Spannungsabfall Erklärt

Spannungsabfall (VD) tritt auf, wenn die Spannung am Ende eines Kabels niedriger ist als am Anfang. Jede Länge oder Größe von Leitungen hat einen gewissen Widerstand, und das Durchführen eines Stromes durch diesen Gleichstromwiderstand führt zu einem Spannungsabfall. Je länger das Kabel, desto größer wird sein Widerstand und seine Blindwiderstandskomponente im gleichen Maße. Daher ist VD besonders bei langen Kabelverläufen ein Problem, zum Beispiel in größeren Gebäuden oder auf größeren Flächen wie Bauernhöfen. Diese Technik wird oft angewendet, um Leiter in einer beliebigen Einphasen-Spannungsschiene korrekt zu dimensionieren. Dies kann mit einem Spannungsabfall-Rechner gemessen werden.

Elektrische Kabel, die Strom leiten, bieten immer einen inhärenten Widerstand oder Impedanz dem Stromfluss entgegen. VD wird in Volt gemessen als der Betrag des Spannungsverlustes, der durch den sogenannten Kabel-"Impedanz" in einem Teil oder dem gesamten Schaltkreis auftritt.

Zu viel VD in der Querschnittsfläche eines Kabels kann dazu führen, dass Lichter flackern oder schwach brennen, Heizer schlecht heizen und Motoren heißer laufen und ausbrennen. Diese Bedingung verursacht, dass die Last härter arbeitet, da weniger Spannung den Strom antreibt.

Wie wird dieses Problem gelöst?

Um den VD in einem Schaltkreis zu verringern, müssen Sie die Größe (Querschnitt) Ihrer Leiter erhöhen – dies wird getan, um den Gesamtwiderstand der Kabellänge zu senken. Größere Kupfer- oder Aluminiumkabelgrößen erhöhen jedoch die Kosten, daher ist es wichtig, den VD zu berechnen und die optimale Spannungsdrähte-Größe zu finden, die den VD auf sichere Niveaus reduziert, während sie kostengünstig bleibt.

Wie berechnet man den Spannungsabfall?

VD ist der Verlust an Spannung, der durch den Stromfluss durch einen Widerstand verursacht wird. Je größer der Widerstand, desto größer der VD. Um den VD zu überprüfen, verwenden Sie ein Voltmeter, das zwischen dem Punkt, an dem der VD gemessen werden soll, angeschlossen ist. In Gleichstromschaltkreisen und Wechselstrom-Widerstandsschaltkreisen sollten sich alle Spannungsabfälle über seriell verbundene Lasten auf die auf den Schaltkreis angewandte Spannung addieren (Abbildung 1).

Jedes Lastgerät muss seine Nennspannung erhalten, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Wenn nicht genug Spannung verfügbar ist, funktioniert das Gerät nicht so, wie es sollte. Stellen Sie sicher, dass die zu messende Spannung nicht den Bereich des Voltmeters überschreitet. Dies kann schwierig sein, wenn die Spannung unbekannt ist. Falls dies der Fall ist, sollten Sie immer mit dem höchsten Bereich beginnen. Das Messen einer höheren Spannung als das Voltmeter verarbeiten kann, kann zu Schäden am Voltmeter führen. Manchmal müssen Sie eine Spannung von einem bestimmten Punkt im Schaltkreis zu Masse oder einem gemeinsamen Referenzpunkt (Abbildung 8-15) messen. Dazu verbinden Sie zunächst den schwarzen Gemeinschaftstestpin des Voltmeters mit der Schaltungsmasse oder dem gemeinsamen Punkt. Dann verbinden Sie den roten Testpin mit dem Punkt im Schaltkreis, den Sie messen möchten.

Um den VD für eine bestimmte Kabelgröße, -länge und -stromstärke genau zu berechnen, müssen Sie den Widerstand des verwendeten Kabeltyps genau kennen. Allerdings bietet AS3000 eine vereinfachte Methode, die verwendet werden kann.

Die folgende Tabelle stammt aus AS3000 – sie gibt 'Am pro %Vd' (Ampere-Meter pro % Spannungsabfall) für jede Kabelgröße an. Um den VD für einen Schaltkreis in Prozent zu berechnen, multiplizieren Sie den Strom (Ampere) mit der Kabellänge (Meter); teilen Sie dann diese Ohm-Zahl durch den Wert in der Tabelle.

Beispielsweise führt ein 30 m langer 6 mm² Kabel mit 3 Phasen und 32 A zu einem 1,5% Spannungsabfall: 32 A x 30 m = 960 Am / 615 = 1,5%.