Spannungsabfall für eine Phase: Berechnung und detaillierte Fakten


Dieser Artikel veranschaulicht den Spannungsabfall für eine Phase, seine Berechnung und einige relevante Fragen. Einphasige Zweidrahtsysteme verwenden eine einphasige Versorgung, und ein einzelner AC/DC wird über einen Draht geliefert.

Der Spannungsabfall für eine einphasige elektrische Wechselstromleitung hängt von mehreren Faktoren ab – Länge der Leitung, Leitungswiderstand der Leitung, Phasenwinkel und der Strom, der durch die Leitung fließt, oder der Laststrom. Der Strom und die Impedanz berücksichtigen den Spannungsabfall zwischen zwei Enden der einphasigen Leitung.

Spannungsabfall für einphasige FAQs

Wie berechnet man den Spannungsabfall für eine Phase?

Bei einer einzelnen Phase können wir sowohl an Wechselstrom als auch an Gleichstrom denken. Während die AC-Versorgung sowohl einphasig als auch mehrphasig sein kann, ist die DC-Versorgung immer einphasig. AC- und DC-Einzelphasen haben unterschiedliche Berechnungen des Spannungsabfalls.

We Spannungsabfall berechnen in einem Gleichstrom durch Multiplizieren des Widerstands mit zwei mal Länge × Strom. Für den einphasigen Wechselstromanschluss multiplizieren wir den Sinus und Cosinus des Phasenwinkels jeweils mit der Reaktanz und dem Widerstand des Drahts, addieren sie und multiplizieren die Größe mit zwei mal Länge × Strom.

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Was ist Spannungsabfall für eine Phase?

Der Spannungsabfall für eine Phase ist der Strom multipliziert mit der Impedanz der Verbindung. Gemäß dem National Electrical Code ist der maximale Gesamtspannungsabfall von 5 % für die Standardeffizienz akzeptabel. 

Ein einphasiger Anschluss besteht aus zwei Drähten – einer Phase und einem Neutralleiter. Während der Strom von der Quelle zur Last durch den Phasendraht fließt, sorgt der Neutralleiter für einen Rückweg für den Strom, sodass alles ausgeglichen wird. Der Spannungsabfall für eine Phase tritt auf, wenn der Strom zu fließen beginnt.

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Formel für den einphasigen Spannungsabfall

Das Spannungsabfall Für einphasige Formeln für DC und AC sind-

[Latex]V_{DC} = \frac {2\times I\times L\times R} {1000}[/Latex]

[Latex]V_{1\phi } = \frac {2\times I \left ( R cos\theta + X sin\theta \right )\times L } {1000}[/Latex]

Wobei I = Laststrom, R = Kabelwiderstand, X = Kabelimpedanz, L = Kabellänge und θ = Phasenwinkel (für AC)

Wir können den prozentualen Spannungsabfall finden, indem wir ihn durch die Versorgungsspannung teilen und mit 100 multiplizieren. Der Grund, warum wir die Formeln durch 1,000 teilen, ist, dass typische Impedanzwerte für alle 1,000 Fuß angegeben sind. Auf diese Weise wandeln wir sie in Ohm pro Fuß um. Außerdem multiplizieren wir die Länge mit 2, um die Zwei-Wege-Drahtlänge zu erhalten.

Formel zur Berechnung des 3-Phasen-Spannungsabfalls

Ein dreiphasiges System wird immer von einer Wechselstromversorgung gespeist. Im Gegensatz zu einphasiger Stromversorgung werden bei dreiphasiger Stromversorgung vier Drähte verwendet, von denen drei leitende Drähte sind und einer neutral ist.  

Der Spannungsabfall für ein dreiphasiges System ist

[Latex]V_{3\phi } = \frac { \sqrt{3} \times I \left ( R cos \theta + X sin \theta \right )\times L } {1000}[/Latex], wobei I = Laststrom, R = Leitungswiderstand, X = Leitungsimpedanz, L = Leitungslänge und θ = Phasenwinkel. Die Größe √3 in dieser Formel ergibt sich aus dem Verhältnis der Leiter-Leiter- und Leiter-Erdleiter-Spannungen in einem 3-Phasen-Anschluss.

Dreiphasensystem; „Fortis Alberta 25kV – Lethbridge County, AB“ by Tonglen14 wird darunter genehmigt CC BY 2.0

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Numerisches Problem

Eine einphasige Last wird an eine einphasige 230-V-Zweileiterquelle angeschlossen. Die Last befindet sich 200 Fuß von der Quelle entfernt. Die 230-V-Quelle und die Last werden durch ein zweiadriges Kabel verbunden. Jeder Leiter hat eine Impedanz von (3+0.2 j) pro 1000 ft. Der Leitungsstrom beträgt 8 A. Wie groß ist der prozentuale Spannungsabfall und die Spannung am Lastanschluss?

Die einfache Strichzeichnung des Aufbaus ist unten dargestellt:

Aufgrund der Impedanz R= 3+j0.2 Ohm und I= 8 A kommt es am Ende der Leitung, also auf der Lastseite, zu einem Spannungsabfall. Nennen wir den Spannungsabfall Vd und Lastspannung als VL.

Also Spannungsabfall Vd= Quellspannung - Lastspannung = VS- VL, also vL= VS- Vd

VS= 230 V

Wir wissen, Spannungsabfall für eine Phase = [Latex] \frac { I \times L \times R } {1000} [/Latex]

Also [Latex] V_{d} = \frac{ 8\times 200 \times \left ( 3+ j0.2 \right )} {1000} = 4.8 + j0.32\: V [/Latex] 

Vd= 4.8 V

Wir müssen die Spannung vd mit zwei multiplizieren, da der Strom auch aus dem Neutralleiter fließt.

Also der prozentuale Spannungsabfall [Latex]= \frac{4.8 \times 2} {230} \times 100 = 4.17\: % [/Latex]

Und die Klemmenspannung = (230- 9.6 ) = 220.4 V

Kaushikee Banerjee

Ich bin ein Elektronik-Enthusiast und widme mich derzeit dem Bereich Elektronik und Kommunikation. Mein Interesse liegt in der Erforschung der neuesten Technologien. Ich bin ein begeisterter Lerner und bastle an Open-Source-Elektronik herum. LinkedIn-ID – https://www.linkedin.com/in/kaushikee-banerjee-538321175

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