Pada halaman ini
Susut voltan ialah perbezaan antara voltan pada sumber dan voltan yang tersedia pada beban semasa arus mengalir. Bagi litar DC dua wayar, gunakan 2LIR bila L ialah panjang sehala dan R ialah rintangan satu konduktor bagi setiap unit panjang. Untuk AC fasa tunggal, sertakan rintangan, reaktans, dan faktor kuasa. Untuk litar tiga fasa seimbang, gantikan faktor tersebut 2 dengan punca kuasa dua (3).
| Litar | Formula susut voltan keadaan mantap | Voltan yang digunakan untuk peratusan susut |
|---|---|---|
| DC dua dawai | Delta V = 2 x L x I x R |
Voltan sistem DC |
| AC fasa tunggal dua dawai | Delta V = 2 x L x I x (R x cos phi + X x sin phi) |
Voltan talian-ke-talian atau talian-ke-neutral litar, mengikut mana yang berkenaan |
| AC tiga fasa seimbang | Delta V_LL = sqrt(3) x L x I x (R x cos phi + X x sin phi) |
Voltan talian-ke-talian |
Kemudian kira:
Susutan voltan (%) = 100 x Delta V / voltan litar nominal
Formula-formula ini hanya sah apabila unitnya sepadan. Jika R dan X berada dalam ohm per kilometer, masukkan L dalam kilometer. Jika ia berada dalam ohm per 1,000 kaki, masukkan panjang sehala sebagai pecahan daripada 1,000 kaki.
Ungkapan AC yang ditunjukkan di sini menggunakan bentuk anggaran biasa untuk tertinggal faktor kuasa beban. Litar faktor kuasa mendahului boleh mengubah tanda bagi sebutan reaktif; gunakan model fasor yang berkenaan dan bukannya menyalin formula beban tertinggal tanpa perubahan.
Untuk hasil awal yang pantas, gunakan Kalkulator Susut Voltan VIOX. Kaedah manual di bawah menunjukkan maksud input kalkulator dan bila kajian kejuruteraan yang lebih terperinci diperlukan.
Pemboleh ubah dan Unit
| Simbol | Maknanya | Gunakannya dengan betul |
|---|---|---|
Delta V |
Susut voltan yang dikira, dalam volt | Bandingkan ia dengan voltan pada asas litar yang sama |
L |
Panjang laluan sehala | Jangan gandakannya sebelum menggunakan formula yang sudah mengandungi 2 |
saya |
Arus beban, dalam ampere | Gunakan arus dalam segmen yang sedang dikira |
R |
Rintangan pengalir AC atau DC bagi setiap unit panjang | Gunakan data untuk bahan pengalir, saiz, binaan, dan suhu operasi yang berkaitan |
X |
Reaktans pengalir bagi setiap unit panjang | Gunakan data kabel atau pemasangan untuk susunan pengalir sebenar |
cos phi |
Faktor kuasa sesaran | Jangan gantikan kecekapan atau jumlah herotan harmonik |
sin phi |
sqrt(1 - cos^2 phi) untuk beban ketinggalan sinusoidal yang diandaikan |
Ia mewakili komponen reaktif dalam formula AC anggaran; faktor kuasa mendahului memerlukan konvensyen tanda yang betul |
Konvensyen panjang satu hala adalah punca paling biasa bagi ralat pengiraan. Litar DC dua wayar atau fasa tunggal mempunyai konduktor keluar dan konduktor balik, jadi formula mendarabkan panjang satu hala dengan 2. Pengiraan tiga fasa seimbang menggunakan hubungan fasa antara konduktor, yang menghasilkan punca kuasa dua (3) faktor sebaliknya.
Jika jadual kabel sudah memberikan rintangan gelung, jangan darab dengan 2 lagi. Sahkan sama ada nilai yang diterbitkan adalah bagi setiap konduktor, setiap pasangan, setiap kilometer, atau setiap 1,000 kaki sebelum mengira.
Mengapa Rintangan Sahaja Tidak Sentiasa Mencukupi
Bagi litar DC yang bersifat rintangan tulen, susut voltan mengikut hukum Ohm:
Delta V = I x R_loop
Bagi litar AC, galangan konduktor mempunyai kedua-dua rintangan dan reaktans. Penghampiran keadaan mantap yang biasa ialah:
Delta V = I x (R x cos phi + X x sin phi) x faktor fasa-dan-panjang
The R cos phi istilah mewakili komponen sefasa. Istilah X sin phi mengambil kira komponen voltan yang dikaitkan dengan reaktans pengalir dan faktor kuasa beban. Seattle Public Utilities membentangkan anggaran ini dan menggunakan faktor 2 untuk litar fasa tunggal dan kira-kira 1.73 untuk litar tiga fasa dalam panduan pengiraan reka bentuk sistem elektrik.
Bagi litar yang pendek, menggunakan pengalir kecil, dan mempunyai faktor kuasa hampir satu, pengiraan rintangan sahaja mungkin mencukupi untuk penyaringan. Bagi penyalur yang panjang, pengalir besar, beban faktor kuasa rendah, pengalir selari, atau susunan pengalir yang luar biasa, gunakan data rintangan dan reaktans AC yang disahkan dan bukannya membuat andaian X = 0.
Contoh Susut Voltan DC
Andaikan beban 48 V DC mempunyai input reka bentuk berikut:
- arus beban:
20 A; - panjang kabel sehala:
30 m = 0.030 km; - rintangan satu konduktor pada keadaan operasi yang dipilih:
3.08 ohm/km; - konduktor keluar dan balik yang sama.
Kira susut voltan gelung:
Delta V = 2 x L x I x R
Delta V = 2 x 0.030 km x 20 A x 3.08 ohm/km
Delta V = 3.696 VKira peratusannya:
Susut voltan (%) = 100 x 3.696 V / 48 V
Susut voltan = 7.70%Beban akan menerima kira-kira:
48.0 V - 3.696 V = 44.304 VHasil ini tidak membuktikan secara automatik bahawa konduktor tersebut tidak boleh diterima. Bandingkannya dengan julat input yang dibenarkan bagi beban, kriteria susut voltan projek, ampacity konduktor, had terminal, dan peraturan pemasangan yang terpakai. Jika susut voltan terlalu tinggi, perubahan reka bentuk yang mungkin termasuk konduktor yang lebih besar, laluan yang lebih pendek, arus yang lebih rendah, atau voltan agihan yang lebih tinggi di mana sistem membenarkannya.
Contoh Susut Voltan AC Fasa Tunggal
Andaikan litar fasa tunggal 230 V mempunyai:
- arus:
16 A; - panjang satu hala:
40 m = 0.040 km; - rintangan AC:
4.61 ohm/km; - reaktans:
0.08 ohm/km; - faktor kuasa:
0.90; sin phi = sqrt(1 - 0.90^2) = 0.436.
Gunakan rumus fasa tunggal:
Delta V = 2 x L x I x (R x cos phi + X x sin phi)
Delta V = 2 x 0.040 x 16 x (4.61 x 0.90 + 0.08 x 0.436)
Delta V = 5.36 VKemudian:
Susut voltan (%) = 100 x 5.36 / 230
Susut voltan = 2.33%Voltan hujung penerima adalah lebih kurang 224.64 V, sebelum menambah sebarang sumber hulu, pengubah, penyuap, sambungan, atau susut voltan sesentuh.
Contoh Susut Voltan Tiga Fasa
Andaikan beban tiga fasa 400 V yang seimbang mempunyai:
- arus talian:
63 A; - panjang laluan sehala:
80 m = 0.080 km; - rintangan AC bagi setiap pengalir fasa:
0.727 ohm/km; - reaktans:
0.08 ohm/km; - faktor kuasa:
0.85; sin phi = sqrt(1 - 0.85^2) = 0.527.
Gunakan formula tiga fasa seimbang:
Delta V_LL = sqrt(3) x L x I x (R x cos phi + X x sin phi)
Delta V_LL = 1.732 x 0.080 x 63 x (0.727 x 0.85 + 0.08 x 0.527)
Delta V_LL = 5.76 VPeratusan susut voltan talian-ke-talian ialah:
Susut voltan (%) = 100 x 5.76 / 400
Susut voltan = 1.44%Anggaran voltan talian-ke-talian di hujung penerima ialah 394.24 V.
Tiga contoh ini menggunakan nilai hipotesis yang diisytiharkan R dan X supaya pengiraan aritmetik boleh disemak. Bagi projek sebenar, gantikannya dengan data konduktor yang sesuai dengan pembinaan kabel, suhu operasi, frekuensi, laluan, dan susunan pemasangan.
Kira Litar Berbilang Segmen Secara Berasingan
Jangan gunakan arus beban akhir pada keseluruhan laluan apabila beban bercabang di sepanjang penyuap. Kira setiap segmen menggunakan arus yang sebenarnya mengalir melalui segmen tersebut, kemudian tambahkan susut voltan.
Bagi litar jejarian tiga segmen:
Delta V_total = Delta V_segment_1 + Delta V_segment_2 + Delta V_segment_3Sebagai contoh, jika penyuap dari sumber ke panel membawa 60 A, bahagian seterusnya membawa 35 A, dan cabang terakhir membawa 12 A, setiap segmen mesti menggunakan panjang, arus, rintangan, reaktans, dan faktor kuasa masing-masing. Prinsip yang sama terpakai apabila saiz konduktor berubah antara penyuap dan litar cabang.
Kaedah segmen ini juga mencegah ralat biasa: mengira hanya cabang terakhir sambil mengabaikan voltan yang telah hilang dalam transformer, penyuap, busway, peranti perlindungan, terminal, atau konduktor hulu. Sertakan elemen hanya apabila anda mempunyai impedans yang boleh dipertahankan atau susutan yang diukur untuknya.
Gunakan Aliran Kerja Pengiraan Ini
- Kenal pasti topologi litar. Pilih DC dua wayar, AC fasa tunggal dua wayar, atau AC tiga fasa seimbang. Jangan gunakan formula seimbang untuk litar yang tidak seimbang secara material.
- Tetapkan asas voltan. Untuk keputusan tiga fasa seimbang, gunakan voltan talian-ke-talian semasa mengira peratusan susut voltan. Bagi cawangan fasa-ke-neutral, gunakan voltan fasa-ke-neutral dan model litar yang berkenaan.
- Ukur panjang laluan sehala. Ikuti laluan konduktor, bukan jarak garis lurus antara peralatan.
- Tentukan arus reka bentuk mengikut segmen. Gunakan arus beban yang dijangkakan untuk keadaan operasi yang sedang diperiksa. Keadaan permulaan, pengecasan, atau keadaan transien lain memerlukan kajiannya yang tersendiri.
- Dapatkan data konduktor yang serasi. Gunakan nilai rintangan dan reaktans dengan unit yang sama serta suhu, bahan, pembinaan, dan susunan pemasangan yang sesuai.
- Kira volt dan peratusan. Pastikan semua unit kelihatan, kemudian kira voltan hujung penerima.
- Bandingkan dengan had yang betul. Semak kod yang diguna pakai, spesifikasi projek, julat input peralatan, dan keperluan prestasi. Tiada peratusan susut voltan tunggal yang universal untuk setiap litar.
- Sahkan reka bentuk yang lengkap. Ampasiti, pembetulan suhu, pengumpulan, terminal, penyelarasan peranti perlindungan, prestasi gelung kerosakan, dan susut voltan adalah pemeriksaan yang berasingan.
Ralat Lazim Yang Mengubah Jawapan
| ralat | Mengapa keputusan tersebut salah | Pendekatan yang betul |
|---|---|---|
| Menggandakan panjang gelung yang diukur | The 2 faktor digunakan dua kali |
Gunakan panjang sehala dengan formula dua wayar piawai, atau gunakan rintangan gelung tanpa faktor lain bagi 2 |
| Menggunakan rintangan DC untuk setiap penyuap AC | Ia mengabaikan kesan rintangan AC dan reaktans | Gunakan data kabel atau pengilang yang sesuai dengan pemasangan AC |
| Mengabaikan suhu konduktor | Rintangan meningkat apabila pengalir menjadi panas | Gunakan rintangan pada keadaan operasi yang berkaitan atau gunakan pembetulan yang didokumenkan |
| Membahagikan susut voltan tiga fasa dengan voltan fasa ke neutral | Asas peratusan tidak sepadan dengan hasil talian ke talian | Bahagikan Delta V_LL dengan voltan nominal talian ke talian |
| Melayan susut voltan sebagai ampacity | Pengalir dengan susut rendah masih boleh menjadi tidak sesuai dari segi terma, dan sebaliknya | Sahkan ampacity dan susut voltan secara bebas |
| Menggunakan satu arus pada penyuap teragih | Segmen hulu dan hilir membawa arus yang berbeza | Kira setiap segmen dan jumlahkan susut voltan tersebut |
| Menggunakan arus keadaan mantap untuk permulaan motor | Arus permulaan dan galangan sumber boleh mendominasi susut voltan sementara | Lakukan kajian permulaan motor atau voltan dinamik |
Apabila Rumus Ringkas Tidak Mencukupi
Gunakan model litar yang lebih lengkap atau kajian kejuruteraan apabila sistem merangkumi:
- beban tiga fasa yang tidak seimbang secara material;
- arus neutral yang signifikan atau harmonik triplen;
- beban tak linear di mana faktor kuasa anjakan tidak menggambarkan bentuk gelombang dengan secukupnya;
- permulaan motor, pengujaan pengubah, atau peristiwa transien lain;
- pengalir selari atau geometri pengalir yang kompleks;
- penyuap panjang di mana impedans sumber, pengubah, dan sambungan menjejaskan voltan terminal secara material;
- penjanaan teragih di mana kebimbangan mungkin melibatkan kenaikan voltan dan bukannya susut voltan di bahagian beban;
- beban kritikal keselamatan dengan julat voltan kendalian yang sempit.
The Panduan kehilangan talian VIOX menjelaskan hubungan berasingan antara arus, rintangan, dan kehilangan kuasa sebenar. Kejatuhan voltan dan kehilangan kuasa adalah berkaitan, tetapi ia tidak boleh ditukar ganti: kejatuhan voltan melibatkan perbezaan voltan yang dilihat oleh beban, manakala kehilangan kuasa sebenar pengalir adalah terutamanya I^2R.
Untuk pemilihan kabel dalam aplikasi panel kawalan, teruskan dengan panduan saiz kabel, penurunan kadaran, kejatuhan voltan, dan trunking IEC. Jika anda perlu menyelaraskan penetapan pengalir metrik dan Amerika Utara sebelum menyemak data pengeluar, gunakan panduan penukaran saiz kabel AWG kepada mm2.
Had susut voltan bergantung pada peraturan yang terpakai
IEC 60364-5-52:2009+A1:2024 meliputi pemilihan dan pemasangan sistem pendawaian voltan rendah; Fasal 525 di dalamnya menangani susut voltan dan merujuk kepada lampiran yang berkaitan untuk nilai maksimum. Nilai yang terpakai bergantung pada konteks pemasangan dan peraturan yang diguna pakai, jadi piawaian tersebut mesti digunakan bersama keperluan projek dan pelaksanaan kebangsaan.
Dalam kerja di AS, nilai yang biasa dipetik 3% dan 5% muncul dalam konteks nota maklumat National Electrical Code sebagai cadangan untuk kecekapan operasi yang munasabah, bukan sebagai peraturan sejagat bagi setiap litar. Sesetengah aplikasi mengandungi keperluan mandatori yang berasingan. Sahkan edisi yang diguna pakai, pihak berkuasa yang mempunyai bidang kuasa, arahan peralatan, dan spesifikasi projek dan bukannya menggunakan satu peratusan secara global. Perbezaan ini dapat dilihat dalam bahan pembangunan kod NFPA 2025 NEC yang rasmi bahan pembangunan kod 2025 NEC.
Senarai Semak Pengiraan
Sebelum menerima sesuatu keputusan, pastikan bahawa:
- topologi litar dan asas voltan adalah betul;
- panjang bermaksud laluan sehala sebenar melainkan data tersebut secara jelas menggunakan panjang gelung;
R,X, danLgunakan unit yang serasi;- rintangan mencerminkan konduktor dan keadaan operasi yang berkaitan;
- arus dan faktor kuasa menerangkan segmen dan keadaan operasi yang sedang diperiksa;
- susutan voltan penyuap dan cawangan ditambah di mana kedua-duanya menyumbang;
- hasilnya dibandingkan dengan keperluan peralatan, projek, dan bidang kuasa;
- ampasiti konduktor dan perlindungan disahkan secara bebas.
Gunakan Kalkulator Susut Voltan VIOX untuk menyemak reka bentuk awal dengan cepat. Bagi reka bentuk akhir, simpan input, data sumber konduktor, andaian, formula, dan kriteria penerimaan supaya jurutera lain boleh menghasilkan semula hasil tersebut.
Sumber dan Piawaian
- IEC 60364-5-52:2009+A1:2024, Pemasangan elektrik voltan rendah – Sistem pendawaian
- Seattle Public Utilities, Pengiraan Reka Bentuk untuk Reka Bentuk Elektrik, Februari 2024
- Bahan pembangunan kod NFPA 70 2025
Nota semakan teknikal: Artikel ini menyediakan kaedah pengiraan keadaan mantap yang telus, bukan pengganti untuk pemilihan konduktor khusus projek, semakan kod, atau kajian sistem kuasa.
