تحقیق افت ولتاژ


مقدمه 2
استاندارد 3
منظور از افت ولتاژ در شبکه ها چیست ؟ 4
علل افت ولتاژ 4
مشخصات افت ولتاژ 5
آیا می توان افت ولتاژ را صفر کرد ؟ 6
منظور از حد مجاز افت ولتاژ چیست ؟ 6
تعریف حد مجاز افت ولتاژ 6
تعیین میزان روشنایی: 7
اثرات افت ولتاژ 8
افت ولتاژ هنگام راه اندازی موتور 9
افت ولتاژ لحظه ای: 10
افت ولتاژ در سیستم های جریان مستقیم و متناوب 12
حداکثر افت ولتاژ مجاز در شبکه های الکتریکی 12
تعیین افت ولتاژ 14
محاسبه افت ولتاژ در سیستم جریان مستقیم (DC) 14
محاسبه افت ولتاژ در سیستم جریان متناوب سه فاز 16
تعیین مقاومت اهمی کابل (R) و مقاومت القایی کابل (X) 17
برای هادی های مسی و آلومینیومی 18
جمع بندی و نتیجه گیری 19
منابع 20

مقدمه
منظور از افت ولتاژ (به انگلیسی: Voltage drop)، کاهش سطح ولتاژ در عناصر پسیو (بدون منبع) یک مدار الکتریکی است. افت ولتاژهای روی هادیها، اتصال ها، نقاط تماس و مقاومت داخلی منبع، افت ولتاژهایی ناخواسته هستند چرا که موجب کاهش ولتاژ تغذیه می شوند. در مقابل افت ولتاژهای روی بارها و دیگر عناصر الکتریکی و الکترونیکی مفید هستند.
در سیم کشی الکتریکی، دستورالعمل های ملی یا محلی ممکن است محدودیت هایی را برای بیشینه افت ولتاژ مجاز روی هادی های مدار در نظر بگیرند. این دستورالعمل ها تضمین کننده بهینه بودن توزیع انرژی الکتریکی و کارکرد مناسب وسایل الکتریکی هستند.
افت ولتاژ بیش از حد ممکن است موجب عملکرد نامطلوب وسایل الکتریکی شود و نشانگر تلف شدن انرژی روی سیستم سیم کشی می باشد. افت ولتاژ همچنین می تواند باعث آسیب دیدن موتورهای الکتریکی شود.
در لامپ های رشته ای : افت ولتاژ منجر به کاهش نور لامپ و افزایش طیف قرمز آن می شود
در موتورها : افت ولتاژ باعث کاهش گشتاور راه اندازی و گشتاور بیشینه می شود، زیرا گشتاور موتور با مجذور ولتاژ ترمینال آن نسبت مستقیم دارد.
در لامپ های تخلیه : این لامپ ها به افت ولتاژهای کوچک ،خیلی حساس نیستند ولی افت ولتاژهای بیشتر ممکن است به خاموشی آنها منجر گردد.
در دستگاه های الکترونیکی : به افت ولتاژ بسیار حساس اند و به همین خاطر است که در آنها از مدارهای تثبیت کننده استفاده می شود.
در تجهیزات الکترومکانیکی : تجهیزاتی از قبیل کنتاکتورها در صورت کاهش ولتاژ تا یک حد خاص،دیگر درست کار نمی کنند.به عنوان مثال رفتار کنتاکتورها، چنانچه ولتاژ به 85% مقدار نامی برسد عملاً بسیار نامطمئن خواهد بود.
در طراحی مدارهای الکتریکی و انتقال انرژی روش های مختلفی برای جبران سازی تاثیرات افت ولتاژ مدار وجود دارد. از ساده ترین راه های کاهش افت ولتاژ این است که از هادی هایی با قطر بیشتر برای انتقال انرژی استفاده کنیم که موجب کاهش مقاومت بین منبع و بار می شود.
استاندارد
استاندارد IEC60364-5-52 با عنوان تاسیسات الکتریکی ساختمان ها.در بخش 525 این استاندارد آمده است که اگر ملاحظات خاصی در بین نباشد ،افت ولتاژ از نقطه شروع تاسیسات تا محل مصرف باید به کمتر از 4% محدود باشد.منظور از ملاحظات خاص می تواند افت ولتاژ موقت در لحظه راه اندازی موتورها یا کشیده شدن جریان های هجومی و سایر موارد مشابه باشد.از افت ولتاژهای موقتی مثل افت ناشی از ولتاژهای گذرا یا افت ولتاژ هنگام بروز اتصالی در سیستم می توان صرفنظر کرد.
استاندارد IEC60204-1 با عنوان ایمنی ماشین آلات -تجهیزات الکتریکی ماشین‏ها -الزامات کلی.در بخش 5-13 توصیه می کند که افت ولتاژ از نقطه تغذیه تا محل بار نباید در شرایط عادی بیش از 5% ولتاژ نامی شود.
استاندارد IEC60364-7-714 تحت عنوان تاسیسات الکتریکی ساختمان ها -الزامات تاسیسات یا محل های خاص-تاسیسات روشنایی خارجی.در بخش شماره 714-512 آمده است که افت ولتاژ در شرایط عادی نباید از افت ولتاژ در لحظه راه اندازی لامپ ها بیشتر باشد.

منظور از افت ولتاژ در شبکه ها چیست ؟
می دانیم که هرگاه در یک مدار از مقاومت جریان بگذرد در دو سر آن ولتاژی ایجاد می شود که مطابق قانون اهم از حاصل ضرب میزان جریان عبوری از مقاومت در مقدار مقاومت بدست می آید . در شبکه ها علاوه بر مصرف کننده ها که به نوعی مقاومت بحساب می آیند مقاومتهای ناخواسته دیگری هم وجود دارند که سبب کاهش ولتاژ دو سر بار می شوند . مهمترین این مقاومتها همان مقاومتهای سیمهای حامل جریان است . مقاومت سیمها با سطح مقطع آنها نسبت معکوس و با طول آنها نسبت مستقیم دارد به عبارت دیگر با افزایش طول یا کاهش سطح مقطع یا هردو میزان مقاومت سیمها زیاد می شود که همین موضع افت ولتاژ را زیاد می کند .
علل افت ولتاژ
* راه اندازی موتورهای بزرگ و برق­دار کردن بارهای بزرگی که جریان راه اندازی بالایی دارند.
* جریان هجومی ترانسفورماتورها
* بروز انواع اتصال کوتاه در سیستم توزیع رخ می دهد.
که از جمله اثرات سوء آن می­توان به موارد زیر اشاره نمود :
* خاموش شدن لامپ­های خلاء طی 90% کمبود ولتاژ
* ایجاد خطا در کموتاسیون اینورتر درایوهای قدرت
* عملکرد نادرست وسایل تنظیم کننده
* تغییر سرعت و یا توقف موتورها
* خطا در محاسبات کامپیوتری و یا وسایل اندازه­گیری
* افزایش ریپل در منبع تغذیه dc کنترل کننده­های اتوماتیک
* صدور فرمان قطع اشتباه در رله های ac و کنتاکتورها
* افزایش تلفات حرارتی در موتورهای القایی

مشخصات افت ولتاژ
افت ولتاژ معمولاً با مشخصاتی بیان می­شود که مهمترین آنها دامنه افت ولتاژ (و یا دامنه باقیمانده )، مدت زمان افت، شیفت فاز و افت ولتاژ نامتعادل می­باشد.
1. دامنه افت ولتاژ
جهت محاسبه و نشان­دادن تغییرات دامنه افت ولتاژ، روش­های متعددی وجود دارد که عبارتند از:
* محاسبه مقدار موثر ولتاژ در هر سیکل یا نیم سیکل
* نشان­دادن مقدار پیک ولتاژ در هر لحظه
* نشان­دادن مقدار دامنه هارمونیک اصلی در هر لحظه
۲. شیفت فاز حاصل از ولتاژ
در اثر افت ولتاژ نه­تنها دامنه بلکه فاز ولتاژ نیز دچار دگرگونی می­شود زیرا ولتاژ هر شین یک مقدار مختلط می­باشد که در اثر اتصال کوتاه بک نقطه شبکه و تغییر ولتاژ، سایر نقاط شبکه دچار تغییر در فاز و دامنه می­شود­.
۳. زمان رفع افت ولتاژ
این زمان در محدوده چند سیکل تا چند ثانیه می­باشد.
درصورت افزایش افت ولتاژ چه تاثیری در کارکرد مدار و شبکه ایجاد می‏شود؟
ولتاژی که به دو سر مصرف کننده می رسد همان ولتاژ خط است که افت ولتاژ از آن کم شده . هرچقدر افت ولتاژ بیشتر باشد ولتاژی که مصرف کننده می رسد کمتر خواهد بود . برخی دستگاهها در برابر کاهش ولتاژ کار زیاد حساس نیستند . مانند تلویزون یا سایر دستگاهها الکترونیکی . زیرا این دستگاهها در داخل مجهز به مدارات تثبیت کننده ولتاژ هستند که به آن رگولاتور می گویند . اما برخی دیگر به کاهش ولتاژ بسیار حساسند . مثلا موتور ها یه لامپها که نقطه کارشان تغییر می کند و همین امر در راندمان دستگاه تاثیر مستقیم می گذارد . بنابراین در طراحی شبکه باید افت ولتاژ مورد نظر قرار بگیرد .
آیا می توان افت ولتاژ را صفر کرد ؟
در مدارات صفر کردن افت ولتاژ در صورتی ممکن است که مقاومت سیمها را صفر کنیم که این موضوع از نظر عملی امکان پذیر نیست . اما می توان مقدار آن را تا حد مجاز کاهش داد .
منظور از حد مجاز افت ولتاژ چیست ؟
در طراحی دستگاهها مقداری تلورانس برای تغییر ولتاژ بصورت مجاز در نظر می گیرند به این معنی که اگر ولتاژ در این محدوده مجاز تغییر کند دستگاه دچار اختلال نشود . از همین موضوع می توان به منظور تعیین درصد مجاز افت ولتاژ کمک گرفت . در شبکه های بطور کلی مقدار مجاز را 5 درصد ولتاژ کل مدار در ابتدای خط در نظر می گیرند که از این مقدار نیم درصد مربوط به ادارات برق است که نباید بیشتر از این مقدار را افت داشته باشند . یک ونیم درصد در مصارف روشنایی و سه درصد برای مصارف موتوری در نظر می گیرند.
تعریف حد مجاز افت ولتاژ
در طراحی دستگاهها مقداری تلورانس برای تغییر ولتاژ بصورت مجاز در نظر می گیرند به این معنی که اگر ولتاژ در این محدوده مجاز تغییر کند دستگاه دچار اختلال نشود . از همین موضوع می توان به منظور تعیین درصد مجاز افت ولتاژ کمک گرفت . در شبکه های بطور کلی مقدار مجاز را 5 درصد ولتاژ کل مدار در ابتدای خط در نظر می گیرند که از این مقدار نیم درصد مربوط به ادارات برق است که نباید بیشتر از این مقدار را افت داشته باشند . یک ونیم درصد در مصارف روشنایی و سه درصد برای مصارف موتوری در نظر می گیرند . برای کاهش میزان افت ولتاژ یک سیستم باید تا حد امکان مقاطع سیم ها را زیاد انتخاب کرد . البته برای اینکار می باید ابتدا میزان جریان عبوری از سیستم یا همان توان مصرفی را داشت . سپس با در نظر گرفتن طول مسیر سیم کشی و نیز درصد مجاز افت ولتاژ سطح مطع مناسب را انتخاب کرد . ( محاسبه کرد ) که برای اینکار از رابطه زیر استفاده می شود . S=2*L*I/X*DV*V

در رابطه بالا عناصر عبارتند از :
L طول مسیر سیم کشی – I اندازه جریان مصرفی – X اندازه هدایت مخصوص سیم که برای مس 56 و برای آلومینیوم 35 است – DV اندازه در صد مجاز افت ولتاژ می باشد که برای مصارف روشنایی 5/1 – برا ی موتورها 3 و برای پستها 5/0 درصد در نظر گرفته می شود – V هم ولتاژ شبکه می باشد .
براحتی به کمک این رابطه نمره سیم قابل محاسبه است .
البته برای سادگی کار امروزه بیشتر از جداول انتخاب سیم استفاده می شود که باید به یک نکته توجه داشت و آن این که اگر سیمی را از این جداول انتخاب کردید حتما با توجه به فاصله مسیر سیم کشی دصد افت ولتاژ آن را حساب کنید و پس از مقایسه با مقدارمجاز مشخص کنید که انتخابتان صحیح بوده یا خیر .
تعیین میزان روشنایی:
· 20 تا 30 وات بر متر مربع برای مسکونی
· 10 تا 15 وات بر متر مربع برای زیرزمین – انباری
· تا 10 وات بر متر مربع برای حیاط
مقادیر فوق برای استفاده از لامپهای رشته دار معتبر هستند و در مورد لامپهای فلور سنت بعلت راندمان نوری بالا تر 25/0 مقادیر بالا کافیست. تعداد انشعابهای رو شنایی برای هر50 متر مربع بنا یک انشعاب رو شنایی بکار می رود. در اتاقهای نشیمن و غذا خوری معمولاً از لوستر استفاده می شود که لو سترها در مرکزاتاق و بقیه چراغها را طوری قرار می دهند که نور یکنواختی بدست آید. در مواردیکه اتاق یک درب داشته باشد کلید را نزدیک درب ودر صورتیکه دو درب داشته باشد ,از دو کلید نزدیک دو درب استفاده می شود . در راه پله ها و راه روها از کلید تبدیل استفاده می کنند.کلید را در 110 سانتیمتری از کف تمام شده نصب می کنند. کلید باید طوری نصب گرددکه با باز کردن درب در دسترس بوده و بدون وارد شدن در اتاق در دسترس شما باشد.هیچ نقطه ای از دیوارهای اتاق از 2 تا 3متر از نزدیکترین پریز فاصله نداشته باشد.علاوه بر نکات و مطالب گفته شده روشهایی برای محاسبات روشنایی وجود دارد . روش لومن با استفاده از شاخص فضا و روش لومن با استفاده از تقسیم ناحیه ای وهمچنین روشنایی معابر با استفاده از ترسیم نمودارهای ایزوکاندلا.روش استفاده شده در اینجا روش لومن با استفاده از شاخص فضا می باشد که با تغییراتی اندک شرح داده می شود .و جداول مربوطه در ادامه می آید. برای روشن شدن جدول بهتر است با اصطلاحات زیر آشنا شویم.
شار نوری(شدت نور) : مقدار کل نوری را که در تمام جهات از یک منبع نور در هر ثانیه در فضا پخش شود شدت نور گویند و آن را با O نمایش می دهندو واحد آن لومن می باشد .
شدت روشنایی: نسبت مقدار شار نوری که بطور عمودی به سطح مورد نظر می تابد شدت روشنایی گویند وبا E نمایش می دهند و واحد آن لوکس می با شد.
شدت روشنایی مربوط به هر مکان را با جداول مربوطه استخراج می کنند. طریقه محاسبه به این شکل می باشد که ضریب انعکاس سقف- دیوار – کف به ترتیب80% – 50% – 30% که البته برای رنگ روشن می باشد.
اثرات افت ولتاژ
در یک مدار الکتریکی عواملی باعث ولتاژ را بطور ناخواسته کم میکنند که به آن افت ولتاژ می گویند.
افت ولتاژها روی هادی ها، اتصال ها، نقاط تماس و مقاومت داخلی منبع، افت ولتاژهایی ناخواسته هستند.
در سیم کشی الکتریکی، محدودیت هایی برای حداکثر افت ولتاژ مجاز وجود دارد ، یعنی باید در کارکرد مناسب وسایل الکتریکی اختلال بوجود نیاید.
افت ولتاژ بیش از حد ممکن است موجب عملکرد نامطلوب وسایل الکتریکی و آسیب دیدن موتورهای الکتریکی شود.
در لامپ های رشته ای : افت ولتاژ منجر به کاهش نور لامپ و افزایش طیف قرمز آن می شود
در موتورها : افت ولتاژ باعث کاهش گشتاور راه اندازی می شود ،زیرا گشتاور موتور با مجذور ولتاژ آن نسبت مستقیم دارد.
لامپ های تخلیه به افت ولتاژهای کوچک ،خیلی حساس نیستند ولی افت ولتاژهای بیشتر ممکن است به خاموشی آنها منجر گردد.
در دستگاه های الکترونیکی : به افت ولتاژ بسیار حساس اند و به همین خاطر است که در آنها از مدارهای تثبیت کننده استفاده می شود.
در تجهیزاتی از قبیل کنتاکتورها در صورت کاهش ولتاژ تا یک حد خاص،دیگر درست کار نمی کنند.به عنوان مثال رفتار کنتاکتورها ،چنان چه ولتاژ به 85% مقدار نامی برسد عملاً بسیار نامطمئن خواهد بود.
افت ولتاژ هنگام راه اندازی موتور
برای یک پمپ 15آمپر تکفاز که با 150 متر کابل 4*2 مسی از کنتور فاصله دارد، چه ترانسی و با چه ظرفیتی بگذاریم تا نیاز به تغییر کابل نباشد؟
-بهترین محل نصب این ترانس در چه فاصله ای است؟
-آیا هر چقدر هم که کابل ضعیف باشد می توان بدون تغییر کابل با یک ترانس ، افت ولتاژ را جبران کرد؟(مثلا برای مثال بالا اگر 150 متر کابل 2.5*2 مسی باشد اندازه ترانس مناسب چه تغییری می کند؟)
پاسخ:
چنانچه بار موتور مزبور متغیر باشد یا آنکه پس از راه اندازی موتور، بار مکانیکی به آن وارد می شود، اساساً روش مزبور نمی تواند اعمال شود، چون در آن صورت در شرایط بی باری ولتاژ اعمالی به موتور بیش از حد تحملش خواهد شد و ممکن است باعث تخریب موتور شود.
در شرایطی که بار مکانیکی ثابت و همواره به موتور وارد شود نیز، مشکلاتی به شرح زیر در کارکرد عادی موتور وجود خواهد داشت:
کابلهای تغذیه موتورها به نحوی انتخاب می شوند که علاوه بر تحمل جریان عبوری از افت ولتاژ مجاز برخوردار باشند. در شرایط عادی افت ولتاژ 5% و در شرایط راه اندازی افت ولتاژ 15% ملاک انتخاب خواهد بود، که برای ولتاژ 220 ولت، مقادیر مزبور به ترتیب 11 و 33 ولت می باشد.
در شرایط مورد بحث شما، افت ولتاژ در شرایط کارکرد عادی و راه اندازی به ترتیب 21 و 126 ولت خواهد بود. با توجه به فاصله قابل توجه موجود، انتخاب ترانس مناسب برای پاسخگویی به هر دو نیازمندی موتور کار مشکلی است. این بدین معنی است که با استفاده از ترانس افزاینده ولتاژ یا قادر به تامین ولتاژ راه اندازی مجاز برای موتور نخواهیم بود و یا با افزایش بیش از حد ولتاژ، موتور در شرایط عادی با اضافه ولتاژغیر مجاز بکار خود ادامه خواهد داد که در هر دو صورت موتور صدمه خواهد دید.
افت ولتاژ لحظه ای:
یک کاهش ولتاژ لحظه ای که به آن sag نیز گفته میشود عبارت از نقصان سطح ولتاژ درخط نیرو میباشد. وقتی که sag رخ میدهد ولتاژ از سطح معمول خود به مقدار کمتری میرسد و مجدداً به مقدار قبلی برمیگردد. میتوان گفت که این عمل دقیقاً عکس بروز افزایش ولتاژ لحظه ای(surge) میباشد. قابل انتظار است که اکثر منابع تغذیه قادر به تحمل کاهش ولتاژ باشند. توانایی منبع تغذیه در این خصوص بستگی به میزان محدوده مجاز ولتاژ ورودی آن دارد. برای مثال یک منبع تغذیه ممکن است برای ولتاژ ورودی 230 ولت متناوب طراحی شده باشد ولی هر ولتاژی در محدوده 190 تا 260 ولت را تحمل کند.
در اینحالت هر کاهش ولتاژی پایینتر از 190 ولت برای بیش از کثری ازثانیه احتمالاً موجب خاموش شدن و یا اختلال درعملکرد منبع تغذیه خواهد شد.
پدیده افت ولتاژ لحظه ای بشدت فراگیر میباشد و ممکن است به مشکلاتی ختم شود که شما به هیچ وجه نمیتوانید منبع تغذیه را مقصر قلمداد کنید. ممکن است بعضی اوقات این کاهش را با سوسو زدن یا کم نورشدن لامپها ببینید. این پدیده معمولاً زمانهایی که بار زیادی از شبکه گرفته میشود مانند غروب یک روز داغ تابستانی و یا در خلال بروزطوفان که شبکه محلی برق تحت تاثیر خرابیهای مکانیکی در مناطق مجاورقرار میگیرد. با گسترش تقاضای انرژی الکتریکی ومالیاتی که به آن تعلق میگیرد شیوع این پدیده در حال افزایش میباشد. افت ولتاژ لحظه ای میتواند باعث تخریب سیستمهای کامپیوتری شود، در بسیاری حالات این کاهشها تاثیری بدتر از رفتن برق دارند زیرا اگر برق برود، کامپیوتر کاملاً خاموش میشود ولی با افت ولتاژ لحظه ای به کار خود ادامه میدهد ولی با سطح انرژی کمتر و به همین دلیل بعضی از وسایل و تجهیزات درست کار نمیکنند به جای اینکه کاملاً خاموش شوند.
شکل افت ولتاژ سیستم ساده

شکل افت ولتاژ سیستم شعاعی در حالت کلی

افت ولتاژ در سیستم های جریان مستقیم و متناوب
تمام وسایل الکتریکی (دستگاه های عمومی_ صنعتی، ماشین های الکتریکی، سیستم های روشنایی و …) برای کار در ولتاژ مشخص طراحی شده و در همان ولتاژ می تواند کار عادی و نرمال خودش را انجام دهد ( تبدیل انرژی با توجه به مشخصات وسیله) حال اگر ولتاژ از حد مجاز کمتر باشد. راندمان وسیله پایین آمده و در بعضی سیستم ها باعث گرم شدن سیم ها و وسیله می گردد.
و همچنین در شبکه های الکتریکی کاهش ولتاژ باعث محدود شدن توان انتقالی و افزایش تلفات توان انتقالی می گردد. برای مثال: در لامپ های رشته ای (که جریان متناسب با ولتاژ است) افزایش 5% ولتاژ باعث کاهش عمر لامپ به مقدار نصف می گردد و همچنین کاهش 5% ولتاژ بازده نوری را به میزان 20% کم می کند. در موتورهای آسنکرون کاهش ولتاژ باعث افزایش میزان جریان می گردد.
افت ولتاژ، اختلاف ولتاژ بین منبع و مصرف کننده یا اختلاف ولتاژ بین یک نقطه از شبکه الکتریکی و مصرف کننده را می گویند.
افت ولتاژ را با ΔU و ولتاژ منبع را با Ua و ولتاژ دو سر بار را با Ue نشان می دهند، رابطه افت ولتاژ در تمام سیستم ها ( AC، DC تک فاز، AC سه فاز، فشار ضعیف و ….) برابر است با ΔU= Ua _ Ue که این اختلاف ولتاژ نباید از حداکثر افت ولتاژ بیشتر باشد. معمولا حداکثر افت ولتاژ در سیستم های الکتریکی مطابق جدول زیر می باشد.
حداکثر افت ولتاژ مجاز در شبکه های الکتریکی

افت ولتاژ در سیستم های الکتریکی را به درصد (%) بیان می کنند که طبق رابطه ΔU= ΔU/ UN × 100 تعیین می شود.
ولتاژ نامی به ولت می باشد. در سیستم های الکتریکی جدای از تغییرات ایجاد شده در ولتاژ توسط بارهای مختلف (افت ولتاژ ثابت)، افت ولتاژهای کوچک دیگر نیز به هنگام بروز نقص نظیر اتصال کوتاه در لحظه عمل سیستم های حفاظتی وجود دارد.
منحنی زیر مقادیر افت ولتاژهای لحظه ای مجاز و تعداد دفعات تغییرات در واحد زمان را برای بارهای مختلف نشان می دهد.

برای مثال: اگر در هر ساعت تغییرات لحظه ای ولتاژ، 10 بار اتفاق می افتد این تغییرات نباید برای لامپ های رشته ای بیشتر از 1% ولتاژ و برای سیستم های منبع تغذیه عمومی نباید بیشتر از 3% ولتاژ و برای لامپ های فلورسنت نباید بیشتر از 4% ولتاژ باشد.

تعیین افت ولتاژ
در محاسبات افت ولتاژ باید عوامل زیر لحاظ شود.
* نوع هادی (مقاومت _ دما، راکتاس هادی)
* شدت جریان عبوری مدار یا توان انتقالی
* طول مدار (طول مسیر)
* درصد افت ولتاژ مجاز مصرف کننده
* ضریب توان بار
* نوع سیستم الکتریکی (AC ، DC تک فاز یا AC سه فاز)
* محاسبه افت ولتاژ برای مسیرهای کوتاه نیاز نمی باشد و برای مسیرهای طولانی باید انجام شود.
* تا سطح مقطع 16mm2 می توان از راکتاس هادی صرفنظر کرد.
محاسبه افت ولتاژ در سیستم جریان مستقیم (DC)
در جریان مستقیم با توجه به این که فرکانس صفر است ( 0=f) پس راکتاس برابر با صفر خواهد شد.
(XL = 2πfL) و تنها مقاومت اهمی مسیر را باید تعیین نموه و با توجه به رابطه زیر افت ولتاژ را به دست آورد. همچنین طول سیم باید به خاطر رفت و برگشت جریان، در عدد دو ضرب شود تا مقاومت کل کابل به دست آید. افت ولتاژ حاصلضرب مقاومت کل مسیر ضربدر مقدار جریان عبوری از کابل می باشد که با توجه به روابط زیر می توان افت ولتاژ و درصد افت ولتاژ را محاسبه نمود.

ΔU= افت ولتاژ به ولت
ΔU%= درصد افت ولتاژ
UE= ولتاژ دو سر مصرف کننده برحسب ولت
R= مقاومت کل مسیر(کابل ها، هادی، مسیر)
I= شدت جریان عبوری بر حسب آمپر
R'= مقاومت واحد طول کابل بر حسب اهم بر کیلومتر
L= طول مسیر بر حسب کیلومتر (km)
عدد 2: چون در سیستم DC دو مسیر جریان وجود دارد، (مسیر رفت و مسیر برگشت جریان) در نتیجه مقاومت واحد طول در 2L ضرب شده و مقاومت کل مسیر جریان به دست می آید.

محاسبه افت ولتاژ در سیستم جریان متناوب سه فاز

تلفات انتقالی

توان های انتقالی

UL= ولتاژ نامی خط بر حسب ولت
بقیه پارامترها مطابق حالت قبل می باشد.

تعیین مقاومت اهمی کابل (R) و مقاومت القایی کابل (X)
جهت تعیین مقاومت و راکتاس واحد طول باید به نکات زیر دقت کرد.
1_ در سیستم DC و در کابل های با سطح مقطع کمتر از 16mm2 در سیستم های AC، سه فاز و تک فاز، فقط لازم است که مقاومت اهمی واحد طول در دمای عملیاتی در نظر گرفته شود. چون در این حالت R˃˃X می باشد.
2_ تعیین مقاومت و راکتاس واحد طول کابل ها با توجه به نوع کابل، ولتاژ و سطح مقطع آن باتوجه به جداول زیر.
3_ راکتاس القایی واحد طول برای، کابل ها از شکل (مقادیر میانگین برای رئاکتانس القایی در واحد) و شین ها را از شکل ( مقادیر میانگین برای رئاکتانس القایی در واحد طول شین ها) می توان تعیین نمود.
4_ برای هادی های خطوط هوایی مقاومت اهمی واحد طول از جدول (رئاکتانس القایی در واحد طول X) و راکتانس القای واحد طول از جدول (افت ولتاژ کابل ها) به دست می آید.
5_ در صورت عدم دسترسی به منحنی ها و جداول مقاومت اهمی واحد طول را می توان چنین به دست آورد.
برای هادی های مسی و آلومینیومی
R=مقاومت اهمی واحد طول Ω/KM
L= طول کابل به متر
K= هدایت مخصوص 1/ Ω
P= مقاومت مخصوص بر حسب اهم
A: سطح مقطع هادی بر حسب mm2
KCU= هدایت مخصوص مس
KAL = هدایت مخصوص آلومینیوم

جمع بندی و نتیجه گیری
1- بطور خلاصه بهتر است افت ولتاژ از 5درصد بیشتر نشود.
2- در استاندارد IEC60364-5-52 (تاسیسات الکتریکی ساختمان ها.): در بخش 525 این استاندارد آمده است که اگر ملاحظات خاصی در بین نباشد ،افت ولتاژ از نقطه شروع تاسیسات تا محل مصرف باید به کمتر از 4% محدود باشد.منظور از ملاحظات خاص می تواند افت ولتاژ موقت در لحظه راه اندازی موتورها یا کشیده شدن جریان های هجومی و سایر موارد مشابه باشد.از افت ولتاژهای موقتی مثل افت ناشی از ولتاژهای گذرا یا افت ولتاژ هنگام بروز اتصالی در سیستم می توان صرفنظر کرد.
3- در استاندارد IEC60204-1 ( ایمنی ماشین آلات -تجهیزات الکتریکی): در بخش 5-13 توصیه می کند که افت ولتاژ از نقطه تغذیه تا محل بار نباید در شرایط عادی بیش از 5% ولتاژ نامی شود.
4- در استاندارد IEC60364-7-714 (تاسیسات الکتریکی ساختمان ها وملزومات ، تاسیسات روشنایی خارجی): در بخش شماره 714-512 آمده است که افت ولتاژ در شرایط عادی نباید از افت ولتاژ در لحظه راه اندازی لامپ ها بیشتر باشد.

منابع
مشارکت کنندگان ویکی پدیا، "Voltage drop"، ویکی پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ۲۸ اسفند ۸۹).
دستنامه ABB ویرایش 2007 ترجمه شاهرخ شجاعیان شابک 9-54-2537-964-978