Spadek napięcia - Voltage drop

Spadek napięcia to spadek potencjału elektrycznego na drodze prądu płynącego w obwodzie elektrycznym . Spadki napięcia w rezystancji wewnętrznej źródła, na przewodach , na stykach i na złączach są niepożądane, ponieważ część dostarczonej energii jest rozpraszana. Spadek napięcia na obciążeniu elektrycznym jest proporcjonalny do mocy dostępnej do przekształcenia w tym obciążeniu na inną użyteczną formę energii.

Na przykład elektryczny ogrzewacz pomieszczeń może mieć rezystancję dziesięciu omów , a zasilające go przewody mogą mieć rezystancję 0,2 oma, czyli około 2% całkowitej rezystancji obwodu. Oznacza to, że około 2% dostarczanego napięcia jest tracone w samym przewodzie. Nadmierny spadek napięcia może spowodować niezadowalające działanie grzejnika oraz przegrzanie przewodów i połączeń.

Krajowe i lokalne przepisy elektryczne mogą określać wytyczne dotyczące maksymalnego dopuszczalnego spadku napięcia w okablowaniu elektrycznym, aby zapewnić sprawność dystrybucji i prawidłowe działanie sprzętu elektrycznego. Maksymalny dopuszczalny spadek napięcia różni się w zależności od kraju. W projektowaniu elektronicznym i przesyle mocy stosuje się różne techniki, aby skompensować wpływ spadku napięcia na długich obwodach lub tam, gdzie poziomy napięcia muszą być dokładnie utrzymywane. Najprostszym sposobem zmniejszenia spadku napięcia jest zwiększenie średnicy przewodnika między źródłem a obciążeniem, co obniża ogólną rezystancję. W systemach dystrybucji energii dana ilość mocy może być przesyłana z mniejszym spadkiem napięcia, jeśli stosuje się wyższe napięcie. Bardziej wyrafinowane techniki wykorzystują elementy aktywne do kompensacji nadmiernego spadku napięcia.

Spadek napięcia w obwodach prądu stałego: rezystancja

Rozważ obwód prądu stałego ze źródłem prądu stałego o napięciu dziewięciu woltów ; trzy rezystory 67 omów , 100 omów i 470 omów; i żarówkę — wszystkie połączone szeregowo . Źródło prądu stałego, przewodniki (przewody), rezystory i żarówka ( obciążenie ) mają rezystancję ; wszystkie w pewnym stopniu wykorzystują i rozpraszają dostarczoną energię. Ich cechy fizyczne określają, ile energii. Na przykład rezystancja przewodu DC zależy od długości przewodu, pola przekroju, rodzaju materiału i temperatury.

Jeśli zmierzone zostanie napięcie między źródłem prądu stałego a pierwszym rezystorem (67 omów), potencjał napięcia na pierwszym rezystorze będzie nieco mniejszy niż dziewięć woltów. Prąd przepływa przez przewodnik (drut) ze źródła prądu stałego do pierwszego rezystora; gdy to nastąpi, część dostarczonej energii jest „tracona” (niedostępna dla obciążenia) ze względu na rezystancję przewodnika. Spadek napięcia występuje zarówno na przewodach zasilających, jak i powrotnych obwodu. Jeśli zmierzy się spadek napięcia na każdym rezystorze, wynik pomiaru będzie wartością znaczącą. To reprezentuje energię zużytą przez rezystor. Im większy rezystor, tym więcej energii zużywa ten rezystor i tym większy spadek napięcia na tym rezystorze.

Prawo Ohma można wykorzystać do weryfikacji spadku napięcia. W obwodzie prądu stałego napięcie jest równe prądowi pomnożonemu przez rezystancję. V = I R . Ponadto prawa obwodu Kirchhoffa stwierdzają, że w dowolnym obwodzie prądu stałego suma spadków napięcia na każdym elemencie obwodu jest równa napięciu zasilania.

Spadek napięcia w obwodach prądu przemiennego: impedancja

W obwodach prądu przemiennego sprzeciw wobec przepływu prądu występuje z powodu rezystancji, podobnie jak w obwodach prądu stałego. Jednak obwody prądu przemiennego zawierają również drugi rodzaj opozycji do przepływu prądu: reaktancję . Suma opozycji do przepływu prądu zarówno z rezystancji, jak i reaktancji nazywana jest impedancją .

Impedancja elektryczna jest zwykle reprezentowana przez zmienną Z i mierzona w omach przy określonej częstotliwości. Impedancja elektryczna jest obliczana jako suma wektorowa rezystancji elektrycznej , reaktancji pojemnościowej i reaktancji indukcyjnej .

Wielkość impedancji w obwodzie prądu przemiennego zależy od częstotliwości prądu przemiennego oraz przepuszczalności magnetycznej przewodników elektrycznych i elementów izolowanych elektrycznie (w tym elementów otaczających), która zmienia się wraz z ich rozmiarem i rozstawem.

Analogicznie do prawa Ohma dla obwodów prądu stałego, impedancję elektryczną można wyrazić wzorem E = I Z . Tak więc spadek napięcia w obwodzie prądu przemiennego jest iloczynem prądu i impedancji obwodu.

Zobacz też

Bibliografia

  1. ^ „Zarchiwizowana kopia” . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2010-03-06 . Źródło 2010-03-06 .CS1 maint: zarchiwizowana kopia jako tytuł ( link )
  • Zasady elektryczne dla branży elektrycznej (Jim Jennesson) wydanie piąte