為什麼生活用電用 220V 的電壓,而不是用 36V 的更加安全的電壓?
顯然,220V很容易死人,如果用更低點的,尤其低於36V的話,那基本就不會死人了,這不更好嗎?
家用電器的話,也盡量設計的不需要那麼高的電壓,實在不行的,就內部帶個小變壓器,讓電器內部的電壓達到220V或者更高不就行了嗎? 一個問題需要分清除,輸電其實用的電壓還高,都要多少KV的,具體我也不知道。它是到了居民區,又通過變壓器,變成了220V,所以問題是,問什麼不在這個時候,變成36V的。 49年前,中國大部分地區用多高的電壓?
一句話,就是太浪費銅了,電壓降到1/6,保持功率不變,就得6倍的電流,於是電線都得粗6倍。(截面積6倍,不是線徑)
不過現在用低壓的小電器很多,感覺如果在現有基礎上增加一條5V或12V或24V的母線也挺實用的~
補充:1. 關於美國,只能說是歷史遺留問題,美國一開始就是110V,後來想改,成本太高,沒法改了。日本差不多是跟著美國的,歐洲普遍用到220V。中國剛解放時,大部分(有電的)地區是220V,東北和其他個別地方的電網還是日本當年建設的110V,到60年代才統一成220V。2. 美國居住相對分散,大多數住house,都是10kV高壓到家門口,然後一家一個變壓器,這樣在輸電線路上並沒有多用,主要是室內布線要用粗線。3. 110V的線,截面積2倍,線徑只要增加到1.4倍,同時絕緣層還可以薄一些,外觀看上去不會粗很多。有趣的問題。首先,回答第一個疑問:供電的標準電壓是什麼?在我們生活的生活中,電能是一種重要能源和資源,事實上現代社會已經離不開電能了。
由於電能如此重要,因此IEC對供電的電網電壓做了規定,這就是IEC60038國際標準,對應地,我國也有國家標準GB156-2003《標準電壓》。GB156的前言如下:
請注意到強制性這個詞。國際標準和國家標準有強制性和推薦性的區別,以國家標準為例,若標準號是GB XXXXX則為強制性標準,若標準號是GB/T XXXXX則為推薦性標準。GB 156-2003是強制性國家標準,它必須得到不折不扣地執行。同時,GB156-2003又是基礎標準,也即標準中的標準,它為其它標準提供了有關電壓等級的基礎數值。在前言中,我們會發現一件有點意思的說明:IEC60038規定的230;/400V標稱電壓,在我國被修訂為220/380V標稱電壓。來看看GB 156-2003對幾個專有名詞的解釋:--------------------------------3.4:供電電壓 supply voltage供電端出相對相或者相對中性導體的電壓。
3.5: 供電電壓範圍 supply voltage range供電端處的電壓範圍。3.6:用電電壓 utilization voltage在設備的電源插座上或者端子上的相對相或相對中性導體的電壓。3.7:用電電壓範圍 utilization voltage range在設備的電源插座上或端子是那個的電壓範圍。3.8:(設備的)額定電壓 rated voltage (of equipment)通常由製造廠家確定,用以規定元件、器件或設備的工作條件的電壓。-------------------------------注意:供電電壓和用電電壓的定義是不一樣的。
具體到低壓配電系統,電力變壓器的低壓側埠電壓是230/400V,這是供電電壓。經過各極配電系統最後輸送到我們身旁的插座上的用電電壓,是220/380V。用電電壓的具體數值也是各類用電電器的額定電壓。例如我們常見的微波爐、冰箱、電腦等單相用電設備,它們的額定電壓是220V;還有三相鼠籠電動機、變頻器和各種生產機械等三相用電設備,它們的額定電壓是380V。供電電壓與用電電壓中間的差值,就是消耗在供配電線路電阻上電壓降。我們來看GB 156-2003對標準電壓的具體規定:可見223/380V的電壓等級在這裡被強制性地規定了。再看更高等級的電壓:表中右側的數值就是我們熟知的中壓電壓等級。我們再看看低於100V的電壓等級:======================
以下為我在評論中寫的內容,我把它提到這裡:GB156上一個版本是1993。為了靠向IEC60038,在GB 156-1993中,提出從1993年到2008年過渡期內完成從220/380V到230/400V的轉換,後來發現根本就做不到。一者是改造成本太大,無法承受;二者是國內已經習慣於使用220/380V用電電壓,習慣和體制的慣性太大了,很難修改。因此,GB156-2003版本也就刪去了這一條,轉而承認220/380V用電電壓為我國的基本電壓了。這裡面的知識真的挺豐富的。發現沒有?有關電氣技術的方方面面,幾乎每個知識點都可以有N多值得探討的地方。 ======================題主的問題回答完了,現在我要延伸話題了。關於50V安全電壓:我們都知道安全電壓是36V,其實這個電壓等級是來自蘇聯的。我國改革開放後,國家標準全面靠向IEC標準。在IEC標準中,安全電壓是50V,見IEC 60364系列標準。IEC 60364系列標準講的是安全用電,它定義了各類接地系統,如TN、TT和IT,還規定了安全電壓等級,也即50V安全電壓。
50V安全電壓與我們的生活密切相關,只是我們沒有意識到它的存在而已。大家都知道漏電開關,而且還知道保護人身安全的漏電開關動作電流為30毫安,這裡的30毫安電流是根據人體承受電流衝擊的最低值來確定的。在低壓配電系統中,用於人身安全的TN接地系統十分常見,例如TN-C、TN-S和TN-C-S等等。TN系統為大電流接地系統,當發生漏電時,它用斷路器來執行保護跳閘。在這裡,計算的依據就是漏電處用電設備外露導電部分的電壓超過50V安全電壓,這時就必須動作。具體到我們家裡,家裝配電系統其實有兩套人身安全防護,如下:因為家裝的接地系統基本上都是TN-C-S,當出現漏電時,第一套方法就是依據50V安全電壓,讓斷路器執行跳閘保護;第二套方法就是用漏電開關執行保護跳閘,確保漏電電流不超過30毫安。下圖是典型的住家配電箱圖片:注意看其中有主開關,有漏電開關,有插座的主開關等等。這些就是居家配電系統中用於人身安全防護的兩套保護方法和具體措施。
最後提個醒:在我們家裝裝修時,千萬要配齊這兩種線路保護哦!簡單說一下。
- 民用電36V的話很多大功率電器還是電壓不夠的。
- 交流36V安全的話也就是個說法,不是絕對的。
- 電力系統經過發電、輸電、配電,如果一步降壓到36V配電的話,無論變壓器損耗,還是線路損耗,都是划不來的。
- 說到220V,也沒有特別的數學含義。美國通行的是110V/60HZ,歐洲是220V/50HZ,我國也是。這裡的電壓是有效值,不是峰值。
- 問主說的線路降壓,電器升壓,是一廂情願的想法。第一不經濟,第二更不安全。說不安全,是因為我們看大部分的電器,都是將變壓部分(主要是降壓)和整流部分(直流供電)安排在主機之外的。因為這類設備的發熱和電動力會影響電器本身的工作。變壓器本身也會對帶來一定的電磁污染。
這是個歷史遺留問題。一切都源自於愛迪生的燈泡,還有他和特斯拉的電流大戰。其實在早期,一台發電機只給幾家幾戶或者一個片區供電的時候,電壓和頻率是根據情況變的,路線長一點的就高壓,低頻率,有變壓器什麼就高頻率,那時候直流還是主流,也是看情況定電壓的。但是到了大家都要用電的時候,就需要一個固定的電壓和頻率了。先從110V的電網系統開始說起,愛迪生最早設計直流電傳輸系統的時候,就定下了110V,為何,那時候其實直流電用的地方也不多,主要就是給燈泡供電,而那時候的燈泡還是愛迪生改良的使用碳纖維燈絲(此碳纖維非我們現在說的碳纖維)的燈泡,電壓太高那燈絲壽命就大大縮短,電壓太低如果要維持功率傳輸電流就要提高,最後折中選了110V,其實還考慮到傳輸過程中電壓降低,到了燈上就是100V了,當然,這個110V,對於直流電來說,也是相對安全的(愛迪生在交直流大戰中也這麼說),另外,直流電沒有變壓啊(變壓在當時是直流電系統的一個巨大的弱點)發電機出來就是110V啊!後來在1883年他設計了個3線的直流電傳輸系統並且專利了,這個三線系統就是考慮到一些大電器需要更高電壓(如220V),所以有110V,0和-110V,後來直流供電因為傳輸效率和變壓的弱點被交流供電擊敗(110V長距離損耗太大,提高電壓的話又沒有高效率的變壓方案),這套系統被改進成了交流電傳輸系統,交流電能高壓傳輸然後變壓器轉電壓,因為當時大多數線路和電器已經是按照110V的規格設計了,換起來勞命傷財,於是美國的110V就基本這麼定下來了。那220V怎麼來的呢?歐洲來的,開始燈絲是碳的,110V是個好選擇,後來燈絲有金屬的啦,壽命更長了,於是1899年Berliner Elektrizit?ts-Werke (BEW),一家柏林的供電公司,決定提高電壓來減少傳輸損耗,於是220V電網就這麼定了,後來在歐洲就推廣開來了,而美國則繼續用他們的110V。
至於供電頻率,其實很多奇葩的頻率在早期都被用過,比如133又1/3Hz,125Hz,83又1/3Hz,66又2/3Hz,因為初期他們都是按每分鐘來算的而不是我們現在的每秒,上面那幾個變成分鐘之後就是8000,7500,5000,4000,看起來順眼多了吧?但是為什麼是這幾個頻率呢?和愛迪生因為燈絲選擇了110V一樣,技術,早期的交流電傳輸靠的是單向發電機和家家戶戶的變壓器,因為技術所限,這幾種頻率都被認為比較適合當時的變壓器。那時候他們根本用不著考慮傳輸問題(線路還沒那麼長)頻率也不用統一(沒錯上面幾種有些是幾個公司在同時分別使用的,那時候還沒什麼全國電網)也沒有非同步電機。直到後來發電機的規模越來越大,電網也進一步發展,還有非同步電機的發展,才開始考慮更低的頻率,因為高頻對非同步電機每分鐘轉速/極數要求很高,西屋(Westinghouse)的L. B. Stillwell在一番研究之後決定了60Hz,然後慢慢推廣,這時60Hz和上面很多奇葩頻率一起在用。之後在1893年隨著特斯拉的多相電動機在西屋研究逐漸成熟商業化60Hz開始更廣泛使用了。後來西屋又開始探索更低的頻率,比如說25Hz,30Hz,40Hz,而此時在歐洲也是經過對發電機和電路系統的考量之後,50Hz開始推廣。後來66又2/3Hz敗給了60Hz,30Hz和40Hz敗給了25Hz,(這麼多奇葩頻率是幹什麼啊!維護起來很麻煩的好不好啊!)25Hz敗給了弧光燈= =恩,我們都知道的,閃爍的問題……
於是最後 ,美國用110V配60Hz,歐洲用220V配50Hz並且就這麼推廣開來了,當然後來又有些國家因為各種原因換了下排列組合比如220V/60Hz或者110V/50Hz什麼的。49年之前中國的話,考慮到大多數設施似乎是歐洲人造的,可能是220V/50Hz吧。這是最好的方案么?現在不是,但是當時是。現在為什麼不改?太花錢了啊。電壓越高,傳輸成本越低.
我從另外一個角度來說吧。
有一個概念我認為需要先明確:致死的是持續的大電流,而不是大電壓。
對於「持續的」:一塊錢一個的塑料打火機里的點火裝置產生的電壓高達上千V(能產生肉眼可見的電弧),但是能電死人嗎?
對於「電流而不是電壓」:之所以常用的安全電壓是36V,是因為人體電阻在一般條件下是一個大致確定的數值(kΩ數量級,具體我忘了求補充)。再根據致命電流(交直流不同,mA數量級,具體數字同樣忘了= =)計算得到。因此,在不同的環境下(潮濕,粉塵,油污等),安全電壓可能會是24V,12V甚至更低。
所以即使把民用電壓降低到36V,也不是絕對安全的。
因為「基本不會死人」這樣的原因而降低家用電器的電壓標準,無異於因噎廢食。如果電壓標準真的降低了,那對於大功率家用電器(kw級別即可),其供電線路都必須重新設計以應對更高的電流,同時也增加了線路故障的風險。這輕則導致電器燒毀,重則引起火災。說不定會因此而死更多的人……不可能使用36V這麼低的電壓,首要原因是輸電成本會大幅增加。此外電力從電廠出來都是kV級別,要使用36V的話變電所也將更加難以設計和保證安全。
另外更重要的一個原因,是工業習慣,這是比個人習慣更難改變的一樣東西。1893年建成的從德國勞豐到法蘭克福的世界第一條三相交流輸電線路就是高壓電,此後也沒有人想過改變。作為電氣工程畢業的學渣,怒答一記~首先,我們先提出一個這樣的問題:36V以下的電壓就一定是安全的嗎?答案顯然是否定的~
- 當人體流過交流1mA或直流5mA電流時,人體就會有麻、刺、痛的感覺。
- 當人體流過交流20~50mA或直流80mA電流時,人就會產生麻痹、痙攣、刺痛、血壓升高、呼吸困難,自己不能擺脫電源,就有生命危險。
- 人體流過100mA以上電流時,人就會呼吸困難,心臟停跳。一般來說,10mA以下交流電流和50mA以下直流電流流過人體時,人能擺脫電源,故危險性不太大。
220V電壓指的是什麼?
220V指的是交流電的有效值,以我國的電網舉例,換算方法是:瞬時電壓×=有效值(220V)也就是說,我們所說的220V電網的瞬時電壓可以達到310V以上~為什麼不能採用36V電壓?
除了之前助威所說的歷史遺留問題和設備損耗外,還有一個主要原因就是:無法滿足現有大功率用電器的需求~視在功率S=UI,有功功率P=cos×S,U和I分別代表電壓和電流,是功率角我們先忽略,同時忽略電器的其他損耗,可以認為有功功率=額定功率,也就是我們平常所說的2000W的空調,300W的燈泡了~可以看出我們家裡的家用電器的功率和電壓,電流大小緊密相關,比如我們夏天打開一個2000W的空調,我們如果從220V電壓降低到36V,就意味著電流必須從9A增加到55.5A....為什麼55.5A的電流大小是我們無法接受的?
因為導線也是具有電阻的,流過導線的電流會有一部分被轉換成熱量損耗掉,這個損耗的計算公式為:W=×R,R就是導線的電阻,先不說保護膠皮無法承受這個發熱量,光說55A的效果就是基本上家裡就不用暖氣了...這個絕對是無法承受的電流大小~SO~裡邊涉及很多公式,如果沒興趣請忽略~總結:除了有歷史遺留問題和變電設備損耗外,還有一個最重要的原因是36V電壓無法滿足我們的家用電器的耗電量~以上!已經有一年多沒有再接觸自己的學科了,如果有錯誤的地方還請各位指出~感情相關:山東大學電氣工程畢業,但已轉行IT~目前家庭端生活用電還有 5V(比如手機充電器之類)、12V(某些 LED 照明)、24V(更明亮的 LED 照明)等。只是沒有系統的集中供電。同時這麼多種電壓,布線起來也是很大的成本。這一切都是因為老習慣很難改。君不見都 LED 照明了,那些 LED 還要做成白熾燈的燈泡樣式,以兼容舊有系統標準。
除了成本高,消耗大不用36V之外。因為我國的很多技術以前都是引進蘇聯的,包括電壓,因此就沿用了蘇聯220V的標準。
P=I2R 這種題必須鄙視長答案
相比220v電壓這個數據,50hz的頻率更容易致死,記得上課時我們老師給我們看過一個數據,就是在相同電壓下,50hz的致死率最高,而且高出很多,120hz這樣就很低了,220v會受傷、燒傷,但不致死。因20-80赫最接近於人的心肌最高振顫頻率,故最容易因起心肌被動性振顫麻痹而導致心跳驟停,其中頻率在40~60HZ時最易至人死亡。但現在想要稍微改動一下電力的參數,付出的代價太大了
其實安全電壓這個說法不準確,致死靠的的是電流而不是電壓,36v不過是按照安全電流乘以人體電阻的大概值得到的。
用36V?那入戶按照現在220V 80A計算,得有36V 490A,按照標準的話得用11.68mm粗的AWG 0000號線。嗯你自己想吧80A只要AWG 4號 5.19mm粗就行。
讀過高中就不該問出這麼幼稚的問題。36伏,你家裡隨便帶個空調冰箱電飯煲啥的高峰期功率五千瓦起步,一兩百安培的電流跑過你家匯流排,匯流排發熱量等於電流平方乘以電阻,那線得多粗才能保證不起火啊
我只想說,自從弄了個小工廠,用380v三相電,每台設備都幾千瓦起,花錢買的銅線真的是銅錢堆的,別看銅線不值錢,那都是血汗錢。假設題主用的36v可用於民用甚至工業用途,我想那時用的銅線可能要胳膊粗,導線價格可能比機器還貴了。
P=U*I,對於同等功率的用電設備,如果要降低額定電壓,其額定電流必然上升,電流的大小與導體截面成正比,意外著必須採用更大截面的電力電纜,相應配電設施也必須增載入流量,工程造價設備投資大幅增加,就這原因,現在的長距離超高壓輸電其實也是一樣的原因。
● 發電廠一般距離居民城區較遠,輸電途中走的電纜,目前還未達到常溫下超導的技術,電阻率還是大於0的。而電阻大小又與導體長度成正比,所以算下來電阻還是挺大的。根據P=I2R,在運輸過程中,電流越小產生的熱能損耗也越小。而在提供相同的功率P時,由P=UI 我們知道盡量大的U可以使I更小,從而損耗在輸電過程中的能量也越少,更加經濟。● 發電廠不僅要供應居民用電,還要供給工廠等需要高電壓工作的設施場所。再說36V也達不到很多家庭用電器的標準啥的就不多說了…
因為死人概率太低, 用低壓電的話, 從統計學上說, 浪費的銅比死的人都值錢.
這就是資本主義.請允許我援引一個經濟學上的例子。 20世紀60年代,美國國會通過立法要求將安全帶作為新汽車的標準配置。直接的影響是顯而易見的:當一個人繫上安全帶後,發生車禍時存活的概率提高了。但是,其影響並不是僅此而已,這項法律還通過改變激勵而影響了人們的行為。相關的行為是司機開車時的速度和謹慎程度。 考慮安全帶如何改變一個司機的成本-收益計算。安全帶降低了司機的車禍代價,因為它們降低了傷亡的概率。換言之,安全帶減少了緩慢而謹慎地開車的利益。人們對安全帶的反應——更快、更放肆地開車。這樣,安全帶法律最終導致的結果是車禍的次數增加了。 事實上,根據經濟學家薩姆.佩茲曼在1975年的研究,安全帶法律確實有這類影響。這些法律減少了每次車禍的死亡人數,卻增加了車禍的次數。 同理,先不看36v電壓是否可行,從激勵的角度來看,這種改變並不能從實質上保證用電安全是毋庸置疑的。 還是盡量別濕著手摸電源了吧。。
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