Падение напряжения (VD) возникает, когда напряжение уменьшается в конце кабельной трассы по сравнению с начальной точкой. Все провода, независимо от длины или калибра, проявляют некоторое сопротивление. Прохождение тока через это сопротивление приводит к падению напряжения. По мере увеличения длины кабеля его сопротивление и реактивное сопротивление увеличиваются прямо пропорционально. Следовательно, VD становится существенной проблемой при прокладке длинных кабелей, например, в больших зданиях или на обширных участках, таких как фермы. Этот подход часто применяется для надлежащего выбора размера проводников в однофазных электрических цепях линия-линия и может быть определен с помощью калькулятора падения напряжения.
Электрические кабели, проводя ток, по своей сути создают сопротивление или импеданс для тока. VD - это количественно определяется как потеря напряжения, испытываемая в части или во всей цепи из-за сопротивления кабеля, измеряемого в вольтах.
Избыточное VD в поперечном сечении кабеля может привести к мерцанию или тусклости света, неоптимальной работе нагревателя и повышенным температурам двигателя, что может привести к перегоранию. Это состояние заставляет нагрузку работать тяжелее с уменьшенным напряжением, вызывающим 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 схема вносит контактное сопротивление, а плохие соединения могут привести к увеличению падения напряжения.
Также см: 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: V падение = 2 ×— Z ×— I ×— L / 1000
Трехфазная система: V падение = 1.73 ×— Z ×— I ×— L / 1000
We разделите эти формулы на 1,000 потому что стандарт импеданс Значения приводятся для каждых 1,000 футов, преобразуя их в Ом на фут. Глава 9 NEC предлагает свойства проводника на основе температурного рейтинга 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
Процент ВД = 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.
Должен прочитать: Что такое номинальное напряжение?
