Pokles napětí na vodičích – vzdálenost od transformátoru k lampám nebo pásce

Často dostáváme otázku, zda je možné 12voltové LED žárovky takového a takového výkonu v takovém a takovém množství od transformátoru vzdálit na takovou a takovou vzdálenost?

Obecné doporučení zní vzdálenost by neměla přesáhnout 5 metrů. To je známý fakt.

Ale co když potřebujete více než 5 metrů? Často je kvůli konstrukčním omezením nemožné splnit tak krátkou vzdálenost.

Ztráty drátu jsou podstatou problému

V některých situacích můžete změnit číslo 5 na mnohem větší hodnotu. K tomu potřebujete odhadnout pokles napětí na vodičích.

To způsobuje omezení – samotný drát má vnitřní odpor, a proto „sežere“ část napětí zdroje proudu. A když je drát příliš dlouhý, může se stát, že lampám zůstane tak malá část původního napětí, že se nerozsvítí.

Druhá část problému spočívá v tom, že drát část napětí nejen „sežere“, ale přemění ho na teplo. Kromě toho, že jde jednoduše o hloupé plýtvání elektřinou, představuje také problém s ohněm – drát se může příliš zahřívat.

Abyste si byli jisti, že požadovaných například 15 metrů mezi transformátorem a lampou nezpůsobí potíže, musíte přesně odhadnout, kolik voltů se na těchto 15 metrech ztratí.

Výpočet úbytku napětí na vodiči je velmi jednoduchý. Zpravidla máte k dispozici všechny potřebné údaje: délku vodiče, celkový výkon připojených lamp (pásů), napájecí napětí a průřez vodiče. Stačí dodatečně zjistit elektrický odpor materiálu, ze kterého je drát vyroben.

Vzorec pro výpočet úbytku napětí na vodičích

Je docela snadné odvodit jednoduchý obecný vzorec pro výpočet úbytku napětí, použitelný v každé situaci.

Potřebujeme jen Ohmův zákon R = V = I a vzorec pro vztah mezi elektrickým výkonem, napětím a proudem W = VI.

Abyste mohli odhadnout odpor drátu, musíte znát jeho hodnotu elektrický odpor [Wikipedia] dirigentský materiál.

Po provedení jednoduchých výpočtů získáme následující vzorec, který udává odhad hodnoty poklesu napětí na vodičích:

Úbytek napětí závisí na druhu materiálu drátu, průřezu drátu, jeho délce, výkonu spotřebiče a napětí zdroje. Tento vzorec označuje:

• W — moc ve wattech proudové spotřebiče na konci drátu;
• V — napětí zdroje proudu ve voltechobvykle 12 voltů nebo 24 voltů;
• L – délka drátu v metrech, tj. vzdálenost spotřebitelů od transformátoru;
• S – plocha průřezu drátu v mm²;
• ρ — hodnota elektrického odporu v Ohmech mm²/m, u mědi je to přibližně 0.018 Ohm mm²/m

Vzorec je jednoduchý, ale použitelný pouze v případě, že očekávaný pokles napětí je malý, ne více než několik procent, tzn. když vzdálenost mezi transformátorem a spotřebitelem nepřesahuje 10 metrů a výkon je menší než 10-20 wattů.

V ostatních případech byste měli použít přesnější vzorec:

Nyní, když jsme vypočítali pokles napětí na vodičích, můžeme odhadnout, kolik energie se ztratí – jednoduše vynaložené na zahřívání vodičů. Výslednou hodnotu poklesu napětí musíte vynásobit výkonem aktuálních spotřebičů W a vydělte napětím transformátoru V:

Pokud se tento výkon ukáže jako příliš velký, pak samozřejmě musíte zvýšit tloušťku drátu. Jinak se můžete dostat do různých potíží, včetně požáru.

Závěry

Jak je snadno vidět ze vzorců, čím silnější je drát, tím nižší je pokles napětí.

V tomto případě je pokles napětí nepřímo úměrný ploše průřezu vodiče.

Zdvojnásobení plochy průřezu vodiče přibližně zdvojnásobí úbytek napětí na vodičích

Dalším možným řešením problému může být zvýšení hodnoty napětí zdroje proudu. Pokud to ovšem současní spotřebitelé dovolí.

Úbytek napětí na vodiči lineárně klesá s rostoucím napětím zdroje proudu.

Zdvojnásobení napájecího napětí sníží pokles napětí přibližně na polovinu

Například naše nízkonapěťové žárovky E27 pro 12-24 voltů produkují stejné světlo z 12 i 24 voltů. A v tomto případě má smysl přejít na 24voltový transformátor.

Je také zřejmé, že pro výkonné spotřebitele (asi 100 wattů) budou zapotřebí velmi silné dráty.

příklad

Odhadneme úbytek napětí na měděném drátu o průřezu 1.5 mm² a délce 20 m při 24 voltech a výkonu připojené pásky 50 wattů.

Dosazením těchto hodnot do prvního vzorce dostaneme, že na vodičích se „ztratí“ asi 1 volt a asi 2 watty. V zásadě to není mnoho, ale pokud je možné zvýšit tloušťku drátu, je lepší to udělat.

Napětí zdroje proudu můžete samozřejmě zvýšit zavedením úbytku napětí, ale to není vůbec nejlepší řešení. Pokud je například výkon lamp na konci drátu 180 wattů, pak pokles napětí na drátu bude 3.5 voltu a výkon bude 25 wattů. V lampách zbude pouze 20 voltů a ovladače některých lamp se mohou kvůli nedostatku napětí dostat do abnormálního provozního režimu a začít se přehřívat, spotřebovávat mnohem více, než je deklarovaný výkon (ačkoli LED diody budou stále produkovat stejný jas), což pouze zvýší úbytek napětí na vodiči. V této situaci lze jen hádat, co se stane jako první – požár drátů nebo porucha lamp.

A u 12voltových transformátorů bude úbytek napětí a spotřeba energie dvakrát větší.

Jediným správným řešením je zvětšení tloušťky vodiče. Jak již bylo řečeno, zdvojnásobíme průřez vodiče – snížíme ztráty na vodičích přibližně na polovinu.

Máte dotaz? Zeptejte se poradce.

Zavolejte nám.
Nebo klikněte sem a položte svůj dotaz – velmi rychle dostanete podrobnou odpověď.
Vždy se snažíme pomoci.

Při návrhu elektrického vedení je nutné provést přesné výpočty úbytku napětí v kabelu. Tím se zabrání přílišnému zahřátí povrchu vodičů během provozu. Díky těmto opatřením je možné předejít zkratům a předčasným poruchám domácích spotřebičů.

Vzorec navíc umožňuje správně vybrat průměr průřezu drátu, který je vhodný pro různé typy elektroinstalačních prací. Špatná volba může způsobit poruchu celého systému. Online kalkulace pomáhá usnadnit úkol.

Jak vypočítat ztrátu napětí?

Online kalkulačka vám umožní správně vypočítat potřebné parametry, což dále sníží výskyt různých druhů problémů. Chcete-li nezávisle vypočítat ztrátu elektrického napětí, použijte následující vzorec:

U = (P*ro+Q*xo)*Jmenovité L/U:

• P je činný výkon. Měří se ve W;
• Q – jalový výkon. Jednotka měření var;
• ro – působí jako aktivní odpor (Ohm);
• xo – reaktance (m);
• U nom je jmenovité napětí (V). Je to uvedeno v technickém listu zařízení.

Podle pravidel pro navrhování elektrických instalací (PUE) se za přijatelnou normu pro možné odchylky napětí považuje:

• v silových obvodech nesmí být vyšší než +/- 6 %;
• v obytném prostoru a mimo něj až +/- 5 %;
• u výrobních podniků od +/- 5 % do -2 %.

Ztráty elektrického napětí z instalace transformátoru do obytného prostoru by neměly překročit +/- 10 %.

Během procesu návrhu se doporučuje, aby zatížení na třífázovém vedení bylo rovnoměrné. Přípustná norma je 0,5 kV. Při montážních pracích musí být elektromotory připojeny k lineárním vodičům. Osvětlovací čára bude mezi fází a neutrálem. V důsledku toho je zatížení správně rozděleno mezi vodiče.

Při výpočtu ztráty napětí v kabelu se za základ berou dané hodnoty proudu nebo výkonu. Na prodlouženém elektrickém vedení se bere v úvahu indukční reaktance.

Jak snížit ztráty?

Jedním ze způsobů, jak snížit ztrátu napětí ve vodiči, je zvětšení jeho průřezu. Kromě toho se doporučuje snížit jeho délku a vzdálenost od cílového bodu. V některých případech nelze tyto metody z technických důvodů vždy použít. Ve většině případů umožňuje snížení odporu normalizaci provozu linky.

Hlavní nevýhodou velkého průřezu kabelu jsou značné náklady na materiál při používání. To je důvod, proč správný výpočet a výběr požadovaného průměru umožňuje zbavit se tohoto problému. Online kalkulačka se používá pro projekty s vedením vysokého napětí. Zde program pomáhá správně vypočítat přesné parametry pro elektrický obvod.

Hlavní příčiny ztráty napětí

Velké ztráty elektrického napětí vznikají v důsledku nadměrné ztráty energie. V důsledku toho se povrch kabelu velmi zahřívá, což způsobuje deformaci izolační vrstvy. Tento jev je běžný na vedení vysokého napětí, kde dochází k velkým zátěžím.

Nejčastěji jsou na dlouhých elektrických vedeních pozorovány výrazné ztráty. Při provozu jsou navíc velké finanční náklady na elektřinu.

Tabulka ztrát napětí po délce kabelu

Použijte další online kalkulačky:

• Výpočet hmotnosti elektrického kabelu
• Online výpočet proudu v obvodu
• Převod wattů na ampéry
• Výpočet induktoru
• Online výpočet průřezu kabelu