علت افت ولتاژ چیست (همه چیز در مورد افت ولتاژ بدانید)
منظور از افت ولتاژ چیست؟ افت ولتاژ برق به کاهش ولتاژ از مقدار استاندارد سیستم برقی یا شبکه برق می‌گویند که به دلایل مختلفی اتفاق می‌افتد. افت ولتاژ زمانی رخ می‌دهد که سیستم یا شبکه از بار بیش از ظرفیت استفاده می‌کند. از دلایل دیگر می‌توان به کاهش تولید برق، عیب در تجهیزات یا سیم‌های برق یا اتصال غیر صحیح به شبکه برق اشاره کرد چون منجر به مشکلاتی مانند افزایش تلفات در تجهیزات الکتریکی، افزایش حرارت در سیستم یا قطعی در عملکرد تجهیزات الکتریکی می‌شود. برای فهمیدن علت افت ولتاژ برق، در ادامه مقاله همراه ما باشید.
علت افت ولتاژ برق چیست؟
افت ولتاژ برق به کاهش ولتاژ در طول یک مدار الکتریکی اشاره دارد که عوامل زیادی دارد.
علت افت ولتاژ برق، دلایل مختلفی دارد. از مهمترین آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
افت ولتاژ کابل در مسافت:
با بلند شدن طول کابل‌ها، مقاومت الکتریکی آنها نیز افزایش یافته و باعث افت ولتاژ در طول مسافت می‌شود. افت ولتاژ به دلیل اثر Ohm’s Law رخ داده و با توجه به جریان و مقاومت، توانی که در اثر مقاومت تولید دن باعث افت ولتاژ می‌شود. عوامل دیگری همچون انواع کابل برق، ترکیب مواد سازنده و شرایط محیطی نیز می‌توانند در افت ولتاژ تاثیر گذار باشند. برای مثال، در مواجهه با شرایط آب و هوایی خاص مانند دمای بسیار بالا یا پایین، عمر و عملکرد کابل‌ها تحت تأثیر قرار گرفته و منجر به افت ولتاژ می‌شود.
افت ولتاز به دلیل بار بالا:
علت افت ولتاژ برق شهر در ساعات اوج مصرف، به دلیل بار بالا و استفاده بیش از حد از ظرفیت سیستم رخ می‌دهد. در ساعات پربار، مصرف برق به طور قابل توجهی افزایش یافته و اگر ظرفیت تولید و توزیع برق به اندازه کافی نباشد، منجر به افت ولتاژ می‌شود. عوامل دیگری مانند مشکلات فنی در تجهیزات یا شبکه برق، کاهش تولید برق در نیروگاه‌ها به دلیل مسائل فنی یا محدودیت‌های سوختی یا اتصال غیر صحیح به شبکه برق نیز در ساعات اوج مصرف تاثیر گذار هستند.
افت ولتاژ به دلیل مشکلات فنی در تجهیزات یا شبکه برق:
خرابی‌ها یا مشکلات فنی در ترانسفورماتورها، سوئیچ‌ها و سایر تجهیزات شبکه برق باعث افت ولتاژ می‌شود.
افت ولتاژ کاهش تولید برق در نیروگاه‌ها:
مسائل فنی یا محدودیت‌های سوختی منجر به کاهش تولید برق در نیروگاه‌ها شده و در نتیجه به افت ولتاژ در شبکه توزیع برق منجر می‌شود.
افت ولتاژ اتصال غیر صحیح به شبکه برق:
اتصال نادرست یا ناپایدار به شبکه برق نیز عاملی برای افت ولتاژ است.
سیم‌های بی‌کیفیت؛ دلیل افت ولتاژ
همانطور که می‌دانیم، جریان برق از طریق سیم‌ها منتقل می‌شود. اما آیا همه سیم‌ها به یک اندازه کارآمد هستند؟ خیر. کیفیت سیم‌ها نقش بسیار مهمی در انتقال جریان برق ایفا می‌کند.
سیم‌های با کیفیت بالا، رسانایی الکتریکی بسیار خوبی دارند. یعنی الکترون‌ها به راحتی می‌توانند در آنها حرکت کنند و انرژی الکتریکی را به دستگاه‌های مختلف برسانند. اما سیم‌های بی‌کیفیت، مقاومت الکتریکی بالایی دارند. این مقاومت مانند یک سد در برابر جریان برق عمل می‌کند و باعث می‌شود بخشی از انرژی الکتریکی در مسیر سیم‌ها هدر برود. این هدر رفت انرژی الکتریکی به شکل افت ولتاژ خود را نشان می‌دهد.
چرا سیم‌های مسی بهتر هستند؟
مس یکی از بهترین رساناهای الکتریکی است. به همین دلیل، سیم‌های مسی مقاومت الکتریکی بسیار کمی دارند و افت ولتاژ در آنها ناچیز است. از طرف دیگر، سیم‌های آلومینیومی مقاومت الکتریکی بیشتری نسبت به سیم‌های مسی دارند و در نتیجه، افت ولتاژ در آنها بیشتر است.
خوردگی سیم‌ها از دلایل اصلی افت ولتاژ
یکی از دلایل اصلی افت ولتاژ در ساختمان‌های قدیمی، به ویژه در سیستم‌های سیم‌کشی فرسوده، خوردگی سیم‌ها است. با گذشت زمان، سیم‌ها در معرض رطوبت، حرارت و عوامل شیمیایی قرار می‌گیرند که باعث خوردگی و کاهش سطح مقطع آنها می‌شود. این کاهش سطح مقطع، مقاومت الکتریکی سیم را افزایش داده و در نتیجه، جریان الکتریکی با سختی بیشتری از آن عبور می‌کند.
نتیجه این اتفاق، افت ولتاژ در مدار و کاهش کارایی تجهیزات برقی است. علاوه بر این، خوردگی شدید سیم‌ها می‌تواند منجر به ایجاد اتصالات کوتاه و در نهایت، آتش‌سوزی شود. بنابراین، بررسی دوره‌ای سیم‌کشی ساختمان و تعویض سیم‌های فرسوده، یکی از اقدامات مهم برای پیشگیری از افت ولتاژ و حوادث احتمالی است.
سیم نازک، افت ولتاژ برق
تصور کنید جریان برق مثل آبیه که توی لوله حرکت می‌کنه. حالا این لوله رو به جای لوله آب، سیم برق تصور کن. اگه لوله خیلی باریک باشه، آب با سختی زیادی توش حرکت می‌کنه و ممکنه حتی لوله رو ترکونده. همین اتفاق برای سیم هم می‌افته.
وقتی قطر سیم برق کم باشه، انگار یه لوله باریک داریم که جریان برق باید از توش رد بشه. این باعث میشه که جریان برق با مقاومت بیشتری مواجه بشه و به سختی بتونه حرکت کنه. این مقاومت باعث میشه که بخشی از انرژی برق هدر بره و ولتاژ برق کم بشه. این رو می‌گن افت ولتاژ.
جبران افت ولتاژ با خازن
همانطور که در مطالب بالا اشاره شد افت ولتاژ به خاطر مشکلات مختلفی اتفاق بیفتد. استفاده از خازن‌ها یک روش معمول برای جبران افت ولتاژ است. خازن‌ها از انرژی الکتریکی به شکل الکتریکی ذخیره کرده و آن را با سرعت بسیار زیادی تخلیه می‌کنند. وقتی ولتاژ در شبکه برق کاهش می‌یابد، خازن‌ها انرژی الکتریکی خود را تخلیه می‌کنند تا ولتاژ را جبران کرده و از ایجاد مشکلات بیشتر جلوگیری کنند.
به جبران افت ولتاژ با خازن، “جبران فعال ولتاژ” نیز شناخته می‌شود. البته به کار گیری خازن‌ها باید با دقت انجام شود، زیرا عوارض جانبی مانند افزایش جریان، افزایش دما و حتی ایجاد نوسانات ولتاژ دیگر را به همراه خواهد داشت. برای استفاده موثر از خازن‌ها، نیاز به طراحی و محاسبات دقیق است تا اثرات جانبی کاهش یابند.
رفع افت ولتاژ برق
برای رفع افت ولتاژ برق، می‌توان از روش‌ها و تکنولوژی‌های مختلفی استفاده کرد که شامل موارد زیر می‌شود:
بهبود شبکه برق:
به‌روزرسانی و بهبود زیرساخت‌های شبکه برق مانند تعویض خطوط فرسوده، افزایش ظرفیت ترانسفورماتورها و استفاده از تجهیزات جدید و تاثیرگذار است. این اقدامات می‌توانند بهبود عملکرد شبکه و جلوگیری از کاهش افت ولتاژ کمک کنند.
استفاده از تجهیزات و تکنولوژی‌های جبران افت ولتاژ:
مانند خازن‌ها که قبلاً ذکر شد، از تکنولوژی‌های دیگری مانند UPS (منبع تغذیه بدون وقفه) نیز می‌توان استفاده کرد. تجهیزاتی مانند خازن و UPS معمولاً انرژی الکتریکی را ذخیره کرده و در مواقع نیاز، ولتاژ پایدار را فراهم می‌کنند. همچنین به کمک سیستم ارتینگ می‌توانید رفع افت ولتاژ را انجام دهید.
مدیریت بار:
با مدیریت و تنظیم بهینه بارهای مختلف در شبکه، از افت ولتاژ جلوگیری می‌کنند. به عنوان مثال، با به‌کارگیری سیستم‌های هوشمند مدیریت بار، می‌توان بارها را به طور دقیق کنترل کرد و از افت ولتاژ در زمان‌های پرباری جلوگیری کرد.
استفاده از ژنراتورهای پشتیبانی:
در صورت قطعی برق یا افت ولتاژ شدید، استفاده از ژنراتورهای پشتیبانی، به عنوان یک راه حل فوری موقت برای حلوگیری از قطعی برق و آسیب به تجهیزات پیشنهاد می شود.
برای پیشگیری از افت ولتاژ در شبکه های توزیع برق، باید با روش‌ها و تکنولوژی‌های به روز آشنا بود. چون در اکثر مواقع از روش‌های دکر شده به صورت ترکیبی استفاده می‌کنند تا از افت ولتاژ جلوگیری کرده و عملکرد شبکه برق بهبود یابد.
علت افت ولتاژ موتور برق
در مناطقی که برق رسانی شهری محدودیت دارد، معمولاً از موتوربرق استفاده می‌کنند که گاهی با افت ولتاژ روبرو می‌شود. علت افت ولتاژ موتور برق چیست؟
مقاومت در خطوط تغذیه:
همانند شبکه‌های توزیع عمومی، مقاومت در خطوط تغذیه باعث افت ولتاژ در موتورهای برق شده و به دلیل طولانی بودن خطوط یا مقاومت بالای آن رخ می‌دهد.
بار بالا:
زمانی که موتور تحت فشار قرار گرفته و بار زیادی تحمل می‌کند، باعث افت ولتاژ می‌شود. بار اضافی به دلیل استارت موتورها، تغییرات سریع در بار ایجاد می‌شود.
کاهش تغذیه برق:
هرگونه کاهش در تامین برق منجر به افت ولتاژ در موتورهای برق شده و به دلیل مشکلات در شبکه برق، خرابی تجهیزات یا مشکلات دیگر است.
مشکلات در موتور:
مشکلات فنی در خود موتور نیز باعث افت ولتاژ شده و شامل مشکلات در سیم‌ها، سیستم‌های تقویت ولتاژ یا سایر قسمت‌های موتور است.
برای حل تمامی مشکلات موتور برقی، معمولاً از روش‌هایی مانند بهبود شبکه برق، استفاده از تجهیزات با کیفیت‌تر و مراقبت دقیق از موتورها پیشنهاد می‌شود.
در زمان افت ولتاژ چه کارهایی باید انجام دهیم؟
افت ولتاژ می‌تواند منجر به مشکلات متعددی در سیستم‌های الکتریکی شود، از جمله کاهش کارایی تجهیزات، آسیب به دستگاه‌ها و حتی ایجاد خطر آتش‌سوزی. بنابراین، تشخیص و رفع این مشکل بسیار مهم است. در ادامه به برخی از اقداماتی که می‌توان در زمان افت ولتاژ انجام داد، اشاره می‌کنیم:
۱. شناسایی علت افت ولتاژ:
بررسی اتصالات: اطمینان حاصل کنید که اتصالات سیم‌ها و کابل‌ها محکم و ایمن باشند. اتصالات سست می‌توانند باعث افزایش مقاومت الکتریکی و در نتیجه افت ولتاژ شوند.
بررسی بارگذاری: بررسی کنید که آیا بارگذاری روی مدار بیش از حد مجاز است یا خیر. بارگذاری بیش از حد می‌تواند باعث افت ولتاژ شود.
بررسی سیم‌کشی: سیم‌کشی را از نظر وجود هرگونه آسیب، خوردگی یا اتصالات نامناسب بررسی کنید.
بررسی تجهیزات: تجهیزات الکتریکی را از نظر هرگونه نقص یا خرابی بررسی کنید.
۲. اندازه‌گیری ولتاژ:
استفاده از ولت‌متر: با استفاده از یک ولت‌متر، ولتاژ را در نقاط مختلف مدار اندازه‌گیری کنید تا محل دقیق افت ولتاژ را شناسایی کنید.
۳. رفع مشکل:
تعمیر یا تعویض اتصالات: اتصالات سست یا آسیب‌دیده را تعمیر یا تعویض کنید.
کاهش بارگذاری: اگر بارگذاری بیش از حد علت مشکل است، برخی از بارها را از مدار خارج کنید.
تعمیر یا تعویض سیم‌کشی: سیم‌های آسیب‌دیده یا فرسوده را تعمیر یا تعویض کنید.
تعمیر یا تعویض تجهیزات معیوب: تجهیزات معیوب را تعمیر یا تعویض کنید.
افزایش سایز سیم: در مواردی که افت ولتاژ به دلیل کوچک بودن سایز سیم باشد، می‌توان با تعویض سیم با سایز بزرگتر، این مشکل را برطرف کرد.
۴. جلوگیری از تکرار مشکل:
نگهداری منظم: انجام بازرسی‌های دوره‌ای از سیستم الکتریکی می‌تواند به شناسایی مشکلات بالقوه قبل از بروز آنها کمک کند.
استفاده از تجهیزات با کیفیت: استفاده از تجهیزات الکتریکی با کیفیت بالا و استاندارد می‌تواند از بروز مشکلات ناشی از خرابی تجهیزات جلوگیری کند.
طراحی مناسب سیستم: طراحی مناسب سیستم الکتریکی با در نظر گرفتن بارگذاری و طول سیم‌ها می‌تواند از بروز افت ولتاژ جلوگیری کند.
علائم افت ولتاژ برق در ساختمان
افت ولتاژ می‌تواند به دلایل مختلفی از جمله مشکلات سیم‌کشی، بارگذاری بیش از حد و یا نوسانات برق رخ دهد. این مشکل می‌تواند عملکرد دستگاه‌های برقی را مختل کرده و حتی به آنها آسیب برساند. در ادامه به برخی از علائم رایج افت ولتاژ در ساختمان اشاره می‌کنیم:
کاهش روشنایی لامپ‌ها: یکی از اولین و بارزترین علائم افت ولتاژ، کاهش روشنایی لامپ‌ها است. لامپ‌ها به جای نور سفید، نور زرد یا نارنجی‌تری از خود ساطع می‌کنند.
کاهش سرعت عملکرد دستگاه‌های برقی: دستگاه‌های برقی مانند کامپیوتر، تلویزیون و یخچال با سرعت کمتری کار می‌کنند و ممکن است به طور ناگهانی خاموش و روشن شوند.
گرم شدن بیش از حد سیم‌ها و پریزها: افت ولتاژ باعث افزایش جریان در سیم‌ها شده و در نتیجه آنها گرم می‌شوند. در موارد شدید، این گرما می‌تواند منجر به ذوب شدن عایق سیم‌ها و ایجاد خطر آتش‌سوزی شود.
عملکرد نامناسب موتورهای الکتریکی: موتورهای الکتریکی مانند موتور کولر، پمپ آب و ماشین لباسشویی به دلیل افت ولتاژ، با مشکلاتی مانند کاهش قدرت، افزایش صدا و گرم شدن بیش از حد مواجه می‌شوند.
عملکرد نادرست تجهیزات الکترونیکی حساس: تجهیزات الکترونیکی حساس مانند کامپیوترها و تجهیزات پزشکی به نوسانات ولتاژ بسیار حساس هستند و افت ولتاژ می‌تواند باعث خرابی آنها شود.
عملکرد نامناسب لوازم خانگی: لوازم خانگی مانند اتو، سشوار و مایکروویو ممکن است به دلیل افت ولتاژ به درستی کار نکنند یا به طور کامل خاموش شوند.
بوی سوختگی: در موارد شدید، افت ولتاژ می‌تواند باعث ایجاد جرقه و سوختن عایق سیم‌ها شود که با بوی سوختگی همراه است.
نوسانات برق: در برخی موارد، افت ولتاژ با نوسانات برق همراه است که می‌تواند باعث روشن و خاموش شدن ناگهانی چراغ‌ها و دستگاه‌های برقی شود.
توجه: اگر با علائم افت ولتاژ در ساختمان خود مواجه شدید، بهتر است هرچه سریع‌تر برای رفع مشکل به یک متخصص برق مراجعه کنید.
یک مثال از بررسی افت ولتاژ
تغییرات لحظه‌ای ولتاژ یا همان افت ولتاژ، که به صورت نوسانات کوتاه مدت ولتاژ رخ می‌دهند، باید در محدوده مشخصی باشند تا به تجهیزات الکتریکی آسیب نرسانند. به عنوان مثال، اگر در هر ساعت ۱۰ بار تغییر ولتاژ لحظه‌ای رخ دهد، این تغییرات نباید از مقادیر زیر تجاوز کنند:
لامپ‌های رشته‌ای: حداکثر ۱% ولتاژ نامی
سیستم‌های منبع تغذیه عمومی: حداکثر ۳% ولتاژ نامی
لامپ‌های فلورسنت: حداکثر ۴% ولتاژ نامی
این محدودیت‌ها برای جلوگیری از سوسو زدن لامپ‌ها، عملکرد نادرست تجهیزات الکترونیکی و کاهش عمر مفید آنها تعیین شده‌اند.
عوامل مؤثر در محاسبات افت ولتاژ:
محاسبه دقیق افت ولتاژ نیازمند در نظر گرفتن عوامل متعددی است که در زیر به آنها اشاره می‌شود:
مشخصات هادی:
نوع هادی (جنس): جنس هادی (مس، آلومینیوم و…) بر مقاومت الکتریکی آن تأثیر مستقیم دارد. مس رسانایی بهتری نسبت به آلومینیوم دارد و در نتیجه افت ولتاژ کمتری ایجاد می‌کند.
مقاومت هادی: مقاومت الکتریکی هادی با طول آن رابطه مستقیم و با سطح مقطع آن رابطه معکوس دارد.
دما: دمای هادی نیز بر مقاومت آن مؤثر است. با افزایش دما، مقاومت هادی افزایش می‌یابد.
راکتانس هادی: راکتانس هادی در مدارهای AC ناشی از اثرات القایی و خازنی است. در کابل‌های با سطح مقطع کوچک (تا ۱۶ میلی‌متر مربع)، معمولاً می‌توان از راکتانس صرف نظر کرد، اما در کابل‌های با سطح مقطع بزرگتر باید در محاسبات لحاظ شود.
جریان عبوری یا توان انتقالی: میزان جریان عبوری از هادی یا توان الکتریکی که از آن منتقل می‌شود، تأثیر مستقیم بر افت ولتاژ دارد. با افزایش جریان یا توان، افت ولتاژ نیز افزایش می‌یابد.
طول مدار (مسیر): طول مسیر عبور جریان الکتریکی عامل مهمی در افت ولتاژ است. هرچه طول مسیر بیشتر باشد، افت ولتاژ نیز بیشتر خواهد بود. به همین دلیل، محاسبه افت ولتاژ برای مسیرهای کوتاه معمولاً ضروری نیست، اما برای مسیرهای طولانی حتماً باید انجام شود.
درصد افت ولتاژ مجاز مصرف‌کننده: هر وسیله الکتریکی دارای حداکثر افت ولتاژ مجاز است که نباید از آن تجاوز کرد. این مقدار معمولاً توسط سازنده دستگاه مشخص می‌شود و در استانداردهای مربوطه نیز ذکر شده است.
ضریب توان بار (cosφ): در مدارهای AC، ضریب توان بار نشان‌دهنده نسبت توان اکتیو به توان ظاهری است. ضریب توان پایین باعث افزایش جریان و در نتیجه افزایش افت ولتاژ می‌شود.
نوع سیستم الکتریکی: نوع سیستم الکتریکی (AC تک فاز، AC سه فاز یا DC) در فرمول محاسبه افت ولتاژ تأثیر دارد. فرمول‌های مختلفی برای هر نوع سیستم وجود دارد که در پاسخ قبلی به آنها اشاره شد.
محاسبه افت ولتاژ برای مسیرهای کوتاه: همانطور که اشاره شد، برای مسیرهای کوتاه معمولاً نیازی به محاسبه دقیق افت ولتاژ نیست، زیرا مقدار آن معمولاً ناچیز است. اما برای مسیرهای طولانی، محاسبه دقیق افت ولتاژ ضروری است تا از عملکرد صحیح تجهیزات و ایمنی سیستم اطمینان حاصل شود.
صرف نظر از راکتانس تا سطح مقطع ۱۶ میلی‌متر مربع: در کابل‌های با سطح مقطع حداکثر ۱۶ میلی‌متر مربع، مقدار راکتانس نسبت به مقاومت بسیار کوچک است و می‌توان از آن در محاسبات افت ولتاژ صرف نظر کرد. این امر محاسبات را ساده‌تر می‌کند.
با در نظر گرفتن این عوامل و استفاده از فرمول‌های مناسب و جداول مشخصات کابل، می‌توان افت ولتاژ را به طور دقیق محاسبه و از عملکرد صحیح و ایمن سیستم الکتریکی اطمینان حاصل کرد.
فرمول افت ولتاژ چیست؟
فرمول افت ولتاژ بسته به نوع مدار (DC یا AC) و شرایط آن متفاوت است. در اینجا به بررسی فرمول‌های اصلی و عوامل مؤثر در آنها می‌پردازیم:
۱. مدارهای DC (جریان مستقیم):
ساده‌ترین فرمول برای محاسبه افت ولتاژ در مدارهای DC به صورت زیر است:
ΔV = I × R
که در آن:
ΔV: افت ولتاژ (بر حسب ولت)
I: جریان عبوری از مدار (بر حسب آمپر)
R: مقاومت مدار (بر حسب اهم)
این فرمول بیان می‌کند که افت ولتاژ مستقیماً با جریان و مقاومت مدار متناسب است. یعنی هرچه جریان یا مقاومت بیشتر باشد، افت ولتاژ نیز بیشتر خواهد بود. اگر طول سیم (L) و مقاومت ویژه سیم (ρ) و سطح مقطع سیم (A) را داشته باشیم، می‌توانیم مقاومت (R) را به صورت زیر محاسبه کنیم:
R = ρ × (L / A)
که در آن:
ρ: مقاومت ویژه ماده رسانا (اهم-متر) (برای مس حدود ۱.۶۸ × ۱۰<sup>-۸</sup> اهم-متر و برای آلومینیوم حدود ۲.۸۲ × ۱۰<sup>-۸</sup> اهم-متر است)
L: طول سیم (متر)
A: سطح مقطع سیم (متر مربع)
با جایگذاری این فرمول در فرمول اصلی افت ولتاژ، فرمول کامل‌تر به دست می‌آید:
ΔV = I × ρ × (L / A)
۲. مدارهای AC (جریان متناوب):
محاسبه افت ولتاژ در مدارهای AC پیچیده‌تر است زیرا علاوه بر مقاومت، باید راکتانس (X) مدار را نیز در نظر گرفت. راکتانس ناشی از اثرات القایی و خازنی در مدار است.
مدارهای AC تک فاز:
ΔV = I × Z = I × √(R² + X²)
یا به صورت دقیق‌تر با در نظر گرفتن ضریب توان (cosφ):
ΔV = (I × L × (R × cosφ + X × sinφ)) / ۱۰۰۰
که در آن:
Z: امپدانس مدار (بر حسب اهم)
X: راکتانس مدار (بر حسب اهم)
cosφ: ضریب توان (نسبت توان واقعی به توان ظاهری)
L: طول کابل (متر)
R: مقاومت کابل در واحد طول (اهم بر کیلومتر)
X: راکتانس کابل در واحد طول (اهم بر کیلومتر)
مدارهای AC سه فاز:
ΔV = √۳ × I × Z = √۳ × I × √(R² + X²)
یا به صورت دقیق‌تر با در نظر گرفتن ضریب توان (cosφ):
ΔV = (√۳ × I × L × (R × cosφ + X × sinφ)) / ۱۰۰۰
در این فرمول‌ها، راکتانس (X) معمولاً از جداول مشخصات کابل یا با استفاده از فرمول‌های پیچیده‌تر محاسبه می‌شود. در کابل‌های با سطح مقطع کوچک (معمولاً تا ۱۶ میلی‌متر مربع)، می‌توان از راکتانس صرف نظر کرد و محاسبات را ساده‌تر کرد.
عوامل مؤثر در افت ولتاژ به طور خلاصه:
به طور خلاصه، عوامل زیر در افت ولتاژ مؤثرند:
- جریان (I): با افزایش جریان، افت ولتاژ افزایش می‌یابد.
- مقاومت (R): با افزایش مقاومت، افت ولتاژ افزایش می‌یابد. مقاومت به جنس، طول و سطح مقطع سیم بستگی دارد.
- طول سیم (L): با افزایش طول سیم، افت ولتاژ افزایش می‌یابد.
- سطح مقطع سیم (A): با افزایش سطح مقطع سیم، مقاومت کاهش یافته و در نتیجه افت ولتاژ کاهش می‌یابد.
- راکتانس (X) (در مدارهای AC): وجود راکتانس باعث افزایش امپدانس و در نتیجه افزایش افت ولتاژ می‌شود.
- ضریب توان (cosφ) (در مدارهای AC): ضریب توان پایین باعث افزایش جریان و در نتیجه افزایش افت ولتاژ می‌شود.
مثال هایی از فرمول افت ولتاژ
برای درک بهتر، به چند مثال ساده اشاره می‌کنیم:
مثال ۱ افت ولتاژ (مدار DC):
یک سیم مسی به طول ۱۰۰ متر و سطح مقطع ۲.۵ میلی‌متر مربع، جریان ۱۰ آمپر را عبور می‌دهد. افت ولتاژ را محاسبه کنید.
ρ (مس) = ۱.۶۸ × ۱۰<sup>-۸</sup> اهم-متر
L = ۱۰۰ متر
A = ۲.۵ میلی‌متر مربع = ۲.۵ × ۱۰<sup>-۶</sup> متر مربع
I = ۱۰ آمپر
ابتدا مقاومت را محاسبه می‌کنیم:
R = (۱.۶۸ × ۱۰<sup>-۸</sup>) × (۱۰۰ / ۲.۵ × ۱۰<sup>-۶</sup>) = ۰.۶۷۲ اهم
سپس افت ولتاژ را محاسبه می‌کنیم:
ΔV = ۱۰ × ۰.۶۷۲ = ۶.۷۲ ولت
مثال ۲ (مدار AC تک فاز – ساده شده):
یک مدار AC تک فاز با جریان ۲۰ آمپر و امپدانس ۰.۵ اهم داریم. افت ولتاژ را محاسبه کنید.
ΔV = ۲۰ × ۰.۵ = ۱۰ ولت
توجه داشته باشید که این مثال بسیار ساده شده است و در عمل باید راکتانس و ضریب توان نیز در نظر گرفته شوند.
مثال ۲: مدار DC (روشنایی یک لامپ با باتری) برای افت ولتاژ
فرض کنید می‌خواهیم یک لامپ ۱۲ ولت DC را با استفاده از یک باتری ۱۲ ولت روشن کنیم. سیم مسی مورد استفاده، ۱۰ متر طول و سطح مقطع ۱.۵ میلی‌متر مربع دارد و جریان عبوری از مدار ۲ آمپر است. می‌خواهیم افت ولتاژ در سیم را محاسبه کنیم.
ρ (مس) = ۱.۶۸ × ۱۰<sup>-۸</sup> اهم-متر
L = ۱۰ متر
A = ۱.۵ میلی‌متر مربع = ۱.۵ × ۱۰<sup>-۶</sup> متر مربع
I = ۲ آمپر
ابتدا مقاومت سیم را محاسبه می‌کنیم:
R = ρ × (L / A) = (۱.۶۸ × ۱۰<sup>-۸</sup>) × (۱۰ / ۱.۵ × ۱۰<sup>-۶</sup>) = ۰.۱۱۲ اهم
حالا افت ولتاژ را محاسبه می‌کنیم:
ΔV = I × R = ۲ × ۰.۱۱۲ = ۰.۲۲۴ ولت
نتیجه: افت ولتاژ در سیم ۰.۲۲۴ ولت است. یعنی به جای ۱۲ ولت، حدود ۱۱.۷۷۶ ولت به لامپ می‌رسد. این مقدار افت ولتاژ معمولاً قابل قبول است و تأثیر چندانی بر نور لامپ نخواهد داشت.
مثال ۲: مدار DC (تغذیه یک موتور کوچک)
فرض کنید یک موتور کوچک DC با جریان ۵ آمپر را با استفاده از یک منبع تغذیه ۲۴ ولت DC تغذیه می‌کنیم. طول سیم مورد استفاده ۲۰ متر و سطح مقطع آن ۲.۵ میلی‌متر مربع است. افت ولتاژ را محاسبه کنید.
ρ (مس) = ۱.۶۸ × ۱۰<sup>-۸</sup> اهم-متر
L = ۲۰ متر
A = ۲.۵ میلی‌متر مربع = ۲.۵ × ۱۰<sup>-۶</sup> متر مربع
I = ۵ آمپر
ابتدا مقاومت سیم را محاسبه می‌کنیم:
R = ρ × (L / A) = (۱.۶۸ × ۱۰<sup>-۸</sup>) × (۲۰ / ۲.۵ × ۱۰<sup>-۶</sup>) = ۰.۱۳۴۴ اهم
حالا افت ولتاژ را محاسبه می‌کنیم:
ΔV = I × R = ۵ × ۰.۱۳۴۴ = ۰.۶۷۲ ولت
نتیجه: افت ولتاژ در سیم ۰.۶۷۲ ولت است. یعنی به جای ۲۴ ولت، حدود ۲۳.۳۲۸ ولت به موتور می‌رسد. در برخی موارد، این مقدار افت ولتاژ می‌تواند بر عملکرد موتور تأثیر بگذارد.
افت ولتاژ خروجی منبع تغذیه سوئیچینگ
افت ولتاژ خروجی در منابع تغذیه سوئیچینگ یکی از مشکلات رایج است که می‌تواند دلایل مختلفی داشته باشد. این مشکل به این معنی است که ولتاژ خروجی منبع تغذیه کمتر از مقدار نامی آن است. برای مثال، اگر یک منبع تغذیه سوئیچینگ ۱۲ ولت باشد، ممکن است به جای ۱۲ ولت، ولتاژی کمتر مانند ۱۰ یا ۱۱ ولت در خروجی داشته باشد.
ویدئو تست عملی تاثیر کاهش ولتاژ بر روی بوبین کنتاکتور (لغزش)
کلام آخر درمورد منظور از افت ولتاژ چیست؟
در این مقاله سعی کردیم با زبان ساده توضیح دهیم که منظور از افت ولتاژ چیست؟ همچنین روش‌های موثر برای جلوگیری از افت ولتاژ برق را ارائه دادیم. افت ولتاژ باعث خرابی تجهیزات برگی در منازل مخصوصاً در واحدهای صنعتی و تولیدی می‌شود. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره پیگیری افت ولتاژ برق بهتر است به سایت‌های معتبر مراجعه کرده و مستقیماً با کارشناسان در ارتباط باشید تا آنها دستگاه‌ها و روش‌های ایده‌آلی را برای شما معرفی کنند.
