Spadek napięcia (VD) powstaje, gdy napięcie spada na końcu przebiegu kabla w porównaniu do punktu początkowego. Wszystkie przewody, niezależnie od długości lub grubości, wykazują pewien opór. Przepuszczenie prądu przez ten opór powoduje spadek napięcia. Wraz ze wzrostem długości kabla, jego opór i reaktancja rosną wprost proporcjonalnie. W konsekwencji, VD staje się poważnym problemem w przypadku długich instalacji kablowych, takich jak te w większych budynkach lub na rozległych nieruchomościach, takich jak gospodarstwa rolne. To podejście jest często stosowane w celu odpowiedniego doboru rozmiaru przewodów w jednofazowych obwodach elektrycznych typu linia-linia i można je określić za pomocą kalkulatora spadku napięcia.
Kable elektryczne, podczas gdy przewodzą prąd, z natury wprowadzają opór lub impedancję do przepływu prądu. VD to ilościowo określany jako strata napięcia występująca w części lub całym obwodzie ze względu na impedancję kabla mierzoną w woltach.
Nadmierne VD w przekroju poprzecznym kabla może powodować migotanie lub przyciemnianie świateł, nieoptymalną wydajność grzałki i podwyższoną temperaturę silnika, co może prowadzić do przepalenia. Ten stan zmusza obciążenie do cięższej pracy ze zmniejszonym napięciem napędzającym prąd.
Jakie czynniki wpływają na spadek napięcia?
VD jest determinowana przez następujące czynniki:
1. Materiał przewodzący
Różne materiały mają różną przewodność elektryczną. Na przykład miedź jest lepszym przewodnikiem niż aluminium.
2. Średnica przewodu
Większa średnica przewodnika poprawia przewodność, ponieważ zapewnia większą ilość materiału, przez który może przepływać prąd.
3. Długość przewodu
Dłuższe przewodniki mają większy opór, ponieważ prąd musi pokonać większą odległość od źródła do obciążenia.
4. Temperatura przewodnika
Temperatura ma wpływ na przewodność materiału. Niektóre materiały stają się mniej lub bardziej przewodzące w zależności od zmiany temperatury.
5. Prąd płynący przez przewodnik:
Spadek napięcia jest wprost proporcjonalny do prądu płynącego przez przewodnik. Jeśli prąd się podwaja, a rezystancja pozostaje taka sama, spadek napięcia również się podwaja.
6. Połączenia obwodów:
Połączenia w obwód wprowadzają rezystancję styku, a słabe połączenia mogą prowadzić do większego spadku napięcia.
Zobacz także: Czym jest napięcie obwodu otwartego (Voc)?
Jak obliczyć spadek napięcia
Ważne jest, aby pamiętać, że wzór VD zmienia się w zależności od liczby faz w obwodzie, czy to jednofazowym, czy trójfazowym. W poniższych równaniach używamy następujących zmiennych:
- Z: Impedancja przewodnika (omy na 1,000 stóp lub omy/kft)
- I: Prąd obciążenia (ampery)
- L: Długość (stopy)
Układ jednofazowy: Spadek V = 2 ×— Z ×— I ×— L / 1000
Układ trójfazowy: Spadek V = 1.73 ×— Z ×— I ×— L / 1000
We podziel te wzory przez 1,000 ponieważ standard impedancja wartości podano dla każdych 1,000 stóp, przeliczając je na omy na stopę. Rozdział 9 NEC oferuje właściwości przewodnika w oparciu o temperaturę znamionową 75°C.
Aby zilustrować ten proces, załóżmy, że mamy jednofazowy obwód 120 V z prądem 22 A, impedancją przewodnika 1.29 oma na 1,000 stóp i długością obwodu 50 stóp. Spadek napięcia wyniósłby:
Spadek napięcia = (2 ×— 1.29 oma/kft ×— 22 A ×— 50 stóp) / 1,000 = 2.84 V
Procent VD = 2.84 V / 120 V = 0.0237 = 2.37%
Jeśli na fazę przypada wiele przewodników, podziel powyższe obliczenia przez liczbę przewodników na fazę, ponieważ oporność ulega zmniejszeniu. Na przykład, jeśli w powyższym przykładzie na fazę przypada dwa przewodniki, oporność ulega zmniejszeniu o połowę, co powoduje spadek napięcia o 1.42 V (1.18%).
Przeczytaj także: Jak obliczyć Voc panelu słonecznego
Jak kontrolować spadek napięcia
Osiągnięcie całkowitej eliminacji VD jest nieosiągalne, ponieważ wszystkie materiały posiadają wrodzoną rezystancję elektryczną. Jednak kilka strategii może skutecznie ją zminimalizować:
- Zwiększanie wydajności: Poprawa wydajności sprzętu w celu zmniejszenia zużycia energii i tym samym zmniejszenia spadku napięcia.
- Rozwiązywanie problemów: Identyfikuj i rozwiązuj problemy elektryczne powodujące niepotrzebny wzrost prądu lub rezystancji.
- Korygowanie rozmiarów przewodów: Dokonuj właściwego wyboru przewodników, biorąc pod uwagę takie czynniki jak natężenie prądu, temperatura i pojemność toru kablowego.
- Centralna dystrybucja: Umieść główne podzespoły elektryczne centralnie, aby zminimalizować długość przewodów wewnątrz budynków.
- Zrównoważone obciążenia: W układach trójfazowych należy zadbać o równomierny rozkład obciążenia, aby zapobiec nierównomiernemu spadkowi napięcia.
Musisz przeczytać: Co to jest napięcie znamionowe?
