¿Por qué los electrodomésticos como una luz, un televisor y un ventilador usan energía de CA directamente del suministro, pero un teléfono y una computadora portátil usan un adaptador para convertir CA a CC?
Todos los televisores modernos tienen un adaptador interno de AC-> DC. Lo mismo ocurre con la mayoría de las luces LED y las modernas luces CFL.
Agent_L
1
@Agent_L No responda preguntas en un comentario.
tubería
1
En otras palabras, su pregunta es: ¿por qué algunos electrodomésticos usan fuentes de alimentación externas mientras que otros usan fuentes de alimentación internas?
Dave Tweed
Respuestas:
19
Esto se debe principalmente a que el voltaje de línea es "alto" en comparación con lo que necesita la electrónica normal y lo que es seguro.
Los dispositivos que utilizan una potencia significativa, como luces y ventiladores, están diseñados para funcionar directamente con el voltaje de la línea de alimentación. El costo de proteger al usuario del voltaje más alto se compensa con el uso más eficiente de la energía y no tener que convertirla.
Los dispositivos con componentes electrónicos en ellos necesitan bajo voltaje para hacer funcionar los componentes electrónicos. Esto significa una fuente de alimentación adicional , que convierte el alto voltaje de línea en el bajo voltaje que necesitan los componentes electrónicos. También se convierte a CC, porque la electrónica necesita CC para funcionar.
Dado que existe este convertidor entre el voltaje de línea y los componentes internos reales del dispositivo, los fabricantes tienen la opción de elegir dónde colocarlo. En algunos casos, tiene sentido colocar este convertidor externo al dispositivo. Eso alivia la necesidad de proteger al usuario del alto voltaje en el dispositivo. Entro aquí con más detalles .
Algunos dispositivos electrónicos son lo suficientemente grandes como para que tenga sentido colocar la fuente de alimentación en su interior. Su ejemplo de TV está en esta categoría. Todavía es un dispositivo electrónico que funciona internamente con CC de bajo voltaje, pero es lo suficientemente grande como para que la fuente de alimentación sea interna.
Esta parece una respuesta circular a la pregunta, que en esencia parece ser por qué algunos dispositivos pueden funcionar con CA de alto voltaje y otros dispositivos requieren CC de menor voltaje.
Beanluc
3
Cosas como las luces LED de repuesto para accesorios incandescentes tienden a incluir circuitos para la transformación a CC de bajo voltaje a pesar de que las lámparas incandescentes que reemplazan funcionan directamente desde la red eléctrica de CA.
tom r.
1
Hay muchos televisores pequeños que funcionan con paquetes de alimentación externos (voltaje de línea => 12VDC <3A)
Zac Faragher
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Debe comenzar desde "por qué el voltaje de la red eléctrica es 110VAC / 220VAC". Entonces es CA porque de esta manera es fácil convertir el voltaje mediante transformadores o mover motores (CA). Ambas razones estuvieron allí mucho antes de que apareciera la electrónica.
Para dispositivos electrónicos, como TV, computadora portátil, lo que sea, siempre necesitará CC y significativamente menor que 160 V / 315 V (CA rectificada). Esto se debe a cómo funcionan los semiconductores, a diferencia de los tubos de vacío (de los que no tengo idea, no soy tan viejo).
Entonces, ¿por qué tenemos alguna vez una fuente de alimentación dentro de un dispositivo y otras veces afuera? Es por consideraciones de aplicación. Computadora portátil: no desea tener una fuente de alimentación dentro cuando está en movimiento. Entonces usas algo externo, que puedes dejar en casa.
Para la televisión no importa, por lo que normalmente es mejor que el cliente lo tenga adentro. Aunque a veces para dispositivos extremadamente delgados, la fuente de alimentación seguirá siendo externa.
Muchos dispositivos ahora usan fuentes de alimentación externas solo porque es más fácil certificarlos de esa manera. Compre un adaptador estándar de un proveedor conocido, luego todo lo que esté dentro de su electrodoméstico es seguro (extra) bajo voltaje DC.
Simon B
Si. Doblaría eso detrás de "dependiendo de la aplicación". El tamaño es solo un ejemplo. También podría ser el costo o el tiempo de comercialización.
Gregory Kornblum
44
FWIW, los viejos conjuntos de tubos funcionaban de diferentes maneras. Los más baratos y más simples tenían un tubo rectificador para convertir los 120 VCA a CC, para alimentar la "lógica", por así decirlo, luego tenían los filamentos cableados en serie para que juntos tuvieran suficiente resistencia para extraer la corriente correcta del calentador. Los más elegantes utilizaron un transformador para producir 6.3V para filamentos / calentadores y en cualquier lugar de hasta 300V para ser rectificado para servir como suministro "B". A veces habría otros voltajes para "sesgo", et al.
Hot Licks el
@HotLicks, en otras palabras, los conjuntos de tubos también funcionan en DC. Aunque, en algunos casos, el voltaje de CC era más alto que el voltaje de la red de CA: solía jugar con un transformador "B" de 900 V que el operador de radioaficionado que vivía al lado me dio cuando era un niño.
Solomon Slow
6
Tengo la sensación de que, aunque la mayoría de las explicaciones dadas aquí son en su mayoría correctas, en realidad no responden lo que preguntó el OP. Lo cual es divertido, porque creo que la explicación solo debe ser de unas pocas oraciones.
La razón principal por la que sale CA de su tomacorriente es porque es muy ineficiente transportar CC a largas distancias (y especialmente CC de bajo voltaje). (Además de eso: la electricidad también es CA cuando se genera, al menos para la mayoría de las fuentes). Cuando llega a su hogar, casi siempre se convierte a CC antes de su uso, porque casi todos los dispositivos modernos necesitan CC. Los que necesitan algún tipo de CA generarán los suyos propios, y no utilizarán la CA que se les suministra desde el tomacorriente.
Solo hay algunas excepciones. (Solo puedo pensar en 3 por el momento, pero probablemente haya más):
motores: la mayoría de los electromotores (grandes) funcionan con CA, por lo que pueden usarlo directamente desde la toma de corriente.
Lámparas incandescantes: requieren calor para que la lámpara brille. Si el calor proviene de AC o DC no importa, entonces no hay razón para convertirlo.
elementos calefactores: igual que para lámparas incandescentes
Su televisor no es una de las excepciones, ya que se convierte a CC internamente, al igual que su computadora portátil con un adaptador externo.
No. DC es más eficiente para transferir a largas distancias, por eso las líneas más largas del mundo son HVDC. DC es difícil de convertir entre alto y bajo, esa es la razón por la cual las líneas son AC.
Agent_L
@Agent_L ¡Buen punto! Como dije: hay muchas excepciones en el mundo de la electricidad. Utilizamos CA para el transporte de voltajes medios y altos. Tratamos de hacer que el voltaje sea lo más alto posible, de modo que haya la menor corriente posible para causar pérdidas de calor. Sin embargo, si queremos hacer una línea muy larga (es decir, en varias naciones), y así aumentar aún más el voltaje, comenzaremos a notar las propiedades capacitivas e inductivas del cable que causan pérdidas significativas. Para evitar esto, usan HVDC. Pero para distancias cortas, AC es el claro ganador. (Escrito en el móvil, perdón por los errores tipográficos)
Opifex
Las propiedades capacitivas e inductivas se sienten incluso en distancias relativamente cortas.
Gregory Kornblum
2
@Agent_L "transferencia" no solo significa de un extremo de una línea eléctrica al otro. Significa, desde la estación generadora hasta los puntos de venta en su hogar. Y puede notar que solo las líneas de transmisión más largas del mundo usan DC. La línea debe ser muy larga antes de que la eficiencia de la transmisión de CC sea lo suficientemente importante como para superar los enormes costos de las dos estaciones finales que deben convertirse entre CC de alto voltaje y CA de bajo voltaje.
Solomon Slow
1
Otra razón para tener un convertidor de CA a CC separado es la seguridad . Los dispositivos como computadoras portátiles y móviles generalmente están destinados a ser manejados por el usuario con un contacto cercano con la piel. Una pequeña falla con un convertidor interno de CA a CC puede ser muy peligroso.
La solución más fácil es tener el manejo del voltaje de línea afuera y lejos del dispositivo con el aislamiento adecuado en el adaptador. El dispositivo solo ve la baja tensión de CC.
No es seguridad. Construir una fuente de alimentación segura dentro de un dispositivo electrónico no es más difícil que construirlo en una caja separada propia. El verdadero problema es la aprobación regulatoria. La mayoría de los países prohíben la venta de cualquier dispositivo que acepte la alimentación principal a menos que el diseño haya sido probado exhaustivamente. Ese es todo el diseño: cambie el diseño de un televisor con una fuente de alimentación incorporada y tendrá que volver a hacer todas las pruebas de seguridad. Pero si usa un bloque de alimentación externo, solo se debe probar el bloque de alimentación. Puede cambiar el diseño del televisor a voluntad.
Solomon Slow
@jameslarge: Pero las aprobaciones regulatorias tienen que ver con la seguridad, por lo que Tejas no está equivocado al respecto.
Dave Tweed
@DaveTweed, mi punto es que tener un bloque de alimentación externo no hace, en sí mismo, un producto más seguro que un producto equivalente con una fuente de alimentación incorporada.
Solomon Slow
@jameslarge: Pero hace que sea más fácil obtener esas aprobaciones de seguridad.
Dave Tweed
@DaveTweed Piense en términos de tener 240VAC en su regazo vs 12VDC. También considere que muchas computadoras portátiles modernas (¡Macs!) Tienen cuerpos de aluminio conductores.
Tejas Kale
0
El hogar se suministra con CA porque los transformadores de polo regulares y sus primos más grandes requieren CA, y a la mayoría de los primeros dispositivos eléctricos domésticos no les importaba si tenían CA o CC. Y por otras razones, es más fácil tratar con AC en el proceso de distribución.
Casi todos los dispositivos que procesan audio o video (incluidas las viejas radios y televisores de tubo) usan CC internamente para la mayoría de sus operaciones. Pero la conversión de CA a CC a pequeña escala no es particularmente difícil.
"y a la mayoría de los primeros dispositivos eléctricos domésticos no les importaba si recibían CA o CC" Declaración peligrosa. ¿Qué tenías en mente?
Mástil el
@Mast - Tengo en mente la clasificación de "120V AC / DC" impresa en los dispositivos. A una luz incandescente no le importa. A una tostadora no le importa. A un motor estilo viajero no le importa. Incluso a muchas radios de tubo viejas no les importa. Los motores de inducción fueron probablemente la mayor excepción, pero llegaron bastante tarde en el juego.
Hot Licks el
-1
Parte de la razón es histórica. La conversión de voltaje solía involucrar hardware mucho más grande y costoso que el actual, y muchos aparatos eléctricos solían requerir un voltaje más alto que el que tienen hoy. Los LED blancos, que son el primer diseño de lámpara eléctrica de uso general que no necesita un alto voltaje (ya sea por eficiencia o para que funcione), solo salieron al mercado alrededor de 2010. Las "verrugas de pared" lineales todavía eran comunes. en 2000, al igual que los televisores con tubo de rayos catódicos. Las radios y televisores que usaban tubos de vacío internamente (quizás junto con transistores) todavía eran comunes a principios de la década de 1980.
Por lo tanto, los usos más antiguos de la electricidad, como lámparas y electrodomésticos, tienden a haber sido diseñados para funcionar directamente en el voltaje de la línea, tanto porque la disponibilidad del voltaje de la línea era más útil para ellos como porque era más barato hacerlo de esa manera.
Cualquier dispositivo doméstico que compre hoy, que todavía funcione directamente en el voltaje de la línea, probablemente tenga un motor o calentador de alta potencia en el interior; Esas son las aplicaciones para las cuales aún es más eficiente usar el voltaje de línea directamente. Las bombillas LED son un caso especial: tendría cierto sentido alimentarlas a 12 V CC, pero debido a que las casas ya tienen todo el cableado y el hardware de la lámpara configurado para la iluminación de voltaje de línea, en su lugar tienen convertidores de potencia integrados.
(Pregunta para la galería de maní: ¿Qué voltajes se usan internamente dentro de los equipos de audio de grado de consumo de la generación actual? Esos también tienden a tomar una entrada de alimentación de voltaje de línea, pero eso podría ser "podemos ajustar el convertidor dentro de la caja "escenario mencionado en otras respuestas. No sé de una manera u otra.)
@LorenzoDonati: Las televisiones que usaban tubos (p. Ej., Tubos de rayos catódicos - CRT para la pantalla) permanecieron comunes hasta alrededor de 2000 más o menos.
Jerry Coffin
-1
Las luces fluorescentes e incandescentes pueden funcionar directamente con CA básicamente porque son eléctricamente simples (en realidad pueden funcionar con CA o CC sin mucha modificación) y están diseñadas para permitir altos voltajes. Puede tomar un video en cámara lenta de ellos y verá que en realidad se encienden y apagan a medida que la corriente oscila.
Las luces LED y los televisores en realidad se convierten en CC internamente, utilizando circuitos similares al bloque de alimentación de su computadora portátil. Las razones principales por las que sus dispositivos electrónicos portátiles tienen un convertidor de CA-CC separado son que el calor es incómodo en algo que tiene y la portabilidad, que no son problemas con el televisor y la luz LED.
En cuanto a por qué los diseñadores eligen usar DC en lugar de AC, hay muchas razones. Para aplicaciones como su teléfono y computadora portátil que necesitan funcionar con baterías; tendrían que agregar un inversor para convertir de CC a CA que agregaría calor y peso al producto que se supone que es portátil. Además, esencialmente todos los circuitos digitales funcionan con CC y sería increíblemente costoso, si no imposible, diseñar un teléfono o un televisor desde cero que solo use alimentación de CA. Como con todas las preguntas de diseño, un motivador principal es el costo: ¿es más barato diseñar mi motor para aceptar CA o poner un transformador para convertir de CA a CC?
En realidad, las luces fluorescentes convencionales DEBEN suministrarse con corriente alterna. DC los haría explotar.
Hot Licks el
Y casi todo el equipo (incluso el equipo de tubo) que procesa sonido o imágenes o señales similares se ejecuta fuera de DC. Siempre ha.
Hot Licks el
Las lámparas fluorescentes modernas convierten 220V 50Hz a ~ 300VDC y luego vuelven a AC, esta vez en el rango de kHz. No es mucho problema diseñar algunos motores en CA, pero en realidad es un problema diseñar otros. P.ej. Los taladros y las aspiradoras tienen motores de CC que funcionan con CA. No sin problemas.
Agent_L
Bueno, el motor de CC es en realidad un motor de CA que solo está haciendo su propia CA con conmutación.
MrGerber
-2
La razón principal es el calor. Los dispositivos / dispositivos pequeños tienen más dificultades para disipar el calor de la conversión de CA a CC. Al colocar el convertidor de CA / CC fuera del chasis, los dispositivos / dispositivos pequeños alejan la fuente de calor de los otros componentes y reducen los costos al no tener que lidiar con ella dentro del chasis.
A menudo, la otra razón principal es el espacio. Un teléfono celular tiene un cargador externo porque un teléfono celular es ultradenso con electrónica más una batería. Piense un poco antes de publicar una respuesta apresurada, o espere pocos votos, si los hay.
Sparky256
Diría que las principales razones de las fuentes de alimentación externas en los equipos portátiles serían el espacio y el peso, siendo el calor una preocupación menor (¿qué tan caliente se calienta el cargador de su iPhone?).
Respuestas:
Esto se debe principalmente a que el voltaje de línea es "alto" en comparación con lo que necesita la electrónica normal y lo que es seguro.
Los dispositivos que utilizan una potencia significativa, como luces y ventiladores, están diseñados para funcionar directamente con el voltaje de la línea de alimentación. El costo de proteger al usuario del voltaje más alto se compensa con el uso más eficiente de la energía y no tener que convertirla.
Los dispositivos con componentes electrónicos en ellos necesitan bajo voltaje para hacer funcionar los componentes electrónicos. Esto significa una fuente de alimentación adicional , que convierte el alto voltaje de línea en el bajo voltaje que necesitan los componentes electrónicos. También se convierte a CC, porque la electrónica necesita CC para funcionar.
Dado que existe este convertidor entre el voltaje de línea y los componentes internos reales del dispositivo, los fabricantes tienen la opción de elegir dónde colocarlo. En algunos casos, tiene sentido colocar este convertidor externo al dispositivo. Eso alivia la necesidad de proteger al usuario del alto voltaje en el dispositivo. Entro aquí con más detalles .
Algunos dispositivos electrónicos son lo suficientemente grandes como para que tenga sentido colocar la fuente de alimentación en su interior. Su ejemplo de TV está en esta categoría. Todavía es un dispositivo electrónico que funciona internamente con CC de bajo voltaje, pero es lo suficientemente grande como para que la fuente de alimentación sea interna.
fuente
Debe comenzar desde "por qué el voltaje de la red eléctrica es 110VAC / 220VAC". Entonces es CA porque de esta manera es fácil convertir el voltaje mediante transformadores o mover motores (CA). Ambas razones estuvieron allí mucho antes de que apareciera la electrónica.
Para dispositivos electrónicos, como TV, computadora portátil, lo que sea, siempre necesitará CC y significativamente menor que 160 V / 315 V (CA rectificada). Esto se debe a cómo funcionan los semiconductores, a diferencia de los tubos de vacío (de los que no tengo idea, no soy tan viejo).
Entonces, ¿por qué tenemos alguna vez una fuente de alimentación dentro de un dispositivo y otras veces afuera? Es por consideraciones de aplicación. Computadora portátil: no desea tener una fuente de alimentación dentro cuando está en movimiento. Entonces usas algo externo, que puedes dejar en casa.
Para la televisión no importa, por lo que normalmente es mejor que el cliente lo tenga adentro. Aunque a veces para dispositivos extremadamente delgados, la fuente de alimentación seguirá siendo externa.
fuente
Tengo la sensación de que, aunque la mayoría de las explicaciones dadas aquí son en su mayoría correctas, en realidad no responden lo que preguntó el OP. Lo cual es divertido, porque creo que la explicación solo debe ser de unas pocas oraciones.
La razón principal por la que sale CA de su tomacorriente es porque es muy ineficiente transportar CC a largas distancias (y especialmente CC de bajo voltaje). (Además de eso: la electricidad también es CA cuando se genera, al menos para la mayoría de las fuentes). Cuando llega a su hogar, casi siempre se convierte a CC antes de su uso, porque casi todos los dispositivos modernos necesitan CC. Los que necesitan algún tipo de CA generarán los suyos propios, y no utilizarán la CA que se les suministra desde el tomacorriente.
Solo hay algunas excepciones. (Solo puedo pensar en 3 por el momento, pero probablemente haya más):
motores: la mayoría de los electromotores (grandes) funcionan con CA, por lo que pueden usarlo directamente desde la toma de corriente.
Lámparas incandescantes: requieren calor para que la lámpara brille. Si el calor proviene de AC o DC no importa, entonces no hay razón para convertirlo.
elementos calefactores: igual que para lámparas incandescentes
Su televisor no es una de las excepciones, ya que se convierte a CC internamente, al igual que su computadora portátil con un adaptador externo.
fuente
Otra razón para tener un convertidor de CA a CC separado es la seguridad . Los dispositivos como computadoras portátiles y móviles generalmente están destinados a ser manejados por el usuario con un contacto cercano con la piel. Una pequeña falla con un convertidor interno de CA a CC puede ser muy peligroso.
La solución más fácil es tener el manejo del voltaje de línea afuera y lejos del dispositivo con el aislamiento adecuado en el adaptador. El dispositivo solo ve la baja tensión de CC.
fuente
El hogar se suministra con CA porque los transformadores de polo regulares y sus primos más grandes requieren CA, y a la mayoría de los primeros dispositivos eléctricos domésticos no les importaba si tenían CA o CC. Y por otras razones, es más fácil tratar con AC en el proceso de distribución.
Casi todos los dispositivos que procesan audio o video (incluidas las viejas radios y televisores de tubo) usan CC internamente para la mayoría de sus operaciones. Pero la conversión de CA a CC a pequeña escala no es particularmente difícil.
fuente
Parte de la razón es histórica. La conversión de voltaje solía involucrar hardware mucho más grande y costoso que el actual, y muchos aparatos eléctricos solían requerir un voltaje más alto que el que tienen hoy. Los LED blancos, que son el primer diseño de lámpara eléctrica de uso general que no necesita un alto voltaje (ya sea por eficiencia o para que funcione), solo salieron al mercado alrededor de 2010. Las "verrugas de pared" lineales todavía eran comunes. en 2000, al igual que los televisores con tubo de rayos catódicos. Las radios y televisores que usaban tubos de vacío internamente (quizás junto con transistores) todavía eran comunes a principios de la década de 1980.
Por lo tanto, los usos más antiguos de la electricidad, como lámparas y electrodomésticos, tienden a haber sido diseñados para funcionar directamente en el voltaje de la línea, tanto porque la disponibilidad del voltaje de la línea era más útil para ellos como porque era más barato hacerlo de esa manera.
Cualquier dispositivo doméstico que compre hoy, que todavía funcione directamente en el voltaje de la línea, probablemente tenga un motor o calentador de alta potencia en el interior; Esas son las aplicaciones para las cuales aún es más eficiente usar el voltaje de línea directamente. Las bombillas LED son un caso especial: tendría cierto sentido alimentarlas a 12 V CC, pero debido a que las casas ya tienen todo el cableado y el hardware de la lámpara configurado para la iluminación de voltaje de línea, en su lugar tienen convertidores de potencia integrados.
(Pregunta para la galería de maní: ¿Qué voltajes se usan internamente dentro de los equipos de audio de grado de consumo de la generación actual? Esos también tienden a tomar una entrada de alimentación de voltaje de línea, pero eso podría ser "podemos ajustar el convertidor dentro de la caja "escenario mencionado en otras respuestas. No sé de una manera u otra.)
fuente
Las luces fluorescentes e incandescentes pueden funcionar directamente con CA básicamente porque son eléctricamente simples (en realidad pueden funcionar con CA o CC sin mucha modificación) y están diseñadas para permitir altos voltajes. Puede tomar un video en cámara lenta de ellos y verá que en realidad se encienden y apagan a medida que la corriente oscila.
Los motores como el de su ventilador también pueden funcionar con CA porque no es muy difícil diseñar un motor que pueda funcionar de esta manera.
Las luces LED y los televisores en realidad se convierten en CC internamente, utilizando circuitos similares al bloque de alimentación de su computadora portátil. Las razones principales por las que sus dispositivos electrónicos portátiles tienen un convertidor de CA-CC separado son que el calor es incómodo en algo que tiene y la portabilidad, que no son problemas con el televisor y la luz LED.
En cuanto a por qué los diseñadores eligen usar DC en lugar de AC, hay muchas razones. Para aplicaciones como su teléfono y computadora portátil que necesitan funcionar con baterías; tendrían que agregar un inversor para convertir de CC a CA que agregaría calor y peso al producto que se supone que es portátil. Además, esencialmente todos los circuitos digitales funcionan con CC y sería increíblemente costoso, si no imposible, diseñar un teléfono o un televisor desde cero que solo use alimentación de CA. Como con todas las preguntas de diseño, un motivador principal es el costo: ¿es más barato diseñar mi motor para aceptar CA o poner un transformador para convertir de CA a CC?
fuente
La razón principal es el calor. Los dispositivos / dispositivos pequeños tienen más dificultades para disipar el calor de la conversión de CA a CC. Al colocar el convertidor de CA / CC fuera del chasis, los dispositivos / dispositivos pequeños alejan la fuente de calor de los otros componentes y reducen los costos al no tener que lidiar con ella dentro del chasis.
fuente