Hoe bereken je de spanningsval over een weerstand en in elektrische circuits?

Spanningsval is de afname van de elektrische potentiaal wanneer stroom door een weerstand, draad of elektrische belasting vloeit. Elke geleider heeft weerstand, waardoor een deel van de aangelegde spanning verloren gaat voordat de stroom de aangesloten apparatuur bereikt.

In kleine elektronische schakelingen bepaalt de spanningsval mede hoe de spanning wordt verdeeld over weerstanden en componenten. In grotere elektrische installaties kan een te grote spanningsval leiden tot zwakke verlichting, oververhitting, problemen met de motorprestaties en een inefficiënte werking.

Inzicht in het berekenen van spanningsverlies maakt het ontwerpen van circuits, het oplossen van problemen en het bepalen van de juiste kabeldikte veel eenvoudiger.

Wat is spanningsval?

Spanningsval treedt op wanneer er stroom door een weerstand loopt.

Volgens de wet van Ohm:

Waar:

Hoe hoger de weerstand of stroomsterkte, hoe groter de spanningsval.

Bijvoorbeeld:

Al deze factoren verhogen de spanningsval in een circuit.

Spanningsval over een weerstand

In de elektronica wordt de spanningsval over een weerstand rechtstreeks berekend met behulp van de wet van Ohm.

De formule is:

Dit betekent dat de spanning over een weerstand gelijk is aan de stroom die erdoorheen vloeit vermenigvuldigd met de waarde van de weerstand.

Voorbeeld 1: Spanningsval over een enkele weerstand

Stel dat een circuit het volgende bevat:

Met behulp van de formule: V _-val = 2 × 4 / V _-val = 8V

De weerstand zorgt voor een spanningsval van 8 volt.

Als de voedingsspanning 12V is, is de resterende spanning in het circuit: 12V−8V=4V

Dit volgt uit de spanningswet van Kirchhoff, waarbij de totale spanningsval gelijk is aan de bronspanning.

Spanningsval in serieschakelingen

In een serieschakeling:

De spanningsval over elke weerstand hangt af van de weerstandswaarde.

Formule voor totale weerstand

Voorbeeld 2: Spanningsval in een serieschakeling

Circuitwaarden:

Spanningsval in elektrische bedrading

Spanningsverlies treedt ook op in kabels en geleiders omdat draden weerstand hebben.

Lange kabeltrajecten en hoge stroombelastingen kunnen een merkbaar spanningsverlies tussen de stroombron en de apparatuur veroorzaken.

Voor eenfasige circuits geldt de volgende formule:

V- _daling = 2×I×R×L

Waar:

Voorbeeld 3: Spanningsval in een kabel

Uitgaan van:

Met behulp van de formule:

V_{laten vallen}=2×20×0.0015×30
V_{laten vallen}= 1.8V

Als de voedingsspanning 230V is:

 

De spanningsval bedraagt ​​ongeveer 0.78%.

Formule voor het spanningsvalpercentage

Spanningsverlies wordt vaak uitgedrukt als een percentage van de voedingsspanning.

De formule is:

 

Elektrische normen bevelen doorgaans het volgende aan:

Een te grote spanningsval kan de efficiëntie van apparatuur verminderen en de opwarming van geleiders verhogen.

Spanningsval in gelijkstroom- en wisselstroomcircuits

Het basisprincipe is vergelijkbaar voor zowel wisselstroom- als gelijkstroomsystemen, maar wisselstroomcircuits kunnen ook reactantie- en arbeidsfactoreffecten bevatten.

Voor eenvoudige gelijkstroomcircuits:

V = IR

Bij wisselstroomcircuits kan impedantie de zuivere weerstand vervangen:

V=IZ

Waar:

Bij veel laagspanningsberekeningen biedt de weerstand op zich al een praktische benadering.

Veelvoorkomende oorzaken van een te grote spanningsval

Een te grote spanningsval kan door verschillende factoren in een elektrische installatie worden veroorzaakt. Veelvoorkomende oorzaken zijn onder andere lange kabellengtes, te dunne geleiders, hoge stroombelastingen, losse of beschadigde verbindingen, gecorrodeerde aansluitingen en bedrading van slechte kwaliteit.

Deze omstandigheden verhogen de elektrische weerstand in het circuit, wat leidt tot een groter spanningsverlies tussen de stroombron en de aangesloten apparatuur. Het verlagen van de circuitweerstand of de belastingsstroom kan helpen om het spanningsverlies te minimaliseren en de systeemprestaties te verbeteren.

Hoe spanningsval te verminderen

Er zijn verschillende methoden om spanningsverlies in een elektrische installatie te verminderen. Gangbare benaderingen zijn onder andere het gebruik van dikkere kabels, het verkorten van kabeltrajecten, het verlagen van de belastingsstroom, het toepassen van hogere voedingsspanningen waar nodig en het verbeteren van de kwaliteit van de elektrische verbindingen.

Van al deze methoden is de juiste dimensionering van de geleiders een van de meest effectieve manieren om spanningsverlies te beperken en een efficiënte systeemwerking te behouden.

Conclusie

Spanningsvalberekeningen zijn gebaseerd op de fundamentele relatie tussen spanning, stroom en weerstand. Of het nu gaat om de analyse van een kleine weerstand in een elektronisch circuit of om de evaluatie van kabelverliezen in een elektrische installatie, dezelfde elektrische principes zijn van toepassing.

Door gebruik te maken van de wet van Ohm en standaardformules voor spanningsval, kunnen ingenieurs en elektriciens de spanning over weerstanden bepalen, de juiste geleiderdiameters selecteren, de efficiëntie van circuits verbeteren, prestatieproblemen met apparatuur voorkomen en elektrische systemen effectiever diagnosticeren en storingen opsporen.

Ontdek Kripal voor betrouwbare elektrische oplossingen en praktische richtlijnen voor spanningsverlies, voor veiligere en efficiëntere installaties.

Als u hulp nodig heeft bij het kiezen van de juiste producten, neem dan gerust contact met ons op.