Gerilim düşümü (GD), bir kablo hattının sonundaki gerilimin başlangıç noktasına göre azalması durumunda ortaya çıkar. Uzunluk veya kalınlıktan bağımsız olarak tüm teller bir miktar dirence sahiptir. Bu dirençten akım geçmesi gerilim düşümüne neden olur. Kablo uzunluğu arttıkça, direnci ve reaktansı da doğru orantılı olarak artar. Sonuç olarak, GD, büyük binalarda veya çiftlikler gibi geniş arazilerde olduğu gibi uzun kablo tesisatlarında önemli bir sorun haline gelir. Bu yaklaşım, tek fazlı, hatlar arası elektrik devrelerinde iletkenlerin uygun şekilde boyutlandırılması için sıklıkla kullanılır ve bir gerilim düşümü hesaplayıcısı kullanılarak belirlenebilir.
Elektrik kabloları, akım taşırken doğal olarak akım akışına direnç veya empedans getirir. VD, kablo empedansından dolayı devrenin bir kısmında veya tamamında yaşanan voltaj kaybı olarak ölçülür ve volt cinsinden ifade edilir.
Kablo kesit alanındaki aşırı voltaj farkı, ışıkların titremesine veya sönükleşmesine, ısıtıcı performansının optimum düzeyde olmamasına ve motor sıcaklıklarının yükselmesine, hatta yanmalara yol açabilir. Bu durum, akımı besleyen voltajın azalmasıyla yükün daha fazla çalışmasına neden olur .
Gerilim Düşümünü Belirleyen Faktörler Nelerdir?
VD aşağıdaki faktörlere göre belirlenir:
1. İletken Malzeme
Farklı malzemeler değişken elektriksel iletkenliğe sahiptir. Örneğin, bakır alüminyumdan daha iyi bir iletkendir.
2. İletken Çapı
Daha büyük bir iletken çapı, akımın içinden geçebileceği daha fazla malzeme sağladığı için iletkenliği artırır.
3. İletken Uzunluğu
Uzun iletkenlerin direnci daha yüksektir çünkü akımın kaynaktan yüke doğru kat ettiği mesafe daha uzundur.
4. İletken Sıcaklığı
Sıcaklık, malzeme iletkenliğini etkiler; bazı malzemeler sıcaklık değiştikçe daha fazla veya daha az iletken hale gelir.
5. İletkenin Taşıdığı Akım:
Gerilim düşüşü, iletkenin taşıdığı akımla doğru orantılıdır. Direnç aynı kalırken akım iki katına çıkarsa, gerilim düşüşü de iki katına çıkar.
6. Devre Bağlantıları:
Devrelerdeki bağlantılar temas direncine neden olur ve zayıf bağlantılar voltaj düşüşünün artmasına yol açabilir.
Ayrıca bakınız: Açık Devre Gerilimi (Voc) nedir?
Gerilim Düşümü Nasıl Hesaplanır
VD formülünün devredeki faz sayısına (tek fazlı veya üç fazlı) göre değiştiğini belirtmek önemlidir. Aşağıdaki denklemlerde şu değişkenleri kullanırız:
- Z: İletken empedansı (ohm/1,000 feet veya ohm/kft)
- I: Yük akımı (amper)
- L: Uzunluk (fit)
Tek fazlı sistem: Gerilim düşümü = 2 ×— Z ×— I ×— L / 1000
Üç fazlı sistem: Gerilim düşümü = 1.73 ×— Z ×— I ×— L / 1000
Bu formülleri 1,000'e bölüyoruz çünkü standart empedans değerleri her 1,000 fit için veriliyor ve bunları fit başına ohm'a dönüştürüyoruz. NEC'nin 9. Bölümü, 75°C sıcaklık derecesine dayalı iletken özelliklerini sunmaktadır.
İşlemi örneklendirmek için, 120 A akım, 22 ft'de 1.29 ohm iletken empedansı ve 1,000 ft devre uzunluğuna sahip tek fazlı 50 V'luk bir devre varsayalım. Voltaj düşüşü şu şekilde olacaktır:
Gerilim düşüşü = (2 ×— 1.29 ohm/kft ×— 22 A ×— 50 ft) / 1,000 = 2.84 V
Yüzde VD = 2.84 V / 120 V = 0.0237 = %2.37
Faz başına birden fazla iletken varsa, yukarıdaki hesaplamayı faz başına iletken sayısına bölün çünkü direnç azalır. Örneğin, yukarıdaki örnekte faz başına iki iletken varsa, direnç yarıya indirilir ve bu da 1.42 V'luk (1.18%) bir voltaj düşüşüyle sonuçlanır.
Ayrıca Okuyun: Güneş Panelinin Voc Değeri Nasıl Hesaplanır
Voltaj Düşüşü Nasıl Kontrol Edilir
VD'nin tamamen ortadan kaldırılması imkansızdır çünkü tüm malzemeler doğal elektrik direncine sahiptir. Ancak, birkaç strateji bunu etkili bir şekilde en aza indirebilir:
- Verimliliğin Artırılması: Güç tüketimini ve dolayısıyla voltaj düşüşünü azaltmak için ekipman verimliliğini artırın.
- Sorun Giderme: Gereksiz akım veya direnç artışına neden olan elektriksel sorunları tespit edin ve çözün.
- İletken Boyutlarının Düzeltilmesi: Akım, sıcaklık ve kablo yolu kapasitesi gibi faktörlere bağlı olarak iletkenleri doğru şekilde seçin.
- Merkezi Dağıtım: Bina içindeki kablolama mesafelerini en aza indirmek için ana elektrik bileşenlerini merkezi bir yere yerleştirin.
- Dengeli Yükler: Üç fazlı sistemlerde, dengesiz gerilim düşümünü önlemek için dengeli yük dağılımını sağlayın.
Mutlaka Okuyun: Nominal Gerilim Nedir?
