¿Por qué EE. UU. usa 110 V y el Reino Unido usa 230-240 V?

No debería sorprenderse de que usen diferentes voltajes y frecuencias, debería sorprenderse de que solo haya dos grandes estándares de voltaje/frecuencia.

Cuando se introdujo la electricidad por primera vez, cada productor proporcionó un voltaje y una frecuencia diferentes (o incluso CC en lugar de CA). Gradualmente, los productores se fusionaron, los gobiernos establecieron estándares y la presión del mercado exigió que los electrodomésticos pudieran usarse en todas partes. Esto lleva a la situación actual, donde la presión por un estándar mundial es contrarrestada por los intereses invertidos.

Para la misma cantidad de energía, 110 V requiere más corriente, por lo tanto, cables más gruesos. 230V requiere un mejor aislamiento. En algunas situaciones excepcionales, 220 V puede ser más peligroso al tacto.

No creo que 50 o 60 Hz haga una diferencia significativa. (Un núcleo de hierro para un transformador puede ser un poco más pequeño a 60 Hz. Pero los núcleos de hierro son tan del siglo pasado...)

Es difícil ser definitivo. Pero antes de que la distribución de energía de CA fuera ampliamente adoptada, hubo una amarga batalla en los Estados Unidos entre Edison y Westinghouse sobre la distribución de energía de CC versus CA.

El sistema de CC de Edison usaba +110 V, 0 V y -110 V. Hubo una campaña de Edison para retratar la CA como peligrosa, llegando incluso a introducir una silla eléctrica alimentada por electricidad CA como dispositivo de ejecución, demostrando así el "peligro de la CA". Una vez que la CA fue ampliamente aceptada como superior a la CC para la distribución de energía, 110 V se convirtió en el estándar para la distribución de CA, presumiblemente porque usaba el nivel de voltaje "más seguro" del sistema de CC.

Después de que las lámparas de filamento metálico se hicieron factibles, 220V se volvió común en Europa debido a los menores costos de distribución .

En cuanto a 50Hz versus 60Hz... bueno , eso es solo el sistema métrico .

La misma razón por la que todavía pavimentamos caminos que bordean edificios que fueron derribados hace medio siglo.

Históricamente, alguien, o algún grupo, eligió un número en cada país, otros siguieron su ejemplo y se convirtió en "un estándar". Ahora estamos atrapados con ellos.

Cada uno tiene sus ventajas y desventajas. Puedes discutirlos para siempre.

El problema de los 110 V es simplemente que una vez que Tesla y Westinghouse demostraron que la transmisión de CA a larga distancia era factible, el problema número uno que impulsó la proliferación de la electrificación fue la iluminación en las casas, reemplazando la iluminación de gas y aceite que era un gran riesgo de incendio en ese momento. Las lámparas de Edison eran de 100 V, pero a una lámpara no le importa si recibe CA o CC. Por lo tanto, nuestro sistema de distribución de CA, A NIVEL RESIDENCIAL, fue diseñado para aprovechar la base instalada existente y la disponibilidad de inventario de las lámparas de Edison. Luego, a medida que los electrodomésticos comenzaron a proliferar, se diseñaron para aprovechar los circuitos de iluminación de 110 V CA que ya se usaban en las casas y el concepto se consolidó en nuestra cultura hasta donde no había vuelta atrás.

El problema de 50/60 Hz es diferente y no es "métrico" en absoluto (¿qué tiene de métrico el número 50?). A pesar de que Westinghouse/Tesla lo defendieron, AC solo despegó aquí una vez que Edison cedió a la inevitabilidad. Edison, a pesar de haber invertido en AEG cuando Europa comenzó a electrificarse, se mostró reacio a permitir un sistema en el que los europeos pudieran ingresar a nuestro mercado vendiendo productos eléctricos aquí. Entonces, después de experimentar también con diferentes frecuencias (40 Hz fue la primera instalación industrial importante, en Folsom Power House en California), Edison y Steinmetz se decidieron por 60 Hz, en parte debido al problema del parpadeo, y también porque haría que los equipos europeos fueran incompatibles. Lo quería todo para él... que es la misma motivación detrás de su impulso inicial para desacreditar a la distribución de AC en primer lugar. Quería CC porque poseía los derechos de patente de EE. UU. de su dínamo de CC (aunque en realidad compró el primero, como prueba de concepto, de Werner von Siemens. Sí, ESE Siemens... Siemens no lo había patentado en EE. UU.) . Entonces, si DC hubiera ganado, habríamos tenido dínamos de Edison DC cada 5 millas más o menos. Solo los ricos podrían permitírselo, y todos pagarían a Edison por el privilegio. El igualitarismo de Tesla arruinó su visión.

Aprendimos que se trataba de recursos. Europa tenía abundante hierro y le faltaba cobre, por lo tanto, 50 Hz. Mientras que (erróneamente) Estados Unidos y, en particular, Pensilvania, tenían un excedente de cobre, por lo tanto, 60 Hz. 110v, 60Hz tiene 4 veces la pérdida de distribución en comparación con 220V (pérdida de potencia = I cuadrado R) Es por eso que el cable estadounidense es mucho más grueso y la distribución aérea (no subterránea) presenta una exhibición tan espectacular cuando sube un transformador montado en un poste. Además, las luces parpadean al doble de la frecuencia de CA, un parpadeo en el medio ciclo positivo y un parpadeo en el medio ciclo negativo, no a la frecuencia de suministro.

Esto fue ampliamente cubierto en Los Simpson :

Sabes, Europa no es lugar para un niño de seis años. Puede manejar 110 voltios, pero 220 lo mataría.

Bromas aparte, una vez que elige un valor y produce una cantidad sustancial de dispositivos compatibles, el precio de cambiar a un valor diferente se vuelve prohibitivamente alto.

En el Reino Unido, el cableado estaba disponible en todo el país a fines de la década de 1950. El resto de Europa siguió poco después de Estados Unidos. Debido a que el Reino Unido tardó un poco en ponerse al día, tuvieron tiempo de aprender algo importante sobre la experiencia previa con la electricidad doméstica: ¡el cableado de las casas era costoso! Tuvieron que usar mucho cable y al duplicar el voltaje redujeron la corriente a la mitad, reduciendo así el calibre del cable necesario.

La frecuencia de CA. es una historia un poco más conocida... Hasta 1890 no había un estándar para la frecuencia de red. (obviamente) AEG, que tenía el monopolio de la producción de electricidad en Europa, estableció el estándar en 40 Hz, sin embargo, un poco más tarde notaron que las lámparas parpadeaban a esa frecuencia. así que lo aumentaron a 50 Hz, lo cual estuvo bien. Westinghouse se enteró de que esto se convertiría en un estándar, pero pensaron que las luces aún parpadeaban un poco, por lo que aumentaron la frecuencia. a 60 Hz. En los años siguientes comenzaron a cablear todo EE. UU. y se diseñaron motores y otros dispositivos para esa frecuencia. así que no fue fácil cambiarlo por más tiempo.