Gerilim Düşümü Nedir?
Gerilim düşümü, bir elektrik devresinde akımın aktığı yolda elektrik potansiyelinin azalmasıdır. Başka bir deyişle, "gerilimde düşüş". Gerilim düşümleri, kaynağın iç direnci, pasif elemanlar, iletkenler boyunca, kontaktlar ve bağlayıcılar boyunca oluşur. Bu düşümler istenmeyen olup, sağlanan enerjinin bir kısmı kaybolur.
Bir elektrik yükündeki gerilim düşümü, o yükte başka bir yararlı enerji formuna dönüştürülebilecek güç miktarına orantılıdır. Gerilim düşümü, Ohm Yasası ile hesaplanır.
Direkt Akım Devrelerindeki Gerilim Düşümü
Direkt akım devrelerinde, gerilim düşümünün nedeni dirençtir. Gerilim düşümünü anlamak için bir örnek ele alalım. Bir DC kaynağı, seri bağlı 2 direnç ve bir yükten oluşan bir devre düşünün.
Devrenin her elemanı belirli bir dirence sahip olacaktır. Enerjiyi bir değere göre alıp kaybederler. Ancak enerjinin değerini belirleyen faktör, elemanların fiziksel özellikleridir. DC kaynağına ve ilk direnç arasındaki gerilimi ölçersek, bu gerilimin kaynağın geriliminden düşük olduğunu göreceğiz.
Her bir direnç tarafından tüketilen enerjiyi, bireysel dirençler üzerinden ölçülen gerilimle hesaplayabiliriz. Akım, DC kaynağından ilk direçe doğru iletken boyunca akarken, kaynağın sağladığı enerjiden bir kısmı iletken direnci nedeniyle dağılır.
Gerilim düşümünü doğrulamak için, Ohm Yasası ve Kirchhoff Devre Yasası kullanılır, bunlar aşağıda özetlenmiştir.
Ohm Yasası şu şekilde ifade edilir:
V → Gerilim Düşümü (V)
R → Elektrik Direnci (Ω)
I → Elektrik Akımı (A)
Kapalı DC devreleri için, Kirchhoff Devre Yasası'nı da gerilim düşümü hesaplama için kullanıyoruz. Şöyle ifade edilir:
Kaynak Gerilimi = Devrenin her bileşeni boyunca olan gerilim düşümlerinin toplamı.
DC Güç Hattının Gerilim Düşümü Hesabı
Burada, 100 ft uzunluğunda bir güç hattı örneği alıyoruz. Yani, iki hat için 2 × 100 ft. Elektrik direnci 1.02Ω/1000 ft ve akım 10 A olsun.
Akımlı Devrelerdeki Gerilim Düşümü
AC devrelerinde, Direnç (R) dışında, akım akışına karşı ikinci bir engel olacaktır - Reaktans (X), XC ve XL olarak oluşur. Hem X hem de R, akım akışına karşı duracaklardır. İkisinin toplamı Empedans (Z) olarak adlandırılır.
XC → Kapasitif reaktans
XL → Endüktif reaktans
Z'nin miktarı, manyetik geçirgenlik, elektrik izolasyon elemanları ve AC frekansı gibi faktörlere bağlıdır.
DC devrelerdeki Ohm Yasası'na benzer şekilde, burada şu şekilde verilir:
E → Gerilim Düşümü (V)
Z → Elektrik Empedansı (Ω)
I → Elektrik Akımı (A)
IB → Tam yük akımı (A)
R → Kablo iletkeninin direnci (Ω/1000ft)
L → Kablo uzunluğu (bir taraf) (Kft)
X → Endüktif Reaktans (Ω/1000f)
Vn → Faz-neutral gerilimi
Un → Faz-faz gerilimi
Φ → Yükün faz açısı
Daire Mil ve Gerilim Düşümü Hesabı
Giriş
