สูตรการลดแรงดันไฟฟ้าและตัวอย่างการคำนวณ

What is Voltage Drop?

การลดลงของแรงดันไฟฟ้าคือการลดลงของศักย์ไฟฟ้าตามทางที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านในวงจรไฟฟ้า หรือพูดง่ายๆ คือ "การลดลงของแรงดันไฟฟ้า" การลดลงของแรงดันไฟฟ้าเกิดขึ้นเนื่องจากความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิดไฟฟ้า องค์ประกอบแบบพาสซีฟ บนสายนำ บนตัวต่อ และบนตัวเชื่อมต่อ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์เพราะพลังงานบางส่วนที่จ่ายไปจะถูกสลายไป

แรงดันไฟฟ้าที่ลดลงในโหลดไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กับพลังงานที่สามารถแปลงเป็นรูปแบบอื่นของพลังงานได้ การคำนวณแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงทำได้โดยใช้ กฎของโอห์ม.

Voltage Drop in Direct Current Circuits

ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง เหตุผลของการลดลงของแรงดันไฟฟ้าคือ ความต้านทาน สำหรับการทำความเข้าใจแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงในวงจร DC ลองดูตัวอย่าง สมมติว่าวงจรที่ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดไฟฟ้า DC 2 ตัวต้านทาน ที่เชื่อมต่อกันแบบอนุกรม และโหลด

ที่นี่ แต่ละองค์ประกอบของวงจรจะมีความต้านทานอยู่บ้าง พวกมันรับและสูญเสียพลังงานในปริมาณหนึ่ง แต่ปัจจัยที่กำหนดค่าพลังงานคือลักษณะทางกายภาพขององค์ประกอบ เมื่อเราวัด แรงดันไฟฟ้า ระหว่างแหล่งกำเนิดไฟฟ้า DC และตัวต้านทานแรก เราจะเห็นว่ามันจะน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าที่มาจากแหล่งกำเนิด

เราสามารถคำนวณพลังงานที่ถูกใช้โดยแต่ละตัวต้านทานโดยวัดแรงดันไฟฟ้าที่ผ่านตัวต้านทานแต่ละตัว ในขณะที่ กระแสไฟฟ้า ไหลผ่านสายไฟจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้า DC ไปยังตัวต้านทานแรก พลังงานบางส่วนที่มาจากแหล่งกำเนิดจะถูกสลายไปเนื่องจากความต้านทานของสายนำ

เพื่อยืนยัน แรงดันไฟฟ้าที่ลดลง ใช้ กฎของโอห์ม และ กฎของเคิร์ชฮอฟฟ์ ซึ่งสรุปไว้ด้านล่าง
กฎของโอห์มแสดงเป็น

V → แรงดันไฟฟ้าที่ลดลง (V)
R → ความต้านทานไฟฟ้า (Ω)
I → กระแสไฟฟ้า (A)

สำหรับวงจรป้อนไฟ DC ป้อนครบวงจร เราใช้ กฎของเคิร์ชฮอฟฟ์ สำหรับ การคำนวณแรงดันไฟฟ้าที่ลดลง ดังนี้:
แรงดันไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิด = ผลรวมของแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงในแต่ละองค์ประกอบของวงจร

Voltage Drop Calculation of a DC Power Line

ที่นี่ เราใช้ตัวอย่างของสายไฟยาว 100 ฟุต ดังนั้นสำหรับ 2 สาย 2 × 100 ฟุต ให้ความต้านทานไฟฟ้าเป็น 1.02Ω/1000 ฟุต และกระแสไฟฟ้าเป็น 10 A.

Voltage Drop in Alternating Current Circuits

ในวงจร AC นอกจากความต้านทาน (R) จะมีอีกความต้านทานที่สองสำหรับการไหลของ กระแสไฟฟ้า – ความต้านทานเหนี่ยวนำ (X) ซึ่งประกอบด้วย XC และ XL ทั้ง X และ R จะต้านทานการไหลของกระแสไฟฟ้าด้วย ส่วนรวมของทั้งสองเรียกว่า Impedance (Z).
XC → ความต้านทานเหนี่ยวนำแบบคาปาซิทีฟ
XL → ความต้านทานเหนี่ยวนำแบบอินดักทีฟ

ปริมาณของ Z ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ความโปร่งใสแม่เหล็ก องค์ประกอบที่แยกไฟฟ้า และความถี่ AC.
คล้ายกับ กฎของโอห์ม ในวงจร DC ที่นี่มันกำหนดเป็น

E → แรงดันไฟฟ้าที่ลดลง (V)
Z → ความต้านทานไฟฟ้า (Ω)
I → กระแสไฟฟ้า (A)

IB → กระแสเต็มโหลด กระแสไฟฟ้า (A)
R → ความต้านทาน ของสายนำ (Ω/1000ft)
L → ความยาวของสาย (ด้านหนึ่ง) (Kft)
X