Beräkningsformler för Spänningsfall

Grunden: Ohms Lag

Alla spänningsfallsberäkningar bygger på Ohms lag, en av de mest grundläggande sambanden inom elteknik. Den formulerades av Georg Ohm 1827 och beskriver det direkta sambandet mellan spänning, ström och resistans i en elektrisk krets. Att förstå denna grund är avgörande innan man fördjupar sig i de mer komplexa formler som används vid professionell elinstallation och projektering.

Enfas Spänningsfallsformel

I enfassystem (230 V i Sverige) flödar strömmen genom två ledare — fas och nolla. Därför multipliceras ledarlängden med 2 för att beräkna den totala ledarvägen för strömmen. Formeln tar hänsyn till ledarens resistivitet, tvärsnitt, längd och den belastningsström som dras:

Alternativt kan spänningsfallet beräknas direkt med ledarens resistivitet och tvärsnitt: Vd = 2 × ρ × L × I / A, där ρ är resistivitet (0,0175 Ω·mm²/m för koppar vid 20°C) och A är tvärsnittsarean i mm².

Trefas Spänningsfallsformel

I trefassystem (400 V i Sverige) ersätts faktorn 2 av √3 (ungefär 1,732) på grund av vektorförhållandet mellan faserna. I ett balanserat trefassystem är spänningarnas amplitud lika men fasförskjutna 120°.

AC-kretsar med Impedans

I växelströmskretsar påverkas spänningsfallet inte bara av resistans utan även av reaktans. Reaktansen beror på ledarens geometri, frekvens (50 Hz i Sverige) och kabelrörets material. Den totala impedansen Z kombinerar resistans och reaktans:

För kretsar med hög effektfaktor (cos φ nära 1) dominerar resistansen och reaktansens bidrag är litet. Men vid lägre effektfaktor, exempelvis vid induktiva motorer, blir reaktansens inverkan betydande och måste beaktas vid beräkningen.

Procentuellt Spänningsfall

I praktiken uttrycks spänningsfall oftast som en procentandel av systemspänningen, vilket gör det enkelt att jämföra med gränsvärden i standarderna: