Падение напряжения что это: ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ | это… Что такое ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ?

Что такое падение напряжения

Для человека, который знаком с электрооборудованием на уровне простого пользователя (знает, где и как включить/выключить), многие используемые электриками термины кажутся какой-то бессмыслицей. Например, чего только стоит «падение напряжения» или «сборка схемы». Куда и что падает? Кто разобрал схему на детали? На самом же деле, физический смысл происходящих процессов, скрывающийся за большинством этих слов, вполне доступен для понимания даже со школьными знаниями физики.

Чтобы объяснить, что такое падение напряжения, необходимо вспомнить, какие вообще напряжения бывают в электрической цепи (имеется в виду глобальная классификация). Их всего два вида. Первый – это напряжение источника питания, который подключен к рассматриваемому контуру. Оно может также называться приложенным ко всей цепи. А второй вид – это именно падение напряжения. Может быть рассмотрено как в отношении всего контура, так и любого отдельно взятого элемента.

На практике это выглядит следующим образом. Например, если взять обычную лампу накаливания, вкрутить ее в патрон, а провода от него подключить в домашнюю сетевую розетку, то приложенное к цепи (источник питания – проводники – нагрузка) напряжение составит 220 Вольт. Но стоит нам с помощью вольтметра замерять его значение на лампе, как станет очевидно, что оно немного меньше, чем 220. Так произошло потому, что возникло падение напряжения на электрическом сопротивлении, которым обладает лампа.

Пожалуй, нет человека, который не слышал бы о законе Ома. В общем случае формулировка его выглядит так:

I = U / R,

где R – активное сопротивление цепи или ее элемента, измеряется в Омах; U – электрическое напряжение, в Вольтах; и, наконец, I – ток в Амперах. Как видно, все три величины непосредственно связаны между собой. Поэтому, зная любые две, можно довольно просто вычислить третью. Конечно, в каждом конкретном случае придется учесть род тока (переменный или постоянный) и некоторые другие уточняющие характеристики, но основа – вышеуказанная формула.

Электрическая энергия – это, фактически, движение по проводнику отрицательно заряженных частиц (электронов). В нашем примере спираль лампы обладает высоким сопротивлением, то есть замедляет перемещающиеся электроны. Благодаря этому возникает видимое свечение, но общая энергия потока частиц снижается. Как видно из формулы, с уменьшением тока уменьшается и напряжение. Именно поэтому результаты замеров у розетки и на лампе различаются. Эта разница и является падением напряжения. Данная величина всегда учитывается, чтобы предотвратить слишком большое снижение на элементах в конце схемы.

Падение напряжения на резисторе зависит от его внутреннего сопротивления и силы протекающего по нему тока. Также косвенное влияние оказывают температура и характеристики тока. Если в рассматриваемую цепь включить амперметр, то падение можно определить умножением значения тока на сопротивление лампы.

Но далеко не всегда удается вот так просто с помощью простейшей формулы и измерительного прибора выполнить расчет падения напряжения. В случае параллельно подключенных сопротивлений нахождение величины усложняется. На переменном токе приходится дополнительно учитывать реактивную составляющую.

Рассмотрим пример с двумя параллельно включенными резисторами R1 и R2. Известно сопротивление провода R3 и источника питания R0. Также дано значение ЭДС – E.

Приводим параллельные ветки к одному числу. Для этой ситуации применяется формула:

R = (R1*R2) / (R1+R2)

Определяем сопротивление всей цепи через сумму R4 = R+R3.

Рассчитываем ток:

I = E / (R4+r)

Остается узнать значение падение напряжения на выбраном элементе:

U = I * R5

Здесь множитель «R5» может быть любым R — от 1 до 4, в зависимости от того, какой именно элемент схемы нужно рассчитать.

Падение напряжения на проводах — расстояние от трансформатора до ламп или ленты

• Каталог
• org/ListItem»>Статьи

Нас часто спрашивают, можно ли светодиодные лампы на 12 вольт такой-то мощности в таком-то количестве отдалить от трансформатора на такое-то расстояние?

Общая рекомендация — это расстояние не должно превышать 5 метров. Это известный факт.

Но что делать, если требуется больше 5 метров? Часто из-за конструктивных ограничений невозможно уложиться в такое короткое расстояние.

Потери на проводах — суть проблемы

В некоторых ситуациях можно превратить число 5 в гораздо большее значение. Для этого нужно оценить падение напряжения на проводах.

Именно оно является причиной ограничений — сам провод имеет внутреннее сопротивление и поэтому «съедает» часть напряжения источника тока. И когда провод слишком длинный, может случиться так, что лампам останется такая малая часть исходного напряжения, что они не загорятся.

Вторая часть проблемы — провод не просто «съедает» часть напряжения, а превращает его в тепло. Помимо того, что это просто бестолковое расходование электричества, так оно ещё и несёт в себе пожарную проблему — провод может нагреться слишком сильно.

Чтобы быть уверенным, что требуемые, например, 15 метров между трансформатором и лампой не принесут неприятностей, нужно оценить, сколько именно вольт потеряется на этих 15 метрах.

Рассчитать падение напряжения на проводе очень просто. Все необходимые для этого данные у Вас, как правило, есть: длина провода, суммарная мощность подключаемых ламп (ленты), напряжение питания и площадь поперечного сечения проводника. Нужно лишь дополнительно узнать удельное электрическое сопротивление материала, из которого изготовлен провод.

Формула для расчёта падения напряжения на проводах

Достаточно легко выводится простая общая формула для расчёта падения напряжения, применимая в любой ситуации.

Нам понадобится только закон Ома R = V ∕ I и формула связи электрической мощности, напряжения и силы тока W = V · I.

Также для оценки сопротивления провода нужно знать значение удельного электрического сопротивления [википедея] материала проводника.

Проведя простые выкладки, получим вот такую формулу, дающую оценку значения падения напряжения на проводах:

Оценка падения напряжения на проводах

Падение напряжения зависит от типа материала провода, сечения провода, его длины, мощности потребителей и напряжения источника питания. В этой формуле обозначено:

• W — мощность в ваттах потребителей тока на конце провода;
• V — напряжение источника тока в вольтах, как правило, 12 вольт или 24 вольта;
• L — длина провода в метрах, т.е. удалённость потребителей от трансформатора;
• S — площадь сечения провода в мм²;
• ρ — значение удельного электрического сопротивление в Ом·мм²/м, для меди это примерно 0.018 Ом·мм²/м

Формула проста, но применима только в случае, если ожидаемое падение напряжения невелико, не более нескольких процентов, т.е. когда расстояние между трансформатором и потребителем не превышает 10 метров, а мощность менее 10-20 ватт.

В иных случаях следует воспользоваться более точной формулой:

Точное значение падения напряжения на проводах

Теперь, вычислив значение падение напряжения на проводах, мы можем оценить, какая мощность будет теряться — просто расходоваться на нагрев проводов. Нужно полученное значение падения напряжения умножить на мощность потребителей тока W и поделить на напряжение трансформатора V:

Оценка падения мощности на проводах

Если эта мощность получится слишком большой, то, очевидно, нужно увеличить толщину провода. Иначе можно получить различные неприятности вплоть до пожара.

Выводы

Как легко видеть из формул, чем толще провод, тем падение напряжения меньше.

При этом падение напряжения обратно пропорционально площади сечения проводника.

Двукратное увеличение площади сечения проводника примерно двукратно уменьшает падение напряжения на проводах

Также возможным решением проблемы может быть увеличение значения напряжения источника тока. Если, конечно, потребители тока это позволяют.

Падение напряжения на проводе линейно падает с увеличением напряжения источника тока.

Двукратное увеличение питающего напряжения примерно в два раза снижает падение напряжения

Например, наши низковольтные лампы Е27 на 12-24 вольт одинаково светят и от 12 и от 24 вольт. И в этом случае имеет смысл перейти на трансформатор на 24 вольта.

Также становится понятно, что для мощных потребителей (порядка 100 ватт) понадобятся очень толстые провода.

Пример

Оценим падение напряжения на медном проводе сечением 1.5 мм² и длиной 20 м при 24 вольтах и мощности подключенной ленты 50 ватт.

Подставив в первую формулу эти значения, мы получим, что на проводах «потеряется» примерно 1 вольт и около 2 ватт. В принципе, это не много, но если есть возможность увеличить толщину провода, лучше это сделать.

Можно, конечно, увеличить напряжение источника тока, заложив падение напряжение, но это совсем не лучший выход. Например, если мощность светильников на конце провода 180 ватт, то падение напряжения на проводе составит уже 3.5 вольта, а мощности — 25 ватт. Светильникам останется только 20 вольт, и драйверы некоторых светильников от недостатка напряжения могут войти в нештатный режим работы и начать перегреваться, потребляя гораздо больше заявленной мощности (хотя светодиоды при этом будут выдавать ту же яркость), что только увеличит падения напряжения на проводе. В этой ситуации останется только гадать, что случится раньше — возгорание проводов или выход из строя светильников.

А для трансформаторов на 12 вольт падение напряжения и расход мощности будут ещё в два раза больше.

Единственное правильное решение — увеличить толщину проводника. Как уже было сказано, увеличиваем сечение провода в два раза — примерно в два раза уменьшаем потери на проводах.

У Вас есть вопрос? Спросите консультанта.

Позвоните нам.
Или кликните здесь и задайте свой вопрос — подробный ответ Вы получите очень быстро.
Мы всегда стараемся помочь.

Каталог продукции

Что такое падение напряжения и как его рассчитать

Независимо от того, проектируете ли вы 120-вольтовую электрическую систему для своего дома или 12-вольтовую систему для своего дома на колесах, важно понимать, что такое падение напряжения и как его рассчитать. Правильный расчет падения напряжения в вашей системе поможет вам обезопасить себя и убедиться, что вся ваша электроника работает правильно. Давайте посмотрим поближе!

Содержание

• Что такое падение напряжения?
• Как рассчитать падение напряжения
  • Закон Ома
• Что происходит при падении напряжения?
• Какое допустимое падение напряжения?
• Как исправить падение напряжения?
• Как выбрать размер провода для борьбы с падением напряжения
• Почему в вашей системе важно правильное сечение провода

Что такое падение напряжения?

Несмотря на то, что медные провода являются фантастическими проводниками, они все же имеют небольшое сопротивление. Закон Ома гласит, что напряжение равно силе тока, умноженной на сопротивление (V = I*R). Поэтому небольшое количество напряжения теряется в проводах, когда ток протекает через вашу электрическую систему. Это известно как падение напряжения.

Более сильный ток или провод с более высоким сопротивлением приведут к более высокому падению напряжения.

Как рассчитать падение напряжения

Рассчитать точное падение напряжения в электрической системе очень сложно. Это зависит от сопротивления провода, которое изменяется в зависимости от температуры, длины провода и типа тока (переменный или постоянный), протекающего через систему, и типа нагрузки (индуктивная или резистивная). Однако получить точную оценку довольно просто, и этого достаточно почти во всех приложениях.

Одним из самых простых способов расчета падения напряжения является использование онлайн-калькулятора падения напряжения. Эти калькуляторы позволяют вводить тип материала провода, размер провода, тип тока, длину провода и ток нагрузки. После того, как вы введете всю свою информацию, вам сообщат, сколько напряжения вы потеряете.

Закон Ома

Однако, если вам нравится делать вещи сложным путем или у вас нет под рукой компьютера, вы можете самостоятельно рассчитать падение напряжения и рассчитать близкое приближение. Для этого вы будете использовать закон Ома.

Напряжение = Ток x Сопротивление

Ток в системе будет зависеть от того, какую нагрузку (или нагрузки) вы подключили. Вам нужно будет сложить все токи нагрузки, чтобы получить общий ток системы в амперах.

Сопротивление — это сопротивление провода. Сопротивление провода зависит в основном от диаметра и длины провода. Опять же, это также немного зависит от температуры проволоки, но для большинства применений нет необходимости в такой точности. Большинство таблиц American Wire Gauge (AWG) показывают сопротивление в омах на фут или в омах на метр.

Зная силу тока, тип провода и длину провода, можно рассчитать падение напряжения. Давайте рассмотрим простой пример:

Предположим, у нас есть 24-вольтовая аккумуляторная система с подключенной нагрузкой в ​​два ампера, и мы используем провод калибра 14 длиной 50 футов. Из приведенной выше диаграммы AWG сопротивление медного провода калибра 14 составляет 2,5 Ом на 1000 футов или 0,0025 Ом на фут. Следовательно, 50 футов провода 14 калибра имеют сопротивление 0,125 Ом (50 x 0,0025 = 0,125). Теперь умножьте два ампера на 0,125 Ом, чтобы получить падение напряжения около 0,25 вольт. Это означает, что напряжение на нагрузке будет примерно на 0,25 вольт ниже, чем напряжение на источнике.

Что происходит при падении напряжения?

Когда напряжение в вашей электрической системе падает, вы теряете энергию в виде тепла в проводке. В результате ваши провода нагреваются, а напряжение на ваших устройствах ниже, чем напряжение на источнике. Ни то, ни другое не является серьезной проблемой, если вы можете свести падение к минимуму.

Большинство электронных устройств могут работать в небольшом диапазоне от их номинального напряжения. Например, инвертору на 24 вольта не обязательно нужно ровно 24 вольта. Однако чрезмерное падение напряжения приведет к тому, что ваши устройства перестанут работать или работать со сбоями, и даже могут привести к повреждению. Инвертор, скорее всего, преждевременно выключится под нагрузкой, если это произойдет, даже если батареи не разряжены.

Поскольку потери напряжения в проводах рассеиваются в виде тепла, чрезмерное падение напряжения также является проблемой безопасности. Если ваши провода станут слишком горячими, изоляция может расплавиться и вызвать пожар. Для обеспечения безопасности вашей системы очень важно минимизировать падение напряжения до приемлемого уровня.

Какое допустимое падение напряжения?

Допустимое падение напряжения в системе зависит от устройств в этой системе. Некоторая электроника имеет широкий диапазон рабочих напряжений и очень щадящая. Другие нет. Обратитесь к руководствам по эксплуатации вашей электроники, чтобы определить ваши конкретные требования к напряжению.

Самая большая проблема заключается не в том, что ваши устройства могут не работать, а в безопасности вашей системы и предотвращении пожара. Небольшое падение напряжения не должно быть причиной пожара. Фактически, Национальный электрический кодекс (NEC) рекомендует, чтобы падение напряжения на вашем самом дальнем устройстве составляло менее 5% от источника. Это отличное руководство для работы, которое поможет обеспечить безопасность вашей схемы и правильную функциональность вашей системы.

Как исправить падение напряжения?

Если мы вернемся к тому, как мы рассчитываем падение напряжения, мы увидим несколько способов его уменьшить. Во-первых, уменьшить ток нагрузки в системе. Это, вероятно, не является хорошим долгосрочным решением, но может быть быстрым решением, если у вас нет возможности перемонтировать свою систему. Например, если все работает, и вы подключаете новое устройство, а что-то перестает работать или начинает работать со сбоями, возможно, проблема в падении напряжения. Отключение чего-либо уменьшит падение.

Если вышеописанный сценарий происходит часто, возможно, пришло время искать более постоянное решение. Другим вариантом снижения падения напряжения является уменьшение сопротивления проводки. Есть два способа сделать это: уменьшить длину проволоки или использовать более толстую проволоку. Скорее всего, уменьшение длины не будет вариантом, поэтому оптимальным вариантом будет определение размера вашей проводки.

Как выбрать размер провода для борьбы с падением напряжения

Выбор правильного размера провода имеет решающее значение для борьбы с падением напряжения в вашей системе. Использование таких ресурсов, как калькулятор падения напряжения и схемы проводов AWG, позволит вам принимать разумные решения о том, какой размер провода выбрать. Мы рекомендуем выбрать размер проводки на один или два размера, если вы точно не уверены в своей нагрузке или длине. Всегда лучше иметь немного большую проводку, чем маленькую.

Хороший калькулятор падения напряжения поможет вам определить, какая величина необходима для минимизации падения.

Почему в вашей системе важны правильные сечения проводов

Падение напряжения — это не то, о чем вы думаете каждый день, но это важно понимать, если вы проектируете электрическую систему. Выбор правильного размера и длины провода для вашего приложения имеет важное значение для его оптимальной функциональности и безопасности.

→ Рекомендуемая литература: Какой размер кабеля аккумулятора мне следует использовать?

Обязательно проведите исследование, и если у вас есть какие-либо вопросы или сомнения, обратитесь к экспертам из Battle Born. Мы всегда рады помочь!

Хотите узнать больше об электрических системах и литиевых батареях?

Мы знаем, что строительство или модернизация электрической системы может быть сложной задачей, поэтому мы здесь, чтобы помочь. Наш отдел продаж и обслуживания клиентов из Рено, штат Невада, готов ответить на ваши вопросы по телефону (855) 292-2831!

Кроме того, присоединяйтесь к нам на Facebook, Instagram и YouTube, чтобы узнать больше о том, как системы с литиевыми батареями могут обеспечить ваш образ жизни, увидеть, как другие построили свои системы, и обрести уверенность, чтобы выйти и остаться там.

Присоединяйтесь к нашему списку контактов

Подпишитесь сейчас на новости и обновления на ваш почтовый ящик.

Поделись

Что такое падение напряжения? | IEWC.com

Надежность может быть не осязаемым элементом, который устанавливается рядом с новой печью или подключается к портовому крану, но, тем не менее, это важный «аксессуар», который может означать разницу между сверхурочной работой и потерянным временем; наличие и отсутствие на складе; идеальная подгонка и ремонт. Пометка «ненадежный» может означать крах для бизнеса, независимо от того, что вы производите, устанавливаете или обслуживаете. Вот почему так важно понимать простые, но часто упускаемые из виду проблемы, такие как 9.0043 Падение напряжения в приложениях продукта.

Что такое падение напряжения?

Падение напряжения — это падение напряжения в электрической цепи между источником и нагрузкой. Провода, несущие электричество, имеют внутреннее сопротивление или импеданс протеканию тока. Падение напряжения — это величина потери напряжения в цепи из-за этого импеданса.

Чтобы оборудование работало должным образом, к нему должно подаваться необходимое количество энергии, которая измеряется в ваттах и ​​рассчитывается путем умножения силы тока (ампер) на напряжение (вольт). Двигатели, генераторы, инструменты — все, что работает на электричестве, рассчитано на мощность. Правильное количество энергии позволяет оборудованию соответствовать расчетной номинальной мощности и работать эффективно. Слишком большое или недостаточное количество энергии может привести к неэффективной работе, расточительному использованию энергии и даже к повреждению оборудования. Вот почему понимание расчеты падения напряжения и выбор правильного кабеля для каждого приложения очень важны.

Национальный электротехнический кодекс (NEC) содержит каталог требований к безопасным электрическим установкам и представляет собой основной документ для руководства в Соединенных Штатах. Указания как для обученных специалистов, так и для конечных пользователей, эти нормы закладывают основу для проектирования и проверки электрических установок. Итак, как Кодекс рассматривает проблемы с падением напряжения ? Для параллельных цепей см. NEC (NFPA 70), раздел 215.2(A)(3), сноска 2, и раздел 210.19.(A)(1) сноска 4. В обеих рекомендациях рекомендуется, чтобы размеры проводников от фидеров к жилым помещениям не превышали 3% падения напряжения, а максимальное общее падение напряжения как на фидерах, так и ответвлениях не должно было превышать 5% для «разумной эффективности работы». ».

Кроме того, обращайтесь к NEC (NFPA 70) Раздел 647.4 (D) при работе с чувствительным электронным оборудованием. В нем указано, что падение напряжения на любой ответвленной цепи не должно превышать 1,5%, а суммарное падение напряжения на ответвленной и фидерных проводах не должно превышать 2,5%. Важно отметить, что большая часть производимого сегодня оборудования содержит электронику, которая особенно чувствительна к чрезмерному падению напряжения.

Сила тока, пропускная способность кабеля по электрическому току, также связана с падением напряжения. В Кодексе подчеркивается важность учета падения напряжения при рассмотрении номинальной токовой нагрузки кабеля и необходимость выполнения обоих требований. В разделе 310.15 (A)(1) NEC указано, что в таблицах токов не учитывается падение напряжения.

Как рассчитывается падение напряжения?

Для постоянного тока падение напряжения пропорционально величине протекающего тока и сопротивления провода. В цепях переменного тока также необходимо учитывать общий импеданс и коэффициент мощности (коэффициент потерь мощности). Поскольку сопротивление провода зависит от размера провода, материала и длины провода, важно выбрать правильный размер провода для длины провода, чтобы поддерживать падение напряжения на желаемом уровне.

Используйте следующую таблицу расчета падения напряжения , чтобы упростить расчеты падения напряжения.

Эта таблица упрощает расчет проектного падения напряжения. Например, предположим, что ваш проект включает в себя 100-футовую трассу провода 12/3 SOOW, линейный ток 12 ампер для оборудования, линейную цепь 120 вольт переменного тока, 3 фазы, коэффициент мощности 100%. Согласно расчетной таблице коэффициент равен 3190. Далее умножьте ток x расстояние (футы) x коэффициент: 12 x 100 x 3190 = 3 828 000. Наконец, поместите десятичную дробь перед последними шестью цифрами, и результатом будет потеря вольт или падение напряжения, которое в этом примере равно 3,8 вольт (3,2% от общего напряжения).

Поэтому, чтобы обеспечить надежность ваших продуктов, установок или сервисных обращений, обязательно учитывайте падение напряжения при выборе кабеля. Хотя это в первую очередь неприятная проблема, падение напряжения может повлиять на эффективность оборудования, энергопотребление и привести к потенциальному повреждению чувствительной электроники и других систем. К счастью, этих проблем легко избежать, особенно если вы полагаетесь на нормы и стандарты NEC, относящиеся к падению напряжения: каждый из них дает полезные рекомендации по обеспечению успеха вашего приложения.

Выбрав кабель с правильными характеристиками падения напряжения, вы оптимизируете работу подключенного оборудования, повысите эффективность и предотвратите повреждение оборудования. И это довольно хорошая отдача, как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе.

Диаметр провода	Коэффициент мощности %	90AC Однофазный80	Трехфазный переменный ток	DC
14 AWG	100	5880	5090	5880
	90	5360	4640
	80	4790	4150
	70	4230	3660
	60	3650	3160
12 AWG	100	3690	3190	3690
	90	3380	2930
	80	3030	2620
	70	2680	2320
	60	2320	2010
10 AWG	100	2320	2010	2820
	90	2150	1861
	80	1935	1675
	70	1718	1487
	60	1497	1296
8 AWG	100	1462	1265	1462
	90	1373	1189
	80	1248	1081
	70	1117	969
	60	981	849
6 AWG	100	918	795	918
	90	882	764
	80	812	703
	70	734	636
	60	653	565
4 AWG	100	578	501	578
	90	571	494
	80	533	462
	70	489	423
	60	440	381
2 AWG	100	367	318	363
	90	379	328
	80	361	313
	70	337	292
	60	309	268
1 AWG	100	291	252	288
	90	311	269
	80	299	259
	70	284	246
	60	264	229
1/0 AWG	100	233	202	229
	90	257	222
	80	252	218
	70	241	209
	60	227	106
2/0 AWG	100	187	162	181
	90	213	184
	80	212	183
	70	206	178
	60	196	169
3/0 AWG	100	149	129	144
	90	179	155
	80	181	156
	70	177	153
	60	171	148
4/0 AWG	100	121	104	114
	90	152	131
	80	156	135
	70	155	134
	60	151	131
250 тыс. смил	100	102	89	97
	90	136	117
	80	143	123
	70	143	124
	60	141	122
300 тыс.смил	100	86	75	81
	90	121	104
	80	128	111
	70	131	113
	60	130	113
350 тыс.смил	100	74	64	69
	90	109	95
	80	118	102
	70	122	105
	60	122	106
400 тыс. смил	100	66	57	60
	90	101	88
	80	111	96
	70	115	99
	60	116	101
500 тыс.смил	100	54	47	48
	90	89	78
	80	99	86
	70	105	91
	60	108	93
600 тыс.смил	100	47	41	40
	90	83	72
	80	93	81
	70	99	86
	60	103	89
750 тыс. смил	100	39	34	32
	90	75	65
	80	86	75
	70	93	81
	60	97	84
1000 тыс.смил	100	31	27	24
	90	67	58
	80	79	68
	70	86	75
	60	91	78

Этот ресурс дополняет General Cable

Штаб-квартира General Cable находится в Хайленд-Хайтс, Кентукки, и является мировым лидером в разработке, проектировании, производстве, маркетинге и распространении алюминиевых, медных и оптоволоконных проводов и кабельной продукции для энергетическом, коммуникационном, транспортном, промышленном, строительном и специальном сегментах.