Spenningsfall Formel & Eksempelberegning

Hva er spenningstap?

Spenningstap er reduksjonen av elektrisk potensial langs strømforløpet i en elektrisk krets. Eller mer enkelt sagt, et "tap i spenning". Spenningstap oppstår på grunn av kildens interne motstand, passive elementer, over ledere, over kontakter og over forbindelser, som er uønskede fordi noe av den levert energien blir spredd.

Spenningstapet over en elektrisk last er proporsjonalt med effekten som kan konverteres i denne lasten til en annen nyttig form for energi. Spenningstap beregnes gjennom Ohms lov.

Spenningstap i direktestrømkreiser

I direktestrøm-kreiser er årsaken til spenningstapet motstand. For å forstå spenningstapet i en DC-krets, la oss se på et eksempel. Anta en krets som består av en DC-kilde, 2 motstandere som er koblet i serie, og en last.

Her vil hvert element i kretsen ha en viss motstand. De mottar og mister energi til en verdi. Men avgjørende faktor for energiens verdi er de fysiske egenskapene til elementene. Når vi måler spenningen over DC-forsyningen og første motstander, kan vi se at det vil være mindre enn forsyningsvoltage.

Vi kan beregne energiforbruket av hver motstand ved å måle spenningen over individuelle motstandere. Mens strømmen flyter gjennom ledningen fra DC-forsyningen til den første motstanderen, dissiperes noen av energien gitt av kilde pga. ledningsmotstanden.

For å verifisere spenningstapet, brukes Ohms lov og Kirchhoffs kretslov, som er kortfattet nedenfor.
Ohms lov uttrykkes som

V → Spenningstap (V)
R → Elektrisk motstand (Ω)
I → Elektrisk strøm (A)

For lukkede DC-kreiser bruker vi også Kirchhoffs kretslov for beregning av spenningstap. Det er som følger:
Forsyningsvoltage = Summen av spenningstapet over hvert komponent i kretsen.

Beregning av spenningstap for en DC-strømledning

Her tar vi et eksempel på en 100 ft strømledning. Så, for 2 ledninger, 2 × 100 ft. La elektrisk motstand være 1,02 Ω/1000 ft, og strøm være 10 A.

Spenningstap i vekselstrømkreiser

I AC-kreiser, i tillegg til motstand (R), vil det være en andre motstand mot strømflødet - reaktans (X), som består av XC og XL. Både X og R vil motvirke strømflødet. Summen av de to kalles impedans (Z).
XC → Kapasitiv reaktans
XL → Induktiv reaktans

Mengden Z avhenger av faktorer som magnetisk permeabilitet, elektriske isolerende elementer, og AC-frekvens.
Likt Ohms lov i DC-kreiser, her er det gitt som

E → Spenningstap (V)
Z → Elektrisk impedans (Ω)
I → Elektrisk strøm (A)

IB → Full belastning strøm (A)
R → Motstand av kabelleder (Ω/1000ft)
L → Lengde av kabel (én side) (Kft)
X → Induktiv reaktans (Ω/1000f)
Vn → Fase til nøytral spenning
U