چه چیز باعث کاهش ولتاژ می شود وقتی بار روی دستگاه های الکتریکی مانند ترانسفورماتورها و موتورها افزایش می یابد

هنگامی که بار روی موتورها و ترانسفورماتورها افزایش می‌یابد، کاهش ولتاژ (voltage drop) معمولاً به دلایل مختلفی است:

مقاومت خط

دلیل

• افزایش جریان: هنگامی که بار افزایش می‌یابد، جریان عبوری از خط تغذیه افزایش می‌یابد.

• قانون اهم: بر اساس قانون اهم (V=IR)، افزایش جریان منجر به افزایش کاهش ولتاژ می‌شود. اینجا

• V نشان‌دهنده کاهش ولتاژ است،

• I نشان‌دهنده جریان است،

• R نشان‌دهنده مقاومت سیم است

توضیح

به دلیل وجود مقاومت مشخص در خط تغذیه، زمانی که جریان از سیم عبور می‌کند، کاهش ولتاژ ایجاد می‌شود. این کاهش ولتاژ متناسب با جریان و مقاومت سیم است.

در حالت افزایش بار، جریان افزایش می‌یابد که منجر به افزایش کاهش ولتاژ و کاهش ولتاژ در انتهای بار می‌شود.

مقاومت داخلی ترانسفورماتور

دلیل

مقاومت داخلی ترانسفورماتور: خود ترانسفورماتور دارای مقاومت داخلی مشخص (از جمله مقاومت پیچه‌ها و واکنش لیکاژ) است، وقتی بار افزایش می‌یابد، جریان عبوری از ترانسفورماتور افزایش می‌یابد که منجر به افزایش کاهش ولتاژ در دو طرف ترانسفورماتور می‌شود.

توضیح

مقاومت داخلی ترانسفورماتور منجر به کاهش ولتاژ می‌شود، به ویژه در حالت بار سنگین، این کاهش ولتاژ بیشتر قابل ملاحظه است.وقتی بار افزایش می‌یابد، ترانسفورماتور نیاز به انتقال جریان بیشتری دارد و مقاومت داخلی ترانسفورماتور منجر به کاهش ولتاژ می‌شود که ولتاژ در انتهای بار را کاهش می‌دهد.

شروع موتور

دلیل

• جریان شروع: موتور در لحظه شروع به کار مقدار زیادی جریان مصرف می‌کند که به آن جریان شروع گفته می‌شود.

• جریان شروع منجر به کاهش ولتاژ: جریان شروع بسیار بیشتر از جریان عادی عملکرد موتور است، بنابراین کاهش ولتاژ در لحظه شروع به کار بیشتر قابل ملاحظه است.

توضیح

هنگام شروع به کار موتور، چون گشتاور نیاز به غلبه بر نیروی اصطکاک ساکن دارد، نیاز به جریان شروع بزرگی دارد.

این جریان شروع بزرگ‌تر کاهش ولتاژ بزرگ‌تری در خطوط تغذیه و ترانسفورماتورها ایجاد می‌کند که منجر به کاهش ولتاژ می‌شود.

پایداری سیستم

دلیل

• ظرفیت سیستم کافی نبودن: اگر ظرفیت کل سیستم برای مدیریت افزایش ناگهانی بار کافی نباشد، ولتاژ کاهش می‌یابد.

• نداشتن ظرفیت تنظیم کافی: اگر سیستم ظرفیت تنظیم کافی برای حفظ پایداری ولتاژ نداشته باشد، ولتاژ با افزایش بار کاهش می‌یابد.

توضیح

در یک سیستم شبکه، اگر ظرفیت کل برای پشتیبانی از عملکرد همزمان تمام بارها کافی نباشد، سیستم قادر به ارائه ولتاژ کافی در زمان افزایش بار نخواهد بود.

علاوه بر این، اگر ظرفیت تنظیم سیستم کافی نباشد، مثلاً دستگاه جبران بار فعال کافی نباشد، ظرفیت تنظیم ولتاژ محدود است و ولتاژ با افزایش بار کاهش می‌یابد.

توان غیرفعال

دلیل

• افزایش تقاضای توان غیرفعال: وقتی بار افزایش می‌یابد، به ویژه بار موتور القایی، تقاضای توان غیرفعال نیز افزایش می‌یابد.

• توان غیرفعال منجر به کاهش ولتاژ: توان غیرفعال نیز در حین انتقال منجر به کاهش ولتاژ می‌شود.

توضیح

دستگاه‌هایی مانند موتورهای القایی نیاز به توان غیرفعال برای ایجاد میدان‌های مغناطیسی در زمان عملکرد دارند که منجر به افزایش تقاضای توان غیرفعال در سیستم می‌شود.

توان غیرفعال نیز در حین انتقال منجر به کاهش ولتاژ می‌شود، به ویژه در صورت عدم جبران کافی توان غیرفعال در شبکه، کاهش ولتاژ بیشتر قابل ملاحظه است.

طراحی سیستم

دلیل

• طراحی نامناسب: اگر سیستم به طور کامل برای در نظر گرفتن افزایش بار طراحی نشده باشد، ممکن است منجر به کاهش ولتاژ شود.

• انتخاب غیرمناسب تجهیزات: اگر ظرفیت تجهیزات انتخاب شده (مانند ترانسفورماتورها، سیم‌ها و غیره) کافی نباشد، ولتاژ با افزایش بار کاهش می‌یابد.

توضیح

در طراحی سیستم‌های الکتریکی، باید شرایط بیشینه بار را در نظر بگیرید و اطمینان حاصل کنید که سیستم ظرفیت و حاشیه کافی برای مقابله با افزایش بار دارد.

اگر تجهیزات به درستی انتخاب نشده باشند، مثلاً سطح مقطع سیم کوچک باشد یا ظرفیت ترانسفورماتور کافی نباشد، با افزایش بار کاهش ولتاژ ایجاد می‌شود.

خلاصه

هنگامی که بار موتورها و ترانسفورماتورها افزایش می‌یابد، کاهش ولتاژ عمدتاً به دلایل ترکیبی مانند مقاومت خط، مقاومت داخلی ترانسفورماتور، جریان شروع موتور، ظرفیت سیستم کافی نبودن، افزایش تقاضای توان غیرفعال و طراحی سیستم نامناسب است. برای کاهش تأثیر کاهش ولتاژ، می‌توان اقداماتی مانند افزایش سطح مقطع هادی، انتخاب ترانسفورماتور با ظرفیت مناسب، طراحی منطقی سیستم و تقویت جبران توان غیرفعال را اتخاذ کرد.