Değişkenleri anlamak

Bir devredeki voltaj düşümü tek bir faktör tarafından değil, birden fazla değişkenin etkileşimi ile belirlenir. Her faktörü ve nasıl birleştiklerini anlamak, elektrik profesyonellerinin maliyetleri optimize ederken verimli, standartlara uygun sistemler tasarlamasını sağlar. Bu kapsamlı kılavuz, alternatif akım ve doğru akım elektrik sistemlerinde voltaj düşümünü etkileyen her önemli faktörü inceler.

Temel voltaj düşümü formülü (Vd = I × R) basit görünebilir, ancak direnç terimi (R) kendisi iletken malzemesine, boyutuna, uzunluğuna ve sıcaklığına bağlıdır. Ayrıca, alternatif akım devreleri basit direncin ötesinde empedans etkileri sunar. Sistem tasarımı üzerindeki etkisini anlamak için her faktörü ayrıntılı olarak inceleyelim.

1. İletken uzunluğu

İletken uzunluğu voltaj düşümü ile doğrudan doğrusal bir ilişkiye sahiptir. Diğer tüm faktörlerin sabit kaldığını varsayarak devrenin uzunluğunu iki katına çıkarırsanız, voltaj düşümü de iki katına çıkar. Bunun nedeni direncin uzunlukla orantılı olmasıdır — daha fazla iletken malzeme, akımın üstesinden gelmesi gereken daha fazla direnç anlamına gelir.

Pratik sonuçlar

• Dış binalara uzun kablo döşemeleri dikkatli voltaj düşümü analizi gerektirir
• Uzun mesafeler için dağıtım panolarını yüklere daha yakın yerleştirmeyi düşünün
• Toplam iletken uzunluğu değil, tek yön uzunluğunu hesaplayın
• Daha yüksek voltaj sistemleri aynı güç için akımı azaltır ve voltaj düşümünü azaltır

2. İletken boyutu (kesit alanı)

AWG (Amerikan Tel Ölçüsü) veya daha büyük boyutlar için kcmil olarak ölçülen iletken boyutu, dirence ters orantılıdır. Daha büyük iletkenlerin daha büyük kesit alanı vardır, elektron akışı için daha fazla yol sağlar ve böylece direnci azaltır. AWG sistemi sezgisel değildir — daha küçük sayılar daha büyük kabloları gösterir.

AWG boyutunda her 3 azalma için kesit alanı yaklaşık olarak iki katına çıkar ve direnç yarıya iner. Örneğin, 8 AWG'nin direnci 11 AWG'nin yaklaşık yarısıdır (11 AWG nadiren kullanılsa da). Bu ilişki, voltaj düşümü gereksinimlerini karşılamak için iletkeni ne kadar artırmanız gerektiğini tahmin etmeye yardımcı olur.

Önemli noktalar

• Tel ölçüsü boyutunu bir artırmak direnci yaklaşık %26 azaltır
• Uzun döşemeler için ölçü seçimi genellikle akım taşıma kapasitesinden ziyade voltaj düşümü tarafından kontrol edilir
• Daha büyük iletken maliyeti enerji tasarrufu faydaları ile dengelenmelidir
• Paralel iletkenleri büyük etkili boyutlara ulaşabilir

3. Yük akımı

Akımın büyüklüğü voltaj düşümünü doğrudan etkiler — akımı iki katına çıkarın, voltaj düşümü iki katına çıkar. Ancak, güç kaybı üzerindeki etki daha belirgindir. İletkende kaybedilen güç P = I²R ilişkisini takip eder, bu da akımı iki katına çıkarmanın güç kaybını dört katına çıkardığı anlamına gelir. Bu nedenle yüksek akım devreleri özel dikkat gerektirir.

Devreleri tasarlarken hem sürekli hem de aralıklı yükleri göz önünde bulundurun. Motor başlatma akımları (nominal akımın 6-8 katı olabilir) aynı sistemdeki diğer ekipmanları etkileyebilecek geçici voltaj düşüşleri oluşturur. Hassas yükler, etkileşimi en aza indirmek için özel devreler veya dikkatli sistem tasarımı gerektirebilir.

4. İletken malzemesi

İki ana iletken malzemesi, bakır ve alüminyum, önemli ölçüde farklı direnç özelliklerine sahiptir. Alüminyum, aynı fiziksel boyuttaki bakırdan yaklaşık %61 daha fazla dirence sahiptir. Bu, alüminyum iletkenlerin karşılaştırılabilir voltaj düşümü performansı elde etmek için daha büyük (tipik olarak iki boyut daha büyük) olması gerektiği anlamına gelir.

Bakır

• Boyut başına daha düşük direnç
• Pound başına daha yüksek maliyet
• Dallanma devreleri için tercih edilir
• Sonlandırması daha kolay

Alüminyum

• Daha yüksek direnç (daha büyük boyut gerektirir)
• Amper başına daha düşük maliyet
• Büyük besleyiciler için ekonomik
• Uygun sonlandırma teknikleri gerektirir

5. Sıcaklık etkileri

İletken direnci artan sıcaklıkla artar. NEC tablolarındaki standart direnç değerleri 75°C'de verilir. Ortam sıcaklığının önemli ölçüde farklı olduğu veya iletkenlerin standarttan daha yüksek veya daha düşük sıcaklıklarda çalıştığı tesisatlar için doğru voltaj düşümü hesaplamaları için direnç düzeltmesi gerekebilir.

Bakırın sıcaklık direnç katsayısı °C başına yaklaşık 0,00393'tür. Bu, referans sıcaklığın üzerindeki her 10°C için bakır direncinin yaklaşık %3,93 arttığı anlamına gelir. Sıcak ortamlarda veya yüksek yük devrelerinde bu, voltaj düşümü hesaplamalarında anlamlı bir etkiye sahip olabilir.

6. Güç faktörü (AC devreleri)

Alternatif akım devrelerinde güç faktörü, akım ve voltaj arasındaki faz ilişkisini etkilediği için voltaj düşümünü etkiler. Endüktif yükler (motorlar, transformatörler) gecikmeli güç faktörüne sahipken, kapasitif yükler ileri güç faktörüne sahiptir. Basitleştirilmiş voltaj düşümü hesaplamaları için normalde 1,0 güç faktörü (tamamen dirençli) varsayılır, ancak bu, yük özelliklerine bağlı olarak gerçek voltaj düşümünü hafife veya fazla tahmin edebilir.

Güç faktörü hususları

Endüktif yüklerde doğru hesaplamalar için saf direnç R yerine etkin empedans Z kullanılmalıdır. İlişki: Z = R × cos(θ) + X × sin(θ), burada θ güç faktörü açısı ve X reaktanstır.

Bilginizi uygulayın

Bu faktörleri anlamak daha verimli elektrik sistemleri tasarlamanızı sağlar. Her değişkeni değiştirmenin sonuçlarınızı nasıl etkilediğini görmek ve özel uygulamanız için en uygun çözümü bulmak için voltaj düşümü hesaplayıcımızı kullanın.

Voltaj düşümünü hesapla

Voltaj Düşümünü Etkileyen Faktörler