Warum haben die USA eine Frequenz von 60Hz und enie Spannung von 110 V? Welchen Vorteil hat das?
Hi
Warum haben die USA eine Frequenz von 60Hz und enie Spannung von 110 V? Welchen Zweck/Vorteil hat das gegenüber unserer Frequenz von 50 Hz und unserer Spannung von 230 V?
thx
5 Antworten
Die geringere Spannung und höhere Frequenz ist "weniger gefährlich bei versehentlichem Berühren".
Bei geringerer Spannung fließt bei konstantem Widerstand (Hautwiderstand) ein geringerer Strom. Die Leistung nimmt bei konstantem Widerstand sogar quadratisch mit der Spannung ab. Somit wird bei halber Spannung nur ein Viertel der Leistung umgesetzt.
Bei höherer Frequenz spricht das menschliche Nervensystem zudem wesentlich weniger stark an. Das liegt daran, dass eine gewisse Anzahl an Ladungsträgern (Ionen) die Zellmembranen durchdringen müssen, bevor die Stromrichtung sich umkehrt und (mehr oder weniger) "alles wieder ausgleicht". Der Unterschied 50 / 60 Hz ist jetzt nicht sooo bedeutend, auch wenn die 60 Hz Wechselspannung durchaus weniger berührgefährlich ist. Wenn man das ganze ins Extrem treibt, wird es sehr deutlich.
Ich habe einmal eine Spannung von 700 V (eff.) bei einer Frequenz von 112 kHz berührt. Trotz der ziemlich hohen Spannung (mehr als das Dreifache der europäischen Netzspannung), "zwickt" das nur ein bisschen. Kein starker Schmerz, kein "Klebenbleiben" am Strom, d. h. die Schreckreaktion führt zum sofortigen Loslassen und in der Regel gibt es auch nicht so schnell Herzrhythmusstörungen ("herausfordern" würde ich das trotzdem nicht wollen!). Größtes "Problem" bei so hoher Spannung (und Frequenz) ist die thermische Wirkung des Stroms. Gerade die Ein- und Austrittsstelle wird sehr schnell ziemlich heiß. Deshalb solltest Du trotzdem schnell loslassen, sonst wirst Du "gegart". ;-)
Das ist aber alles nicht der "Grund". Die Spannungen wurden mehr oder weniger willkürlich gewählt. In Deutschland waren mal 220 V üblich, inzwischen sind es 230 V. Beide Systeme gibt es nach wie vor in vielen Staaten. In manchen Staaten sind es auch 240 V (Brunei, Zypern, Falklandinseln, Gibraltar, Isle of Man, Kenia, Kiribati, Kuwait, Nauru, Nigeria, Oman, Papua Neu-Guinea, Katar, St. Lucia, Seychellen, Tonga, Uganda). Solange es sich in diesem Rahmen bewegt, gehen Geräte in der Regel nicht kaputt. Die Netzspannung kann ohnehin immer etwas schwanken, da sind +/- 10 V nicht viel.
Bei den "~110-Volt-Varianten" gibt es auch neben 110 V noch 115 V und 120 V und auch "exotische Dinge", wie 127 V (Aruba, Brasilien, Karibische Niederlande, Lybien, Mexico, Marokko, Saudi-Arabien, Suriname).
Gegenfrage, warum haben wir 230V und 50Hz ?
weil es so ist und sich eben als standart durchgesetzt hat, bei den Amerikanern hat sich eben was anderes durchgesetzt, problem ist das bei niedriger Spannung mehr Strom fließen muss um die gleiche Leistung zu erziehlen, das bedeutet es müssen die Leitungen dopelt so stark dimensioniert werden, das Stromnetz wird mehr belastet und es kommt häufiger zu ausfällen. würden die da drüben auf unser Netz umstellen hätten die wahrscheinlich das problem gelöst das deren Netze ständig überlastet sind :D
leider is das nicht so einfach, von heut auf morgen um zu stellen, wäre wohl so als würden sie bei uns auf 400V umstellen, da wäre eine menge kaputt
Ein altes Buch berichtet: Zuerst wurden Kohlebogenlampen, also Lampen, in denen das Licht durch einen Lichtbogen zwischen 2 Kohleelektroden erzeugt wird, verwendet. Es gab nichts anderes. Das braucht 55 V, wenn es gut eingestellt ist. 2 davon hintereinander also 110 V. So ist die krumme Zahl gut zu erklären und auch sinnvoll. Um den Strom und damit die Kabeldicke zu minimieren, dann eben 220 V. Die Frequenz erklärt sich zumindest dem Bereich nach daraus, das sie ein Kompromiss ist zwischen Transformierbarkeit und kapazitiven Verlusten. Bei hoher Frequenz werden die Trafos winzig, aber die Abstrahlung der langen Leitungen ist gewaltig, der reinste Sender. Bei kleiner Frequenz wird der Trafo riesig, die Abstrahlung minimal. Die Bahn nutzt den Effekt des schweren, großen Trafos für ein gutes Lok Gewicht mit 50/3 Hz. Warum gerade so krumm? Es wurde zu Anfang mechanisch umgerichtet, der Generator hatte nur 1/3 so viele Windungen wie der Synchronmotor für die 50 Hz. Und dann die Konkurrenz Europa - USA, da musste einfach eine andere Frequenz her...
Die Netzfrequenz von ~ 110 Volt entspricht dem Wert der elektrischen Anfänge der Elektrizität und geht auf die ersten Experimente mit der sogenannten "Volta"-Zelle zurück. Das war eine Batterie mit eben dieser Spannung für Telegrafiezwecke. Und die Elektrizität wurde auch für die erste elektrische Beleuchtung nun mal in Amerika erstmals durch Edison in eben dieser Spannung zunächst im kleinen Umfang verbreitet und betestet. Die Netzfrequenz ergab sich dort durch die ersten brauchbaren Generatoren sowohl von ihrem Aufbau, als auch von Ihrer Drehzahl her. 220V / 50 Hz setzten sich hier infolge weiterer Optimierungen beim Einzug der Elektrizität durch. Bei doppelter Spannung braucht es z.B. bei den Leitungen einen deutlich geringeren Leitungsquerschnitt in der Verteilung. Kupfer war in Europa teuer und nur begrenzt verfügbar. Somit Leitungen mit geringerem Querschnitt entsprechend günstiger.
in der heutigen zeit eher keinen mehr. Zumal es gefährlicher ist als "unser" Strom, da für die gleiche Leistung eine höhere Amperezahl benötigt wird.
Nein, 115 V / 60 Hz ist sogar wesentlich ungefährlicher, als 230 V / 50 Hz, sowohl durch die höhere Frequenz, als auch durch die geringere Spannung.
P = U^2 / R
Wenn Dein Hautwiderstand (R) gleich bleibt, steigt die umgesetzte Leistung (P) quadratisch mit der anliegenden Spannung (U).
Die Stromstärke (I), hängt widerum von der Spannung (U) und Deinem Hautwiderstand (R) ab: I = U / R