חישוב ירידת מתח

חישוב ירידת מתח במעגלים DC ו-AC באמצעות פרמטרים חשמליים מרכזיים.

"ירידת מתח היא הירידה הפוטנציאלית לאורך מסלול זרם הזורם במעגל חשמלי. לפי תוספת G – IEC 60364–5–52."

פרמטרים מרכזיים

סוג זרם

זרם ישיר (DC): הזרם זורם באופן קבוע מהקוטב החיובי לקוטב השלילי. משמש באלכטרוניות, לוחות סולריים ובטריות.

זרם חילופין (AC): הזרם משנה כיוון ועוצמה לאורך זמן בתדירות קבועה (לדוגמה, 50 Hz או 60 Hz). משמש ברשתות חשמל ובבתים.

סוגי מערכות:

• חד-שלבי: מוליך שלבי אחד ומוליך ניטרלי אחד.

• דו-שלבי: שני מוליכי שלב (נדיר).

• שלישי-שלבי: שלושה מוליכי שלב; ארבעה קווי כולל ניטרלי.

• חד-קוטבי: מוליך אחד.

• דו-קוטבי: שני מוליכים.

• שלישי-קוטבי: שלושה מוליכים.

• רביעי-קוטבי: ארבעה מוליכים.

• חמישי-קוטבי: חמישה מוליכים.

• רב-קוטבי: שני מוליכים או יותר.

טמפרטורת פעולה

טמפרטורת פעולה אפשרית בהתאם לחומר ההגנה על המוליך.

IEC/CEI:

• 70°C (158°F): הגנה מ-PVC, PVC מצופה בminerale או minerali חשוף נגיש.

• 90°C (194°F): XLPE, EPR, או HEPR הגנה.

• 105°C (221°F): minerali חשוף ולא נגיש.

NEC:

• 60°C (140°F): סוגים TW, UF

• 75°C (167°F): RHW, THHW, THW, THWN, XHHW, USE, ZW

• 90°C (194°F): TBS, SA, SIS, FEP, FEPB, MI, RHH, RHW-2, THHN, THHW, THW-2, THWN-2, USE-2, XHH, XHHW, XHHW-2, ZW-2

מוליכי שלב מקבילים

ניתן לחבר מוליכים באותו שטח חתך, אורך וחומר בצורה מקבילה. הזרם המותר המקסימלי הוא סכום הזרמים המקסימליים של כל ליבה בנפרד.

אורך קו

המרחק בין נקודת האספקה לנשוא (בכיוון אחד), מדוד במטרים או רגל. קווים ארוכים גורמים לירידת מתח גבוהה יותר.

מוליך

החומר המשמש למוליך. חומרים נפוצים כוללים נחושת (התנגדות נמוכה) ואלומיניום (קל יותר וזול יותר).

סוג כבל

מגדיר את מספר המוליכים בכבל:

• חד-קוטבי: מוליך אחד

• דו-קוטבי: שני מוליכים

• שלישי-קוטבי: שלושה מוליכים

• רביעי-קוטבי: ארבעה מוליכים

• חמישי-קוטבי: חמישה מוליכים

• רב-קוטבי: שני מוליכים או יותר

מתח

הבדל הפוטנציאלי החשמלי בין שתי נקודות.

הכנסו מתח בין שלב לניטרלי למערכות חד-שלביות (לדוגמה, 120V).

הכנסו מתח בין שלב לשלב למערכות דו-שלביות או שלישי-שלביות (לדוגמה, 208V, 480V).

נשוא

הכוח שיש להתחשב בו לקביעת מאפייני המעגל, ממד בשעות (W) או קילוואטים (kW). כולל כל המכשירים המחוברים.

מקדם הספק (PF)

יחס בין הספק פעיל לספק מראה: cosφ, כאשר φ הוא הזווית בין המתח והזרם.

ערך נע בין 0 ל-1. אידיאלי = 1 (נשוא ריסטי טהור).

גודל כבל

שטח החתך של המוליך, ממד במ"מ² או AWG.

גודל גדול יותר → התנגדות נמוכה יותר → ירידת מתח נמוכה יותר.

נוסחאות עיקריות (HTML טהור)

VD = I × R × L
VD (%) = (VD / V) × 100
R = ρ × L / A

תרחישים שימושיים

• עיצוב התקנות חשמליות בבניינים

• קביעת גודל כבלים להעברת חשמל למרחקים ארוכים

• פתרון בעיות של תאורה עמומה או בעיות מנוע

• התאם לתקנים IEC 60364 ו-NEC

• תכנון מפעלים תעשייתיים

• מערכות אנרגיה מתחדשת (שמש, רוח)