ما هو انخفاض الجهد؟ - نظرية الطاقة

انخفاض الجهد (VD) يحدث عندما ينخفض الجهد في نهاية مسار الكابل مقارنةً بنقطة البداية، تُظهر جميع الأسلاك، بغض النظر عن طولها أو قياسها، مقاومةً ما. يؤدي مرور تيار عبر هذه المقاومة إلى انخفاض الجهد. مع زيادة طول الكابل، تزداد مقاومته ومفاعلته طرديًا. وبالتالي، يُصبح انخفاض الجهد مشكلةً كبيرةً في تركيبات الكابلات الطويلة، مثل تلك الموجودة في المباني الكبيرة أو في العقارات الواسعة كالمزارع. يُستخدم هذا النهج بكثرة لتحديد حجم الموصلات المناسب في الدوائر الكهربائية أحادية الطور، ويمكن تحديده باستخدام حاسبة انخفاض الجهد.

الكابلات الكهربائية، أثناء حملها للتيار، تُدخل بطبيعتها مقاومة أو معاوقة لتدفق التيار. VD هو يتم قياسها على أنها فقدان الجهد الذي يحدث عبر جزء من الدائرة أو كلها بسبب معاوقة الكابل، المقاسة بالفولت.

قد يؤدي ارتفاع الجهد الزائد في المقطع العرضي للكابل إلى وميض أو خفوت الأضواء، وأداء سخان دون المستوى الأمثل، وارتفاع درجة حرارة المحرك، مما قد يؤدي إلى احتراقه. هذه الحالة يجبر الحمل على العمل بجهد أكبر مع انخفاض الجهد الذي يقود التيار.

ما هي العوامل التي تحدد انخفاض الجهد؟

يتم تحديد VD من خلال العوامل التالية:

1. مادة الموصل

تختلف المواد في موصليتها الكهربائية. على سبيل المثال، يُعدّ النحاس موصلًا أفضل من الألومنيوم.

2. قطر الموصل

يؤدي قطر الموصل الأكبر إلى تحسين التوصيل لأنه يوفر المزيد من المواد التي يتدفق من خلالها التيار.

3. طول الموصل

تتمتع الموصلات الأطول بمقاومة أعلى لأن التيار يجب أن يقطع مسافة أكبر من المصدر إلى الحمل.

4. درجة حرارة الموصل

تؤثر درجة الحرارة على توصيل المواد، حيث تصبح بعض المواد أكثر أو أقل توصيلًا مع تغير درجة الحرارة.

5. التيار الذي يحمله الموصل:

يتناسب انخفاض الجهد طرديًا مع التيار الذي يحمله الموصل. إذا تضاعف التيار مع ثبات المقاومة، يتضاعف انخفاض الجهد أيضًا.

6. توصيلات الدائرة:

الاتصالات في الدارة الكهربائية يؤدي إدخال مقاومة التلامس إلى حدوث اتصالات رديئة، وقد تؤدي الاتصالات الرديئة إلى زيادة انخفاض الجهد.

انظر أيضا: ما هو جهد الدائرة المفتوحة (Voc)؟

كيفية حساب انخفاض الجهد

من المهم ملاحظة أن صيغة VD تختلف باختلاف عدد الأطوار في الدائرة، سواءً أحادية الطور أو ثلاثية الطور. في المعادلات أدناه، نستخدم المتغيرات التالية:

Z: معاوقة الموصل (أوم لكل 1,000 قدم أو أوم/كف)
I: تيار الحمل (أمبير)
L: طول (قدم)

نظام أحادي الطور: انخفاض V = 2 ×— Z ×— I ×— L / 1000

نظام ثلاث مراحل: انخفاض V = 1.73 ×— Z ×— I ×— L / 1000

We قسّم هذه الصيغ على 1,000 لأن المعيار مقاومة تُقدَّم القيم لكل ١٠٠٠ قدم، وتُحوَّل إلى أوم لكل قدم. يُقدِّم الفصل التاسع من NEC خصائص الموصل بناءً على تصنيف درجة حرارة ٧٥ درجة مئوية.

لتوضيح العملية، لنفترض وجود دائرة أحادية الطور بجهد ١٢٠ فولت، وتيارها ٢٢ أمبير، ومعاوقة موصلها ١.٢٩ أوم لكل ١٠٠٠ قدم، وطول الدائرة ٥٠ قدمًا. سيكون انخفاض الجهد:

انخفاض الجهد = (2 × — 1.29 أوم / كيلو قدم × — 22 أمبير × — 50 قدمًا) / 1,000 = 2.84 فولت

النسبة المئوية VD = 2.84 فولت / 120 فولت = 0.0237 = 2.37%

إذا كان هناك عدة موصلات لكل طور، فاقسم الناتج على عدد الموصلات لكل طور، لأن المقاومة تنخفض. على سبيل المثال، إذا كان هناك موصلان لكل طور في المثال السابق، فإن المقاومة تنخفض إلى النصف، مما يؤدي إلى انخفاض الجهد بمقدار 1.42 فولت (1.18%).

كيفية التحكم في انخفاض الجهد

من الصعب القضاء تمامًا على التلف الناتج عن التآكل الفائق، لأن جميع المواد تمتلك مقاومة كهربائية كامنة. ومع ذلك، هناك عدة استراتيجيات يمكن أن تقلل من حدته بفعالية:

تعزيز الكفاءة: تحسين كفاءة المعدات لتقليل استهلاك الطاقة وبالتالي خفض انخفاض الجهد.
استكشاف الأخطاء وإصلاحها: تحديد وحل المشكلات الكهربائية التي تسبب زيادة غير ضرورية في التيار أو المقاومة.
تصحيح أحجام الموصلات: قم باختيار الموصلات بشكل صحيح بناءً على عوامل مثل التيار ودرجة الحرارة وسعة المسار.
التوزيع المركزي: ضع المكونات الكهربائية الرئيسية في مكان مركزي لتقليل مسافات الأسلاك داخل المباني.
الأحمال المتوازنة: في الأنظمة ثلاثية الطور، تأكد من توزيع الحمل بشكل متوازن لمنع انخفاض الجهد بشكل غير متساوٍ.

يجب أن يقرأ: ما هو الجهد الاسمي؟