Red eléctrica doméstica

La red eléctrica es conocida también como red de corriente alterna (CA) o suministro de energía eléctrica. En los EE.UU., la energía eléctrica se conoce por varios nombres, tales como la potencia de los hogares, la electricidad del hogar, corriente de la casa, la línea eléctrica, la energía interna, corriente de la pared, alimentación de línea, alimentación de CA, la potencia de la ciudad, la potencia de la calle, y la energía de la red. En muchas partes de Canadá, se le llama energía hidroeléctrica, porque gran parte de la capacidad de generación de electricidad de Canadá es hidroeléctrica.

Una lámpara de mesa conectado a un enchufe de pared (de la red)

 
Sistemas de alimentación de tensión de red
 

Para obtener una lista de voltajes, frecuencias, y tacos por país, consulte Red eléctrica por país.

A nivel mundial, muchos de los sistemas de alimentación de red diferentes se encuentran para el funcionamiento de los aparatos electrodomésticos y comerciales ligeros y la iluminación. Los diferentes sistemas se caracterizan principalmente por su:

• Voltaje
• Frecuencia
• Tomas de corriente (receptáculos o tomacorrientes)
• Sistema de puesta a tierra (puesta a tierra)
• Protección contra los daños por sobrecorriente (por ejemplo, debido a un cortocircuito), descargas eléctricas y riesgos de incendio
• Tolerancias de los parámetros
• Monofásica o corriente trifásica
• La corriente directa (DC) ( DC ha sido casi completamente convertido a corriente alterna (AC) a partir de mediados del siglo 20, pero DC era la regla general en el pasado)

Todos estos parámetros varían según las regiones. Las tensiones están generalmente en el rango de 100-240 V (siempre expresada como tensión de la raíz cuadrada media). Las dos frecuencias de uso común son 50 y 60 Hz.

Enclaves extranjeros, como las grandes plantas industriales o bases militares en el extranjero, pueden tener un voltaje estándar diferente y la frecuencia de los alrededores. Algunas zonas de la ciudad podrán utilizar normas diferentes de la de los alrededores (por ejemplo, en Libia). Regiones en un verdadero estado de anarquía pueden tener ninguna autoridad eléctrica central, con energía eléctrica proveniente de fuentes privadas incompatibles.

Muchas otras combinaciones de tensión y frecuencia de servicios públicos, incluida la corriente directa, fueron utilizados anteriormente, con frecuencias entre 25 Hz y 133 Hz y voltajes de 100-250 V. Las combinaciones estándar modernas de 230 V/50 Hz y 120 V/60 Hz hizo no aplicar en las primeras décadas del siglo 20 y todavía no son universales.

Plantas industriales con energía trifásica tendrán diferentes voltajes, superiores instalados para equipos grandes (y diferentes tomas de corriente y enchufes), pero las tensiones comunes que se enumeran aquí todavía se encuentran para la iluminación y equipos portátiles.

 
Cableado del edificio
 

En la mayoría de los países, el poder de la casa de energía eléctrica monofásica, con dos o tres contactos cableados en cada punto de venta.

• El cable de alta tensión (también conocida como fase, caliente o de contacto activo), lleva la corriente entre la red eléctrica y el hogar alterna.
• El cable neutro completa el circuito eléctrico por también llevar corriente alterna entre la red eléctrica y el hogar. El neutro está conectado a la tierra, y por lo tanto tiene casi el mismo potencial eléctrico que la tierra. Esto evita que los circuitos de potencia de aumento más allá de tensión de tierra, tales como cuando son golpeados por un rayo o se cargan lo contrario.
• El cable de tierra o de tierra conecta el chasis del equipo a la toma de tierra como protección contra fallos (descarga eléctrica), como por ejemplo si el aislamiento en un alambre «caliente» se daña y el cable pelado entra en contacto con el encapsulado metálico caso de el equipo.
• Mezcla 230 V / 400 V trifásico (común en Europa del norte y central) o 230 cableado doméstico basado V monofásica

Varios sistemas de puesta a tierra se utilizan para asegurar que el suelo y los cables neutros tienen las tensiones correctas, para evitar choques al tocar objetos conectados a tierra.

En algunas instalaciones, puede haber dos conductores activos que transportan las corrientes alternas en un circuito monofásico de tres hilos.

Pequeño equipo eléctrico portátil está conectado a la fuente de alimentación a través de cables flexibles terminadas en un tapón, que luego se inserta en un receptáculo fijo (zócalo). Aumentar equipo eléctrico del hogar y equipos industriales pueden ser conectados de forma permanente a la instalación fija del edificio. Por ejemplo, en los hogares de América del Norte una auto – contenida unidad de aire acondicionado de ventana montado estaría conectado a un enchufe de pared, mientras que el aire acondicionado central para todo un hogar podría ser cableado de forma permanente . Combinaciones de enchufe macho y hembra más grandes se utilizan para equipos industriales llevar a corrientes más grandes, voltajes más altos, o de energía eléctrica trifásica.

Los disyuntores y fusibles se utilizan para detectar cortocircuitos entre los cables de fase y neutro, o el dibujo de más corriente que los cables están clasificados para manejar para evitar el sobrecalentamiento y fuego. Estos dispositivos de protección se montan generalmente en un panel central en un edificio, pero algunos sistemas de cableado también proporcionan un dispositivo de protección de corriente en el enchufe sobre o dentro de la clavija.

Dispositivos de corriente residual, también conocidos como interruptores de circuito de falla a tierra y aparato de fuga interruptores de corriente, se utilizan para detectar fallas a tierra – la fuga de corriente a alguna parte con excepción de los cables neutros y vivos (como el cable de tierra o una persona). Cuando se detecta una falla a tierra, el dispositivo reduce rápidamente el circuito.

En Europa del norte y central, el suministro eléctrico residencial es comúnmente 400 V trifásica de energía eléctrica , lo que da 230 V entre fase y neutro ; cableado de la casa es una mezcla de circuitos trifásicos y monofásicos . Aparatos de alta potencia, como las estufas de cocina y de energía de los hogares herramientas pesadas, como cortadoras de troncos son muy a menudo asociadas a V de potencia 400 de tres fases.

 
Los niveles de tensión
 

La mayor parte de Europa, África, Asia, Australia, Nueva Zelanda y la mayor parte de América del Sur utilizan una fuente que se encuentra dentro de un 6% de 230 V. En el Reino Unido, Australia y Nueva Zelanda, la tensión de alimentación nominal es de 230 -6% 10% a adaptarse al hecho de que la mayoría de los suministros, de hecho, todavía 240 V. Japón, Taiwán, América del Norte y algunas partes del norte de América del Sur utilizan una tensión de entre 100 y 127 V. la norma de 230 V se ha generalizado de modo que los equipos de 230 V se puede utilizar en la mayor parte del mundo con la ayuda de un adaptador o un cambio a la clavija de conexión de los equipos para el país específico.

 
Medición de tensión
 

Una distinción debe hacerse entre la tensión en el punto de alimentación (voltaje nominal del sistema) y la tensión nominal del equipo (tensión de utilización). Típicamente el voltaje de utilización es 3 % a 5 % inferior a la tensión nominal del sistema; Por ejemplo, un sistema de suministro de 208 V nominales se conectará a motores con «200 V» en sus placas de identificación. Esto permite que la caída de tensión entre el equipo y el suministro. Los voltajes presentes en este artículo son las tensiones de alimentación nominales y equipos utilizados en estos sistemas serán sometidos a tensiones de placa ligeramente inferiores.

Tensión del sistema de distribución de energía es casi sinusoidal en la naturaleza. Tensiones se expresan como media cuadrática (RMS) de voltaje. Tolerancias de voltaje son para la operación en estado estable. Pesadas cargas momentáneas, u operaciones de conmutación en la red de distribución de energía, pueden ocasionar variaciones a corto plazo de la banda de tolerancia. En general, las fuentes de alimentación derivadas de redes grandes con muchas fuentes son más estables que los suministrados a una comunidad aislada con tal vez sólo un único generador.

 
Elección de la tensión
 

La elección de la tensión de utilización se debe más a razones históricas que la optimización del sistema de distribución de una vez una tensión está en uso y los equipos que utilizan esta tensión se ha generalizado, cambiando el voltaje es una medida drástica y costosa. Un sistema de 230 V de distribución se utiliza menos material conductor de que un sistema de 120 V para entregar una cantidad dada de potencia debido a la corriente, y en consecuencia la pérdida resistiva, es inferior. Mientras que los grandes aparatos de calefacción pueden utilizar conductores más pequeños a 230 V para la misma potencia de salida, unos aparatos domésticos consumen en nada a la capacidad total de la toma de corriente a la que están conectados. El tamaño mínimo del alambre para equipos portátiles o de mano suele estar restringida por la resistencia mecánica de los conductores. Electrodomésticos son ampliamente utilizados en los hogares, tanto en 230 V y 120 V países del sistema. Los códigos eléctricos nacionales prescriben los métodos de cableado destinadas a minimizar el riesgo de descargas eléctricas e incendios .

Muchas áreas como los EE.UU. que usan (nominalmente) 120 V hacen uso de tres hilos, monofásico 240 V los sistemas de suministro de aparatos de gran tamaño. En este sistema un suministro de 240 V viene con un neutro para dar dos 120 V suministros que también puede suministrar 240 V a las cargas conectadas entre los dos cables con corriente de toma central.

Sistemas trifásicos se pueden conectar para dar varias combinaciones de tensión, adecuados para su uso por diferentes tipos de equipos. Donde tanto de una sola fase y cargas trifásicas son servidos por un sistema eléctrico, el sistema puede estar marcado con ambas tensiones tales como 120/208 o 230/400 V, para mostrar la tensión de línea-a- neutro y la línea – a línea de voltaje. Hay conectadas grandes cargas para el voltaje más alto. Otras tensiones trifásicas, de hasta 830 voltios, a veces se usan para los sistemas de propósito específico, como las bombas de pozos de petróleo.

Los motores grandes industriales (digamos, más de 250 CV o 150 kW) pueden operar en media tensión. En sistemas de 60 Hz en un estándar para equipos de media tensión es 2300/4160 V, mientras que 3300 V es el estándar común para los sistemas de 50 Hz.

 
Normalización
 

Después de la armonización de voltaje, suministro de electricidad en la Unión Europea son ahora nominalmente 230 V ± 10 % a 50 Hz. Para un período de transición (1995-2008), los países que habían usado previamente 220 ​​V cambiado a un rango de tolerancia más estrecha asimétrica de 230 V 6 % -10 % y aquellos (como el Reino Unido) que se había utilizado previamente 240 V cambió a 230 V 10 % -6 %. No hay cambio en el voltaje se requiere por cualquiera de los sistemas tanto como 220 V y 240 V caen dentro de las 230 bandas de tolerancia inferiores V (230 V ± 10 %). Algunas zonas del Reino Unido todavía tienen 250 voltios para razones de herencia, pero estos también caen dentro de la banda de tolerancia del 10 % de los 230 voltios. En la práctica, esto permite a los países a continuar suministrando el mismo voltaje (220 o 240 V), al menos hasta que se reemplacen los transformadores de suministro existentes. Equipo (con exclusión de las bombillas de filamento) usado en estos países está diseñado para aceptar cualquier voltaje dentro del rango especificado.

En los Estados Unidos  y Canadá , normas nacionales especifican que la tensión nominal en la fuente debe ser de 120 V y permitir una gama de 114 a 126 V (RMS) (-5 % a 5 %) . Históricamente 110, 115 y 117 voltios se han utilizado en diferentes momentos y lugares en América del Norte. Alimentación principal es a veces mencionado como 110; Sin embargo, 120 es la tensión nominal.

En 2000, Australia se convirtió al 230 V como estándar nominal con una tolerancia del 10 % al 6 %, este reemplaza el viejo 240 V estándar AS2926 -1987.  Al igual que en el Reino Unido, 240 V es dentro de los límites permitidos y «240 voltios» es un sinónimo de la red en inglés australiano y británico.

En Japón, el suministro de energía eléctrica a los hogares es de 100 V. Este y partes del norte de Honshū (incluyendo Tokio) y Hokkaidō tiene una frecuencia de 50 Hz, mientras que Honshū occidental (incluyendo Nagoya, Osaka e Hiroshima), Shikoku, Kyūshū y Okinawa funcione a 60 Hz . La frontera entre las dos regiones contiene de corriente continua (HVDC) que interconectan las subestaciones del poder entre los dos sistemas de rejilla de cuatro back- to-back de alta tensión; estos son Shin Shinano, Sakuma Dam, Minami- Fukumitsu y el Convertidor de Frecuencia Higashi- Shimuzu. Para dar cabida a la diferencia, los aparatos de frecuencias sensibles comercializados en Japón a menudo se puede cambiar entre las dos frecuencias.

 
Historia de la tensión y la frecuencia
 

El sistema de alterna trifásica generación eléctrica actual, transmisión y distribución se desarrolló en el siglo 19 por Nikola Tesla, George Westinghouse y otros. Thomas Edison desarrolló sistemas (DC) de corriente continua a 110 V y esto se afirma que es más seguro en las batallas entre los defensores de los sistemas de suministro de CA y CC (la Guerra de Corrientes).

A 50 Hz ± 5 Hz de vibración de cañas de red medidor de frecuencia de 220 ​​V.

Lámparas de filamento de metal Más tarde se convirtió en factible. En 1899, el berlinés Elektrizitäts -Werke (BEW), una utilidad eléctrica Berlin, decidió aumentar en gran medida su capacidad de distribución por el cambio a 220 voltios nominal distribución, aprovechando la capacidad de voltaje más alto de las lámparas de filamento de metal. La compañía fue capaz de compensar el costo de la conversión de los equipos del cliente por el consiguiente ahorro en la distribución de los conductores de costos. Esto se convirtió en el modelo para la distribución eléctrica en Alemania y el resto de Europa y el sistema de 220 ​​voltios se hicieron comunes. La práctica norteamericana se mantuvo con tensiones cerca de 110 voltios para lámparas.

En 1883 Edison patentó un sistema de distribución de tres hilos para permitir que las plantas de generación de DC para servir a un radio más amplio de clientes. Esto guarda en costes de cobre desde las lámparas se conectan en serie en un sistema de 220 ​​voltios, con un conductor de neutro conectado entre para llevar a cualquier desequilibrio entre las dos sub- circuitos. Este fue adaptado más adelante a los circuitos de corriente alterna. La mayoría de los aparatos de iluminación y pequeños corrían en 120 V, mientras que los electrodomésticos grandes podrían conectarse a 240 V. Este cobre del sistema almacenada y fue con electrodomésticos existentes compatibles con versiones anteriores. También, los tapones originales se podrían utilizar con el sistema revisado.

A finales del siglo 19, Westinghouse en los EE.UU. decidió el 60 Hz y AEG en Alemania decidido sobre 50 Hz (el número 60 no se ajustaba a la secuencia de unidad métrica estándar (1,2,5), con el tiempo líder en el mundo que se divide principalmente en dos campos de frecuencia. La mayoría de los sistemas de 60 Hz son nominalmente 120 voltios y 50 Hz más nominalmente 230 voltios.

 
Regulación de voltaje
 

Para mantener la tensión en el servicio del cliente dentro de los límites aceptables, los servicios públicos de distribución eléctrica utilizan equipos de regulación en las subestaciones eléctricas o a lo largo de la línea de distribución. En una subestación, el transformador reductor tendrá un cambiador automático en carga, lo que permite la relación entre la tensión de la transmisión y la tensión de distribución que desee ajustar en pasos. Para los circuitos de distribución rural de largo (varios kilómetros), los reguladores automáticos de tensión pueden estar montados en los postes de la línea de distribución. Estos son autotransformadores de nuevo con tapchangers en carga para ajustar la relación en función de los cambios de voltaje observados.

Al servicio de cada cliente, el transformador reductor tiene hasta cinco grifos para permitir una cierta gama de ajuste, por lo general ± 5% de la tensión nominal. Dado que estos grifos no se controlan automáticamente, que sólo se utilizan para ajustar la tensión promedio a largo plazo en el servicio y no para regular el voltaje visto por el cliente de servicios públicos.

 
Calidad de la energía
 

La estabilidad de la tensión y la frecuencia suministrada a clientes varía según los países y regiones. «Calidad de la energía» es un término que describe el grado de desviación de la tensión de alimentación nominal y frecuencia. Subidas a corto plazo y los abandonos afecten a equipos electrónicos sensibles como computadoras. Cortes de más largo plazo, apagones y apagones y baja confiabilidad de la oferta generalmente aumentan los costos para los clientes, que pueden tener que invertir en la fuente de alimentación ininterrumpible o stand-by grupos generadores para suministrar energía cuando el suministro de servicios públicos no está disponible o no puede utilizarse. Fuente de alimentación irregular puede ser una desventaja económica grave para las empresas que dependen de la maquinaria eléctrica, iluminación y control de temperatura. Incluso el mejor sistema de energía de calidad comercial puede tener averías.

Fuente: Wikipedia