Temel: Ohm Kanunu

Tüm voltaj düşümü hesaplamaları, elektrik mühendisliğindeki en temel ilişkilerden biri olan Ohm Kanunu'na dayanır. Georg Ohm tarafından 1827'de keşfedilen bu kanun, bir elektrik devresindeki gerilim, akım ve direnç arasındaki doğrudan ilişkiyi kurar. Profesyonel elektrik tasarımında kullanılan daha karmaşık formüllere dalmadan önce bu temeli anlamak esastır.

Ohm Kanunu

V = I × R

V = Gerilim (volt)

I = Akım (amper)

R = Direnç (ohm)

Voltaj düşümü bağlamında, bu kanunu iletkenlerin kendilerine uygularız. Bir iletken bir direnç gibi davranır (küçük de olsa) ve içinden geçen akım, uzunluğu boyunca bir voltaj düşümü oluşturur. Bu nedenle voltaj düşümünü, akımı iletkenin toplam direnciyle çarparak hesaplayabiliriz.

Tek Fazlı ve DC Voltaj Düşümü Formülü

Tek fazlı AC devreleri ve DC devreleri için voltaj düşümü formülü, akımın gidiş ve dönüş iletkenleri boyunca aktığını hesaba katar. Bu nedenle 2 ile çarparız - toplam devre uzunluğu, devre yolundaki her iki iletkeni de içerir.

Tek Fazlı/DC Formülü

Vd = (2 × I × L × R) / 1000

Vd = Voltaj düşümü (volt)

I = Akım (amper)

L = Tek yön uzunluğu (fit)

R = Direnç (1000 fit başına ohm)

2 faktörü, akımın gidiş-dönüş yolunu temsil eder. Akım kaynaktan yüke bir iletken boyunca akar, ardından başka bir iletken boyunca geri döner. Her iki iletken de toplam voltaj düşümüne katkıda bulunur. 1000'e bölme, direnç birimlerini 1000 fit başına ohmdan, uzunluğumuzun fit cinsinden olmasıyla eşleşecek şekilde dönüştürür.

Hesaplama Örneği: Konut Elektrikli Araç Şarj Cihazı

Ana elektrik panosundan 150 fit uzağa kurulu 48 amperlik Seviye 2 EV şarj cihazı, 6 AWG bakır iletkenler (R = 0,491 Ω/kft) kullanılıyor.

Vd = (2 × 48 × 150 × 0,491) / 1000

Vd = (14.400 × 0,491) / 1000

Vd = 7.070,4 / 1000

Vd = 7,07 volt

Vd% = (7,07 / 240) × 100 = %2,95

Sonuç: 6 AWG bakır iletken, şube devreleri için önerilen %3'ü ancak karşılıyor.

Üç Fazlı Voltaj Düşümü Formülü

Üç fazlı sistemler, iletkenler arasındaki 120°'lik faz ilişkisi nedeniyle farklı bir çarpan kullanır. 2 ile çarpmak yerine √3 (yaklaşık 1,732) kullanırız. Bu faktör, dengeli üç fazlı bir sistemdeki fazlar arasındaki vektör ilişkilerini hesaba katar.

Üç Fazlı Formül

Vd = (√3 × I × L × R) / 1000

√3 = 1,732 (faz faktörü)

I = Hat akımı (amper)

L = Tek yön uzunluğu (fit)

R = Direnç (1000 fit başına ohm)

Dengeli üç fazlı bir sistemde, üç iletkendeki akımlar büyüklük olarak eşittir ancak 120° faz kaydırmalıdır. √3 faktörü, üç fazlı yapılandırmadaki gerilimlerin vektör toplamından gelir. Hat-hat gerilim hesaplamaları için bu faktör, faz ve hat büyüklükleri arasındaki ilişkiyi doğru şekilde hesaba katar.

Hesaplama Örneği: Endüstriyel Motor Beslemesi

480V'ta üç fazlı 100 HP motor 124 amper çekiyor. Besleme uzunluğu 2/0 AWG bakır iletkenler (R = 0,0967 Ω/kft) kullanılarak 400 fit.

Vd = (1,732 × 124 × 400 × 0,0967) / 1000

Vd = (85.900,8 × 0,0967) / 1000

Vd = 8.306,6 / 1000

Vd = 8,31 volt

Vd% = (8,31 / 480) × 100 = %1,73

Sonuç: Mükemmel voltaj düşümü, NEC önerilerine tam uyumlu.

Yüzde Voltaj Düşümü

Volt cinsinden mutlak voltaj düşümü yararlı olsa da, yüzde voltaj düşümü sistem geriliminden bağımsız olarak devre performansını değerlendirmek için standart bir yol sağlar. NEC önerileri yüzde olarak ifade edilir, bu da onu uygunluk doğrulamasının en pratik biçimi yapar.

Yüzde Formülü

Vd% = (Vd / Vsource) × 100

burada Vsource nominal kaynak gerilimi (120V, 240V, 480V, vb.)

120V'ta %3 düşüş 3,6 volta eşitken, 480V'ta %3 14,4 volta eşittir. Yüzde ifadesi, dahil olan gerilim seviyelerinden bağımsız olarak doğrudan karşılaştırma ve uygunluk doğrulamasına izin verir.

Direnç Değerleri: NEC Bölüm 9, Tablo 8

Voltaj düşümü hesaplamalarında kullanılan iletken direnç değerleri NEC Bölüm 9, Tablo 8'den alınır. Bu tablo 75°C'de bakır ve alüminyum iletkenler için DC direnç değerleri sağlar. Basitleştirilmiş formüller kullanarak çoğu pratik voltaj düşümü hesaplaması için bu DC direnç değerleri kabul edilebilir doğruluk sağlar.

İletken Boyutu	Bakır (Ω/kft)	Alüminyum (Ω/kft)
14 AWG	3,14	5,16
12 AWG	1,98	3,25
10 AWG	1,24	2,04
8 AWG	0,778	1,28
6 AWG	0,491	0,808
4 AWG	0,308	0,508
2 AWG	0,194	0,319
1/0 AWG	0,122	0,201
4/0 AWG	0,0608	0,100

Bu değerler DC direncini temsil eder. AC devreleri için, özellikle büyük iletkenler veya yüksek frekanslarda, deri etkisi ve yakınlık etkisi nedeniyle efektif direnç biraz daha yüksek olabilir. Ancak 600V'un altındaki tipik dağıtım devreleri için bu etkiler minimum düzeydedir ve Bölüm 9, Tablo 8 değerleri yeterli tasarım doğruluğu sağlar.

Sıcaklık Düzeltme Faktörleri

İletken direnci sıcaklıkla değişir. NEC Tablo 8 değerleri 75°C'de verilir, ancak gerçek çalışma sıcaklığı önemli ölçüde farklıysa düzeltme gerekebilir. Bakır için direnç, her 1°C sıcaklık artışı için yaklaşık %0,393 artar.

Sıcaklık Düzeltme Formülü

R₂ = R₁ × [1 + α(T₂ - T₁)]

R₂ = Yeni sıcaklıkta direnç

R₁ = Referans sıcaklıkta direnç

α = Sıcaklık katsayısı (bakır: 0,00393)

T₂, T₁ = Yeni ve referans sıcaklık

Tipik iç mekan kurulumları için sıcaklık düzeltmesi nadiren gereklidir. Ancak, yüksek sıcaklık ortamlarında (çatı arasları, sıcak endüstriyel ortamlar) veya çok soğuk iklimlerde kurulan iletkenler için sıcaklık düzeltmesi hesaplama doğruluğunu %5-10 oranında iyileştirebilir. Ağır yükler taşıyan ve çalışma sırasında önemli ölçüde ısınan iletkenler de sıcaklık düzeltmesinden faydalanabilir.

Gelişmiş Formüller: Reaktansı Dahil Etme

Daha önce sunulan basitleştirilmiş formüller yalnızca iletken direncini kullanır. Ancak AC devreleri ayrıca endüktif reaktansa sahiptir ve bu büyük iletkenlerde veya daha uzun devrelerde önemli hale gelir. Özellikle endüstriyel veya ticari tesisatlarda hassas hesaplamalar için reaktans dahil edilmelidir.

Tam AC Formülü (Tek Fazlı)

Vd = 2 × I × L × (R × cos θ + X × sin θ) / 1000

R = Direnç (ohm/kft)

X = Reaktans (ohm/kft)

cos θ = Güç faktörü

sin θ = Güç faktörü açısının sinüsü

Reaktans değerleri de NEC Bölüm 9, Tablo 9'da bulunur. Reaktans, iletken aralığına ve konfigürasyona (kanalda, kabloda, vb.) bağlıdır. Tipik kanalda 1/0 AWG'den küçük iletkenler için reaktans voltaj düşümüne minimum katkıda bulunur ve pratik hesaplamalar için göz ardı edilebilir. Büyük iletkenler veya düşük güç faktörlü motor devreleri için reaktansın dahil edilmesi çok daha doğru sonuçlar sağlar.

Reaktansı Ne Zaman Dahil Etmeli

500 MCM veya daha büyük iletkenler için
0,85'in altında güç faktörüne sahip motor devreleri için
300 fitten uzun besleme hatları için
Yüksek hassasiyet gerektiren kritik uygulamalar için

Hesaplayıcıyı Deneyin

Artık formülleri anladığınıza göre, profesyonel voltaj düşümü hesaplayıcımızla pratiğe dökün. NEC uygunluk kontrolü ile anında ve doğru sonuçlar için devre parametrelerinizi girin.

Şimdi Voltaj Düşümünü Hesapla

Voltaj Düşümü Hesaplama Formülleri Açıklaması