전압 강하 공식 및 예제 계산
전압 강하란?
전압 강하는 전기 회로에서 흐르는 전류의 경로를 따라 전기 포텐셜이 감소하는 현상을 말합니다. 또는 더 간단히 말해, "전압"의 "강하"입니다. 전압 강하는 소스의 내부 저항, 패시브 요소, 도체, 접점, 커넥터 등에서 발생하며, 일부 공급된 에너지가 소모되기 때문에 바람직하지 않습니다.
전기 부하에서의 전압 강하는 해당 부하에서 다른 유용한 형태의 에너지로 변환될 수 있는 에너지량에 비례합니다. 전압 강하는 오름의 법칙을 통해 계산됩니다.
직류 회로에서의 전압 강하
직류 회로에서 전압 강하의 원인은 저항입니다. 직류 회로에서의 전압 강하를 이해하기 위해 예제를 살펴보겠습니다. 직류 소스, 2개의 저항(시리즈 연결) 및 부하로 구성된 회로를 가정해 보겠습니다.
여기서 회로의 모든 요소는 특정 저항을 가지게 됩니다. 그들은 일정한 에너지를 받고 잃습니다. 그러나 에너지 값의 결정 요인은 요소들의 물리적 특성입니다. DC 공급원과 첫 번째 저항 사이의 전압을 측정하면, 공급 전압보다 낮아짐을 확인할 수 있습니다.
각 저항마다 전압을 측정하여 각 저항이 소비하는 에너지를 계산할 수 있습니다. 전류가 DC 공급원에서 첫 번째 저항으로 흐르면서, 소스에서 제공된 일부 에너지는 도체 저항으로 인해 소모됩니다.
전압 강하를 확인하기 위해 오름의 법칙과 키르히호프의 회로 법칙이 사용되며, 아래에 간략히 설명되어 있습니다.
오름의 법칙은 다음과 같이 표현됩니다:
V → 전압 강하 (V)
R → 전기 저항 (Ω)
I → 전기 전류 (A)
폐쇄된 DC 회로에서는 키르히호프의 회로 법칙도 전압 강하 계산에 사용됩니다. 이는 다음과 같습니다:
공급 전압 = 회로의 각 구성 요소 간의 전압 강하 합계.
DC 전력선의 전압 강하 계산
여기서 100 피트 전력선을 예로 들어보겠습니다. 따라서 2줄의 경우 2 × 100 피트입니다. 전기 저항이 1.02Ω/1000 피트이고, 전류가 10 A라고 가정하겠습니다.
교류 회로에서의 전압 강하
교류 회로에서는 저항(R) 외에도 전류의 흐름에 대한 두 번째 저항이 있습니다 - 반응성(X), 여기에는 XC와 XL이 포함됩니다. X와 R 모두 전류의 흐름을 방해합니다. 둘의 합은 임피던스(Z)라고 합니다.
XC → 용성 반응
XL → 자성 반응
Z의 양은 자기 투과율, 전기 절연 요소, AC 주파수 등의 요인에 따라 달라집니다.
DC 회로에서의 오름의 법칙과 마찬가지로, 여기서는 다음과 같이 주어집니다:
E → 전압 강하 (V)
Z → 전기 임피던스 (Ω)
I → 전기 전류 (A)
IB → 최대 부하 전류 (A)
R → 저항 (Ω/1000ft)
L → 케이블 길이 (한쪽) (Kft)
X → 유도 반응 (Ω/1000f)
Vn → 위상 대 중성 전압
Un → 위상 대 위상 전압
Φ → 부하의 위상 각
