Giriş
Gerilim düşümü, bir elektrik devresinde kaynak ile yük arasındaki gerilim azalmasını ifade eder. Elektrik tasarımında kritik bir faktördür, çünkü aşırı gerilim düşümü elektrik ekipmanlarının verimsiz çalışmasına, performansın düşmesine ve potansiyel güvenlik tehlikelerine yol açabilir. Gerilim düşümünün nasıl hesaplanacağını anlamak, elektrik sistemlerinin güvenilirliğini ve verimliliğini sağlamak için önemlidir.
Gerilim Düşümünü Etkileyen Faktörler
Bir elektrik devresinde gerilim düşümünü etkileyen birkaç faktör vardır:
İletken Malzemesi: Farklı malzemeler farklı iletkenlik seviyelerine sahiptir. Bakır ve alüminyum en yaygın iletken malzemeleridir, bakır alüminyumdan daha yüksek iletkenliğe sahiptir.
İletken Boyutu: İletkenin kesit alanı direncini etkiler. Daha büyük iletkenler daha düşük dirence sahiptir, bu da daha az gerilim düşümüne yol açar.
İletken Uzunluğu: İletken ne kadar uzun olursa, direnci o kadar yüksek olur, bu da daha büyük bir gerilim düşümüne yol açar.
Akım Akışı: İletkenden akan akım miktarı doğrudan gerilim düşümünü etkiler. Daha yüksek akımlar gerilim düşümünü artırır.
Sıcaklık: İletkenin sıcaklığı arttıkça, direnci de artar, bu da daha yüksek bir gerilim düşümüne yol açabilir.
Gerilim Düşümü Formülü
Bir iletkendeki gerilim düşümü aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:
Vd = I × RBurada:
Vd = Gerilim düşümü (volt)
I = Akım (amper)
R = İletkenin direnci (ohm)
Pratik uygulamalar için, özellikle AC devrelerinde, formül direncin yanı sıra empedansı (Z) da hesaba katacak şekilde genişletilebilir:
Vd = I × ZBurada:
Z = Empedans (ohm)
Empedans, hem direnç (R) hem de reaktansı (X) içerir:
Z = √(R2 + X2)Örnek Hesaplama
Aşağıdaki parametrelere sahip bir tek fazlı devreyi düşünün:
Akım (I) = 20 A
İletken uzunluğu = 50 m
İletken boyutu = 4 mm² (Bakır)
Gerilim = 230 V
Öncelikle iletkenin direncini belirleyin. Bakır için, 4 mm² bir iletkenin kilometre başına direnci yaklaşık 4.61 ohm'dur.
R = (4.61 × 50) / 1000 = 0.2305 ohmSonra gerilim düşümünü hesaplayın:
Vd = I × R = 20 × 0.2305 = 4.61 voltKabul Edilebilir Gerilim Düşümü
Kabul edilebilir gerilim düşümü uygulamaya ve yerel yönetmeliklere bağlı olarak değişir. Genel olarak, çoğu elektrik tesisatı için toplam gerilim düşümü nominal gerilimin %5'ini geçmemelidir. 230 V sistem için bu şöyle olur:
230 × 0.05 = 11.5 voltÖrnek hesaplamada, gerilim düşümü 4.61 volt, bu kabul edilebilir aralıktadır.
Sonuç
Gerilim düşümünü hesaplamak, verimli ve güvenli elektrik sistemleri tasarlamak için esastır. İletken malzemesi, boyutu, uzunluğu, akım ve sıcaklık gibi faktörleri dikkate alarak mühendisler, gerilim düşümünün kabul edilebilir sınırlar içinde kalmasını sağlayabilirler. Gerilim düşümünü doğru şekilde yönetmek, elektrik ekipmanlarının performansını ve ömrünü korumaya yardımcı olurken, güvenlik standartlarına uyulmasını da sağlar.
Yorumlar