Spänningsfall Förklarat

Spänningsfall (VD) inträffar när spänningen i slutet av en kabelsträcka är lägre än i början. Alla längder och storlekar på ledningar har viss resistans, och att köra ström genom denna dc-resistans orsakar ett spänningsfall. Ju längre kabellängden, desto större blir resistansen och reaktansen i proportion. Därför är VD särskilt ett problem med långa kabellängder, till exempel i större byggnader eller på större fastigheter som gårdar. Denna teknik används ofta vid rätt dimensionering av ledare i alla ensfasiga, linje-till-linje elektriska kretsar. Detta kan mätas med en spänningsfallskalkylator.

Elektriska kabler som bär ström har alltid inbyggd resistans, eller impedans, mot strömförsprång. VD mäts som den mängd spänningsförlust som inträffar genom hela eller delar av en krets på grund av vad som kallas kabelförmåga "impedans" i volt.

För mycket VD i en kabelförsnittsarea kan orsaka att ljus fladdrar eller brinner svagt, värmelement uppvärmer dåligt, och motorer kör varmare än normalt och bränner ut. Denna situation gör att belastningen måste arbeta hårdare med mindre spänning som driver strömmen.

Hur löses detta?

För att minska VD i en krets måste du öka storleken (försnitt) på dina ledare – detta görs för att sänka den totala resistansen i kabellängden. Större koppar- eller aluminiumkablar ökar kostnaden, så det är viktigt att beräkna VD och hitta den optimala ledarestorleken som minskar VD till säkra nivåer samtidigt som den är kostnadseffektiv.

Hur beräknar du spänningsfall?

VD är förlusten av spänning som orsakas av strömförsprång genom en resistans. Ju större resistansen, desto större VD. För att kontrollera VD, använd en voltmeter ansluten mellan punkten där VD ska mätas. I DC-kretsar och AC-resistiva kretsar bör summan av alla spänningsfall över seriekopplade laster adderas till spänningen som appliceras till kretsen (Figur 1).

Varje lastenhets måste få sin specificerade spänning för att fungera korrekt. Om inte tillräckligt med spänning finns, kommer enheten inte att fungera som den ska. Du bör alltid vara säker på att spänningen du ska mäta inte överskrider voltmeters mätområde. Detta kan vara svårt om spänningen är okänd. Om så är fallet, bör du alltid börja med det högsta mätområdet. Att försöka mäta en spänning som är högre än vad voltmeter kan hantera kan skada voltmeter. Ibland kan du behöva mäta en spänning från en specifik punkt i kretsen till jord eller en gemensam referenspunkt (Figur 8-15). För att göra detta, anslut först den svarta gemensamma testproben på voltmeter till kretsjorden eller gemensam. Sedan ansluter du den röda testproben till vilken punkt i kretsen du vill mäta.

För att noggrant beräkna VD för en given kabestorlek, längd och ström, måste du exakt känna till resistansen för typen av kabel du använder. AS3000 beskriver dock en förenklad metod som kan användas.

Tabellen nedan är tagen ur AS3000 – den anger 'Am per %Vd' (amp meter per % spänningsfall) för varje kabestorlek. För att beräkna VD för en krets som en procent, multiplicera strömmen (amper) med kabellängden (meter); dela sedan detta Ohm-nummer med värdet i tabellen.

Till exempel, en 30 meter lång 6 mm² kabel som bär trefas 32 A resulterar i 1,5% fall: 32 A x 30 m = 960 Am / 615 = 1,5%.