Gerilim düşümü nedir
Her iletkenin direnci vardır. Akım aktığında besleme geriliminin bir bölümü, onu kablo boyunca itmek için harcanır; yükteki gerilim kaynaktakinden düşük olur. Kayıp üç şeyle orantılıdır: iletkenin kilometre başına direnci, güzergahın uzunluğu ve akım. Güzergahı iki katına çıkarın düşüm iki katına çıkar; daha büyük bir iletkenle direnci yarıya indirin, düşüm yarıya iner.
Aşırı gerilim düşümü gerçek sorun yaratır. Motorlar yavaş kalkar ve sıcak çalışır, aydınlatma kısılır, elektronik ekipman düşük gerilimde atar ve güneş santrallerinde enerji kabloda ısı olarak kaybolur. Tesisat kuralları ve proje şartnameleri bu yüzden bir üst sınır koyar; genellikle nominal gerilimin yüzdesi olarak, devre başına ya da kaynaktan en uzak yüke kadar tüm tesisat için. Kullanılacak sınır geçerli kurallardan veya proje mühendisinden gelir; bu yazı yöntemi açıklar, sınırı değil.
Temel hesap
Bir DC devresinde veya tek fazlı AC devresinde akım bir iletkenden gider, öbüründen döner; iletken uzunluğu güzergahın iki katıdır. Basit bir dirençli kestirim:
- DC veya tek faz: gerilim düşümü = 2 x güzergah uzunluğu (km) x direnç (ohm/km) x akım.
- Dengeli üç faz: hatlar arası gerilim düşümü = 1,732 x güzergah uzunluğu (km) x direnç (ohm/km) x akım.
Bunlar reaktansı ve güç katsayısını yok sayar; ikisi büyük AC kablolar için önemlidir. Tek bir sıcaklıktaki direnci kullanırlar. Kesit ve uzunluğun etkisini görmeye yeterler; bu yazının amacı da budur. Doğru tasarım, iletkenin işletme sıcaklığında, geçerli tesisat kurallarının mV/amper/metre tablolarını veya tam empedans yöntemini kullanır.
Direnç değerleri IEC 60228'den veya kablo veri föyünden gelir. Bakır Sınıf 2 için bunlar 20 °C'de 2,5 mm2 için 7,41, 4 mm2 için 4,61, 6 mm2 için 3,08, 10 mm2 için 1,83 ve 16 mm2 için 1,15 ohm/km'dir. İşletme sıcaklığında direnç daha yüksektir: XLPE'nin 90 °C sınırına yakın çalışan bir bakır iletken, 20 °C'ye göre kabaca dörtte bir daha fazla dirence sahiptir; tasarım hesapları sıcak değeri kullanır.
Akım anması olmadan işletilmiş bir karşılaştırma
Akım anmalarını devre dışı tutmak için tablo, gerilim düşümünü yük akımının her amperi başına ifade eder. Devrenizin tasarım akımıyla çarpın, volt cinsinden düşümü alın; yüzde için nominal gerilime bölün. Güzergah 100 m tek fazdır, yani 200 m iletken; 20 °C direnç değerleriyle.
| Kesit | Direnç, ohm/km | Çevrim direnci, ohm | Amper başına kayıp volt |
|---|---|---|---|
| 2,5 mm2 | 7,41 | 1,482 | yaklaşık 1,48 V |
| 4 mm2 | 4,61 | 0,922 | yaklaşık 0,92 V |
| 6 mm2 | 3,08 | 0,616 | yaklaşık 0,62 V |
| 10 mm2 | 1,83 | 0,366 | yaklaşık 0,37 V |
| 16 mm2 | 1,15 | 0,230 | yaklaşık 0,23 V |
Önemli olan örüntüdür: her kesit adımı kaybı kabaca üçte birden beşte ikiye kadar keser. 100 m bir güzergahta 2,5 mm2'den 6 mm2'ye geçmek düşümü yarının iyice altına indirir. 20 m bir güzergahta aynı devre beşte bir kadar kaybeder ve küçük kesit kabul edilebilir olabilir. Aynı yükü taşıyan iki devrenin neden çok farklı kablolarla bitebileceği budur.
Aynı aritmetik üç fazlı besleyiciler için de işler. Bakır 4x25 mm2 ile 200 m bir güzergah, 0,727 ohm/km'lik referans AG yapısıyla, 1,732 x 0,2 x 0,727; yani 20 °C'de faz akımının amperi başına hatlar arasında yaklaşık 0,25 V verir. Ona güvenmeden önce veri föyündeki sıcak dirençle ve reaktansla karşılaştırın; mühendis de nihai tasarımda tam olarak bunu yapacaktır.
Gerilim düşümünün yönettiği yerler
Gerilim düşümü birkaç tekrar eden durumda kesiti koyar:
- Güneş DC dizileri ve besleyiciler: akımlar ölçülüdür ama saha boyu hatlar uzundur ve kaybedilen her volt enerjidir. güneş PV kabloları sayfasındaki referans H1Z2Z2-K 1x4 mm2 kablo kalaylı Sınıf 5'te en çok 5,09 ohm/km; 6 mm2 ise 3,39 ohm/km'dir. 50 m bir güzergahta 4 mm2 kablo 20 °C'de amper başına yaklaşık 0,51 V, 6 mm2 yaklaşık 0,34 V kaybeder.
- Yan binalar, pompalar ve sokak aydınlatması: alçak gerilimde uzun tek devreler.
- Motor devreleri: kalkış akımı işletme akımının birkaç katıdır; kalkıştaki düşüm sınır durum olabilir.
- Alçak gerilim DC sistemleri: 12, 24 veya 48 V'ta bir-iki volt düşüm büyük bir yüzdedir.
- Alüminyum besleyiciler: alüminyum 95 mm2, bakır 95 mm2'deki 0,193'e karşı 0,320 ohm/km'dir; alüminyum tasarım kesit yukarı çekilmek zorundadır; bakınız bakır ve alüminyum yazısı.
Gerilim düşümü ve satın alma kararı
Gerilim düşümü, kablo kesiti seçimi yöntemindeki kontrollerden biridir; akım kapasitesi ve kısa devre dayanımıyla birlikte. En büyük sonuç kesiti koyar. Alıcı için üç pratik sonuç vardır.
Birincisi, gerilim düşümü için seçilen büyük kesit aşırı boyut değildir; o güzergah için doğru kesittir ve uzun bir hatta bakır tasarrufu için kesit düşürmeyi öneren tedarikçiden gerilim düşümü hesabını göstermesi istenmelidir. İkincisi, gerilim düşümü gerçek iletken direncine bağlıdır; iletken IEC 60228 sınırını karşılamalıdır. Eksik kesitli bir iletken ısıyla birlikte gerilim düşümü de ekler; direnç testinin önemli olmasının bir nedeni daha. Üçüncüsü, uzun bir hatta büyük iletkenin ek maliyeti, yılların işletmesinde kaybedilen enerjiye göre çoğunlukla mütevazıdır; tasarımda proje mühendisi bunu tartar.
Bakır bir enerji kablosunun maliyetinin çoğunu oluşturur ve 21 Ekim 2026'da LME üç aylık bakır ton başına yaklaşık 14.315 ABD dolarındayken alıcıların tasarruf araması anlaşılır bir şeydir. Doğru yer tasarım girdilerindedir; hesaptan sonra kesit kırpmak değil. Kesitler teyit edildiğinde teklif formu devre başına kesit ve uzunluk alır; tüm yöntemi kablo kesitlendirme rehberi açıklar.