Que voltagem para todos

A guerra das correntes foi vencida de forma bastante decisiva pela AC. Afinal, quer você tenha 110 V ou 230 V saindo de suas tomadas, 50 Hz ou 60 Hz, o mundo inteiro concorda que a frequência de oscilação deve ser estritamente maior que zero. Tecnicamente, o AC venceu devido a três fatos interligados. Era mais económico ter algumas grandes centrais eléctricas em vez de centenas de milhares de pequenas. Isto significava que a energia tinha que ser transmitida por distâncias relativamente longas, o que exigia tensões mais altas. E na época, o transformador CA era a única forma viável de aumentar e diminuir as tensões.

Mas isso foi então. Estamos agora à beira de uma revolução na geração de energia, pelo menos se você acredita nos aficionados da energia solar. E isso significa duas coisas: energia local que é originalmente gerada como CC. E isso desfaz completamente dois dos três fatores a favor do AC. (E conversores DC-DC eficientes matam o transformador.) Não, não achamos que haverá uma mudança durante a noite, mas não ficaríamos surpresos se se tornasse cada vez mais comum ter dois sistemas elétricos domésticos - um CA de alta tensão remota fornecida pelas concessionárias e uma CC de baixa tensão gerada localmente.

Por que? Porque a maioria dos dispositivos hoje em dia usa CC de baixa tensão, com a notável exceção de alguns aparelhos grandes. Baterias armazenam DC. Se mais e mais residências tiverem alguma capacidade de geração de CC local, não faz mais sentido converter a CC local em CA apenas para conectar uma verruga na parede e convertê-la novamente em CC. [Jenny List] de Hackaday evitou grande parte dessa configuração e foi direto ao ponto final em seu artigo “Onde está minha tomada de parede CC de baixa tensão?” e propôs algumas soluções para as interconexões físicas. Mas gostaríamos de fazer backup por um minuto. Quando a revolução DC de baixa tensão chegar, qual será a voltagem?

O problema com a fiação de baixa tensão é física simples. Para uma determinada demanda de energia, P=I*V, portanto, uma tensão mais baixa significa empurrar mais corrente. Mas substituindo na Lei de Ohm, mais corrente também significa perdas resistivas dramaticamente maiores P=I^2*R nos fios. Reduzir a resistência do fio usando mais cobre é uma alternativa, mas você obtém mais retorno financeiro concentrando-se no termo da corrente ao quadrado.

Essa é a razão pela qual, por exemplo, os esquemas Power over Ethernet (PoE) usam cerca de 48 V para transmitir algo como 30 W de energia – esses cabos Ethernet finos só podem transportar uma determinada quantidade de corrente sem desperdiçar a maior parte dela na forma de calor. Mesmo em torno de 50 V, os esquemas PoE contam com uma perda de três a cinco watts no cabeamento. Portanto, qualquer que seja o cabeamento usado para os segmentos CC de baixa tensão do sistema elétrico da sua casa, ele será mais espesso que o Cat-5.

Mas o cobre custa dinheiro, então sempre haverá alguma pressão ascendente sobre a tensão exercida pelos efeitos de aquecimento resistivo.

A eletricidade começa a ficar perigosa para os humanos em torno de 30-50 V. É aí que os níveis de corrente que atravessam a resistência do corpo humano começam a se tornar problemáticos. Mas embora todos digam “segurança em primeiro lugar!” também é importante notar que você tem 110 ou 230 V CA em suas paredes no momento. Claramente é “a máquina de lavar primeiro” no mundo real. O que quer dizer que embora sub-30 V CC seja mais seguro, suspeitamos que a segurança será projetada nos conectores ou nos disjuntores.

O que nos leva à última preocupação. Você já soldou a arco? Quanta tensão CC é necessária para iniciar um arco? Algo próximo de 24 V é um valor bastante comum para uma unidade profissional, mas as pessoas têm conseguido soldar com baterias de ferramentas de 20 V ou até mesmo baterias de carro de 12 V. Alguns projetos de soldadores por pontos que vimos usam apenas dois ou três volts, mas eles desenvolvem a corrente necessária pressionando as peças de trabalho com muita força para formar o caminho de baixa resistência.

Você já olhou para um relé e percebeu que ele possui classificações para uso em CC e CA? Por exemplo, esses relés são classificados para 10 A a 250 V CA, mas apenas 10 A a 30 V CC. De onde vem esse fator de dez? Os contatos do relé podem acender à medida que os dois contatos se aproximam e tendem a se soldar em tensões CC mais altas de uma forma que não é o caso da CA, porque os arcos CA se autoextinguem 100 ou 120 vezes por segundo.