grados fuera de fase, por supuesto, generando un voltaje y forma de onda inusuales si intenta usar las dos fases directamente.

(Habría hecho esto como un comentario, pero todavía no tengo suficiente representante)