افت ولتاژ چیست؟ فرمول محاسبه افت ولتاژ

افت ولتاژ به عنوان کاهش پتانسیل الکتریکی در مسیری که جریان عبور می کند، تعریف می شود. افت ولتاژ به دلیل مقاومت داخلی منبع رخ می دهد و عناصر غیرفعال، در رسانا ها، کنتاکت ها و تمام اتصالات نامطلوب هستند زیرا مقداری از انرژی تولید شده تلف می شود.

افت ولتاژ در یک بار الکتریکی متناسب با توان موجود است که در آن بار به چند شکل مفید دیگر از انرژی تبدیل می شود. افت ولتاژ از طریق قانون اهم محاسبه می شود.

 افت ولتاژ در جریان مستقیم (DC)

در مدار های DC دلیل افت ولتاژ مقاومت است.  برای درک افت ولتاژ در مدار DC، بیایید به یک مثال نگاه کنیم. مداری را فرض کنید که از یک منبع DC، دو مقاومت (که به صورت سری به هم وصل شده اند) و یک بار تشکیل شده است.

در این مدار، هر عنصر دارای مقاومت خاصی خواهد بود. این عناصر انرژی دریافت می کنند و مقداری از آن را از دست می دهند. اما عامل تعیین کننده مقدار انرژی، ویژگی های فیزیکی عناصر است. وقتی ولتاژ دو طرف منبع DC و اولین مقاومت را اندازه گیری کنیم، می بینیم که از ولتاژ تغذیه کمتر خواهد بود.

ما می توانیم انرژی مصرف شده توسط هر مقاومت را با اندازه گیری ولتاژ در هر مقاومت محاسبه کنیم. در حالی که جریان از طریق سیم جریان می یابد و از منبع DC به اولین مقاومت می رسد، مقداری از انرژی داده شده از منبع به دلیل مقاومت رسانا تلف می شود.

برای افت ولتاژ، از قانون اهم و قانون مدار کیرشهف استفاده می شود که در زیر به طور خلاصه توضیح داده شده است.

V = I*R

• V → افت ولتاژ (V)
•  R → مقاومت الکتریکی (Ω)
•  I → جریان الکتریکی (A)

برای مدار های بسته DC، ما همچنین از قانون کیرشهف برای محاسبه افت ولتاژ استفاده می کنیم. که به صورت زیر است:

ولتاژ تغذیه = مجموع افت ولتاژ در هر یک از اجزای مدار.

محاسبه افت ولتاژ یک خط برق DC

در اینجا، ما نمونه ای از یک خط برق 100 فوتی را در نظر می گیریم.

بنابراین، برای 2 خط، 2 × 100 فوت خواهیم داشت. همچنین مقاومت الکتریکی را 1000/ Ω 1.02 فوت و جریان را 10 آمپر در نظر می گیریم.

افت ولتاژ در جریان متناوب (AC)

در مدار های AC، علاوه بر مقاومت (R)، عامل دیگری که با جریان مخالفت‌ می کند راکتانس (X) است که شامل XC و XL می باشد. هر دو X و R نیز با جریان مخالف هستند. مجموع این دو را امپدانس (Z) می گویند.

•  XC → راکتانس خازنی
•  XL → راکتانس القایی

Z = R + jX

مقدار Z به عواملی مانند نفوذپذیری مغناطیسی، عناصر جداکننده الکتریکی و فرکانس AC بستگی دارد.

مشابه قانون اهم در مدار های DC، برای مدار های AC نیز داریم:

E = Z * I

•  E → افت ولتاژ (V)
•  Z → امپدانس الکتریکی Ω
•  I → جریان الکتریکی (A)

• IB → جریان بار کامل (A)
•  R ← مقاومت هادی کابل (اهم/1000فوت)
•  L → طول کابل (یک طرف) (Kft)
•  X → راکتانس القایی (اهم/1000فوت)
•  Vn → ولتاژ فاز به نول
•  Un → ولتاژ فاز به فاز
•  Φ → زاویه فاز بار

محاسبه افت ولتاژ در یک میل دایره ای

یک میل دایره ای یک واحد است که به یک میلی متر از سطح مقطع دایره ای سیم یا هادی اشاره می کند.

• L → طول سیم (فوت)
•  K → مقاومت ویژه (میل دایره ای اهم / فوت).
•  P → ثابت فاز = 2 برای تک فاز = 1.732 برای سه فاز
•  I → مساحت سیم (میل دایره ای)

 محاسبه افت ولتاژ هادی مسی از جدول

افت ولتاژ سیم مسی را می توان به صورت زیر به دست آورد:

افت ولتاژ = f * I * L

 f عاملی است که از جدول استاندارد زیر بدست می آوریم.