Spadek napięcia wyjaśniony

Spadek napięcia (VD) występuje, gdy napięcie na końcu przewodu jest niższe niż na początku. Każdy odcinek lub rozmiar przewodów ma pewne opory, a przepływ prądu przez ten opór powoduje spadek napięcia. Wraz ze wzrostem długości przewodu, jego opór i reaktancja zwiększają się proporcjonalnie. Dlatego VD jest szczególnie problematyczny w przypadku długich przewodów, np. w większych budynkach lub na dużych obszarach, takich jak farmy. Ta technika jest często stosowana przy właściwym doborze przewodników w dowolnym jednofazowym obwodzie elektrycznym między liniami. Spadek napięcia można zmierzyć za pomocą kalkulatora spadku napięcia.

Przewody elektryczne przesyłające prąd zawsze mają naturalny opór, czyli impedancję, dla przepływu prądu. VD mierzy się jako ilość utraconego napięcia w całym lub częściowym obwodzie z powodu tzw. impedancji przewodu, wyrażoną w woltach.

Zbyt duży spadek napięcia w przekroju przewodu może powodować migotanie lub słabe świecenie świateł, słabą pracę grzejników oraz nadmierne nagrzewanie się i wypalanie silników. Ta sytuacja powoduje, że obciążenie musi pracować ciężej przy niższym napięciu pchającym prąd.

Jak to rozwiązać?

Aby zmniejszyć spadek napięcia w obwodzie, należy zwiększyć rozmiar (przekrój) przewodników – co pozwala obniżyć całkowity opór długości przewodu. Większe rozmiary przewodów miedzianych lub aluminium zwiększają koszty, dlatego ważne jest, aby obliczyć spadek napięcia i znaleźć optymalny rozmiar przewodów, który sprowadzi VD do bezpiecznych poziomów, jednocześnie pozostając ekonomiczny.

Jak obliczyć spadek napięcia?

Spadek napięcia to utrata napięcia spowodowana przepływem prądu przez opór. Im większy opór, tym większy spadek napięcia. Aby sprawdzić spadek napięcia, użyj woltomierza podłączonego między punktem, gdzie ma być zmierzony spadek napięcia. W obwodach DC i AC rezystywnych suma wszystkich spadków napięcia na szeregowo połączonych obciążeniach powinna wynosić napięcie zastosowane do obwodu (Rysunek 1).

Każde urządzenie obciążenia musi otrzymać swoje nominalne napięcie, aby działać prawidłowo. Jeśli dostępne napięcie jest niewystarczające, urządzenie nie będzie działać poprawnie. Zawsze należy upewnić się, że napięcie, które zamierzasz zmierzyć, nie przekracza zakresu woltomierza. Może to być trudne, jeśli napięcie jest nieznane. Jeśli tak jest, zawsze należy zacząć od najwyższego zakresu. Próba pomiaru napięcia wyższego niż woltomierz jest w stanie obsłużyć, może spowodować uszkodzenie woltomierza. Czasami może być wymagane zmierzenie napięcia od określonego punktu w obwodzie do ziemi lub wspólnego punktu odniesienia (Rysunek 8-15). Aby to zrobić, najpierw podłącz czarny wspólny sondę testową woltomierza do obwodowej ziemi lub wspólnego punktu. Następnie podłącz czerwoną sondę testową do dowolnego punktu w obwodzie, który chcesz zmierzyć.

Aby dokładnie obliczyć spadek napięcia dla danego rozmiaru przewodu, długości i prądu, potrzebujesz dokładnie znać opór typu przewodu, którego używasz. Jednak AS3000 przedstawia uproszczoną metodę, która może być stosowana.

Poniższa tabela pochodzi z AS3000 – określa 'Am na %Vd' (amperometryczne metry na % spadku napięcia) dla każdego rozmiaru przewodu. Aby obliczyć spadek napięcia w obwodzie jako procent, pomnóż prąd (ampery) przez długość przewodu (metry), a następnie podziel tę wartość w ohmach przez wartość w tabeli.

Na przykład, 30-metrowy odcinek przewodu 6mm² przesyłający 3-fazowy prąd 32A spowoduje spadek napięcia o 1,5%: 32A x 30m = 960Am / 615 = 1,5%.