Падение напряжения (ПД) возникает, когда напряжение в конце кабельного участка уменьшается по сравнению с начальной точкой. Все провода, независимо от длины или сечения, обладают некоторым сопротивлением. Пропускание тока через это сопротивление приводит к падению напряжения. По мере увеличения длины кабеля его сопротивление и реактивное сопротивление увеличиваются прямо пропорционально. Следовательно, ПД становится серьезной проблемой в длинных кабельных системах, например, в больших зданиях или на обширных территориях, таких как фермы. Этот подход часто используется для правильного выбора сечения проводников в однофазных линейных электрических цепях и может быть определен с помощью калькулятора падения напряжения.
Электрические кабели, пропуская ток, по своей природе вносят сопротивление или импеданс в протекание тока. VD определяется как потеря напряжения, возникающая в части или во всей цепи из-за импеданса кабеля, измеряемая в вольтах.
Чрезмерное напряжение в поперечном сечении кабеля может привести к мерцанию или тусклости света, неоптимальной работе нагревателя и повышению температуры двигателя, что потенциально может привести к перегоранию. В этом случае нагрузка вынуждена работать с большей нагрузкой при пониженном напряжении, подающем ток.
Какие факторы определяют падение напряжения?
ВД определяется следующими факторами:
1. Материал проводника
Разные материалы имеют разную электропроводность. Например, медь является лучшим проводником, чем алюминий.
2. Диаметр проводника
Больший диаметр проводника улучшает проводимость, поскольку обеспечивает больше материала для протекания тока.
3. Длина проводника
Более длинные проводники имеют более высокое сопротивление, поскольку ток должен пройти большее расстояние от источника до нагрузки.
4. Температура проводника
Температура влияет на проводимость материала, при этом некоторые материалы становятся более или менее проводящими при изменении температуры.
5. Ток, протекающий по проводнику:
Падение напряжения прямо пропорционально току, протекающему по проводнику. Если ток удваивается, а сопротивление остается прежним, падение напряжения также удваивается.
6. Соединения цепи:
Соединения в цепи создают контактное сопротивление, а плохие соединения могут привести к увеличению падения напряжения.
См. также: Что такое напряжение холостого хода (Voc)?
Как рассчитать падение напряжения
Важно отметить, что формула VD меняется в зависимости от количества фаз в цепи, однофазной или трехфазной. В приведенных ниже уравнениях мы используем следующие переменные:
- Z: Сопротивление проводника (Ом на 1,000 футов или Ом/кфут)
- I: Ток нагрузки (ампер)
- L: Длина (футы)
Однофазная система: Падение напряжения V = 2 × — Z × — I × — L / 1000
Трехфазная система: Падение напряжения V = 1.73 × — Z × — I × — L / 1000
Мы делим эти формулы на 1,000, поскольку стандартные значения импеданса указаны для каждых 1,000 футов, переводя их в омы на фут. В главе 9 Национального электротехнического кодекса (NEC) приведены характеристики проводников, рассчитанные на температуру 75°C.
Чтобы проиллюстрировать этот процесс, предположим, что имеется однофазная цепь напряжением 120 В с силой тока 22 А, сопротивлением проводника 1.29 Ом на 1,000 футов и длиной цепи 50 футов. Падение напряжения будет равно:
Падение напряжения = (2 × — 1.29 Ом/кфут × — 22 А × — 50 футов) / 1,000 = 2.84 В
Процентное значение VD = 2.84 В / 120 В = 0.0237 = 2.37%
Если на фазу приходится несколько проводников, разделите приведенный выше расчет на количество проводников на фазу, поскольку сопротивление уменьшается. Например, если на фазу приходится два проводника в приведенном выше примере, сопротивление уменьшается вдвое, что приводит к падению напряжения на 1.42 В (1.18%).
Читайте также: Как рассчитать VOC солнечной панели
Как контролировать падение напряжения
Полное устранение VD недостижимо, поскольку все материалы обладают собственным электрическим сопротивлением. Однако несколько стратегий могут эффективно минимизировать его:
- Повышение эффективности: Повысьте эффективность оборудования, чтобы снизить энергопотребление и, следовательно, уменьшить падение напряжения.
- Поиск и устранение неисправностей: Выявите и устраните проблемы с электричеством, вызывающие ненужное увеличение тока или сопротивления.
- Корректировка размеров проводника: Правильно выбирайте проводники с учетом таких факторов, как ток, температура и пропускная способность кабельного канала.
- Централизованное распределение: Размещайте основные электрические компоненты по центру, чтобы минимизировать длину проводки внутри зданий.
- Сбалансированные нагрузки: В трехфазных системах обеспечьте сбалансированное распределение нагрузки, чтобы предотвратить неравномерное падение напряжения.
Обязательно к прочтению: Что такое номинальное напряжение?
