Jännitepudotuksen kaava & esimerkkilaskenta

Mikä on jännitepudotus?

Jännitepudotus on sähköisen potentiaalin väheneminen virtasillan kuljettaman sähkölaitteen sähköisessä piirissä. Tai yksinkertaisemmin sanottuna, "jännitteen pudotus". Jännitepudotukset tapahtuvat lähdön sisäisen vastustuksen, passiivisten elementtien, johtojen, kosketusten ja yhteyksien takia. Nämä ovat epätoivotut, sillä osa toimitetusta energiasta häviää.

Jännitepudotus sähköisessä kuormassa on verrannollinen siihen voimaan, joka voidaan muuttaa tämän kuorman kautta johonkin muuhun hyödylliseen energiamuotoon. Jännitepudotusta lasketaan Ohmin laissa.

Jännitepudotus suoravirtapiireissä

Suoravirtapiireissä jännitepudotuksen syynä on vastus. Ymmärtääksemme jännitepudotuksen suoravirtapiirissä, tarkastelemme esimerkkiä. Oletetaan, että piiri koostuu suoravirtalähteestä, 2 vastuksen sarjaan kytketyistä ja kuormasta.

Tässä jokaisella piirin komponentilla on tietty vastus. Ne saavat ja menettävät energiaa johonkin arvoon. Mutta energian määrää määräävät komponenttien fyysiset ominaisuudet. Kun mitataan jännitettä suoravirtalähteen ja ensimmäisen vastuksen välillä, huomataan, että se on pienempi kuin lähteen jännite.

Voimme laskea kunkin vastuksen kuluttaman energian mitaten jännitettä yksittäisiltä vastuksilta. Kun virta kulkee juoksuen suoravirtalähteestä ensimmäiseen vastukseen, osa lähteen antamasta energiasta häviää johtajan vastuksen vuoksi.

Varmistaaksemme jännitepudotuksen, käytetään Ohmin lakia ja Kirchhoffin piirlain, jotka esitetään alla.
Ohmin laki on

V → Jännitepudotus (V)
R → Sähköinen vastus (Ω)
I → Sähköinen virta (A)

Suljetuissa suoravirtapiireissä käytämme myös Kirchhoffin piirlain jännitepudotuksen laskemiseksi. Se on seuraava:
Lähteen jännite = Komponenttien jännitepudotusten summa piirissä.

Suoravirtajohtimen jännitepudotuksen laskenta

Tässä otamme esimerkiksi 100 ft pituisen johtimen. Siispä kahdelle johtimelle 2 × 100 ft. Olkoon sähköinen vastus 1.02Ω/1000 ft ja virta 10 A.

Vaihtovirtapiireissä jännitepudotus

Vaihtovirtapiireissä lisäksi vastuulle (R) on toinen este virran kululle – reaktanssi (X), joka koostuu XC ja XL. Molemmat X ja R vastustavat virran kulua. Kummankin summa on impedanssi (Z).
XC → Kapasitiivinen reaktanssi
XL → Induktiivinen reaktanssi

Z:n määrä riippuu tekijöistä, kuten magneettinen permeabiliteetti, sähköiset eristyskomponentit ja vaihtovirtataajuus.
Kuten Ohmin laissa suoravirtapiireissä, tässä se on

E → Jännitepudotus (V)
Z → Sähköinen impedanssi (Ω)
I → Sähköinen virta (A)

IB → Kokonaistuotannon virta (A)
R → Johtajan vastus (Ω/1000ft)
L → Johtajan pituus (yksi puoli) (Kft)
X → Induktiivinen reaktanssi (Ω/1000f)
Vn → Fasa neutraali jännite
U