De spanningsval van een stroomtransmissiekabel kan nauwkeurig worden berekend met behulp van een stap-voor-stapformule, waarvan de kern ΔU=I × R is. De spanningsval moet doorgaans binnen 5% van de systeemspanning worden geregeld (bijvoorbeeld niet meer dan 19 V voor een 380 V-systeem).
Belangrijkste oorzaken van spanningsval Kabels bezitten inherent weerstand en reactantie. Wanneer er stroom doorheen vloeit, treedt er energieverlies op, wat zich manifesteert als een spanningsval. Beïnvloedende factoren zijn onder meer:
Kabelmateriaal: De weerstand van koperen kabels (0,0174 Ω·mm²/m) is lager dan die van aluminiumkabels (0,0283 Ω·mm²/m), wat resulteert in een kleinere spanningsval;
Kabellengte: Hoe langer de kabel, hoe groter de spanningsval;
Dwars-doorsnedeoppervlak: hoe kleiner de dwars-doorsnede, hoe groter de weerstand en hoe groter de spanningsval;
Belastingsstroom: hoe hoger het vermogen, hoe hoger de stroom en hoe groter de spanningsval;
Arbeidsfactor: Inductieve belastingen (zoals motoren) hebben een lage arbeidsfactor, wat de spanningsval verergert.
Methode in twee- of drie- stappen voor het berekenen van de spanningsval in de kabel
Stap 1: Bereken de lijnstroom
I
I Van toepassing op drie-fasige wisselstroomsystemen:
I
=
P
3
×
U
×
want
θ
I=
3
×U×cosθ
P
P
P: Belastingsvermogen (kW)
U
U: Lijnspanning (kV), gewoonlijk 380 V, dwz 0,38 kV
want
θ
cosθ: arbeidsfactor, doorgaans genomen op 0,8-0,85
Voorbeeld: 55 kW-motor,
I
=
55
/
(
1.732
×
0.38
×
0.8
)
≈
104.5
A I=55/(1.732×0.38×0.8)≈104.5A
Stap 2: Bereken de kabelweerstand
R
R
=
ρ
×
L
S
R=ρ× S L
ρ
ρ: Geleiderweerstand (0,0174 voor koper, 0,0283 voor aluminium)
L
L: Kabellengte (meter)
S
S: Geleiderdoorsnede-doorsnede (mm²)
Voorbeeld: 100 meter lange koperen kabel van 16 mm²,
R
=
0.0174
×
100
/
16
≈
0.109
Ω R=0.0174×100/16≈0.109Ω
Stap 3: Bereken de spanningsval
Δ
U
ΔU Eenvoudigste praktische formule (reactantie negerend):
Δ
U
=
I
×
R
×
K
ΔU=I×R×K
K
K: Neem voor drie-fasesystemen:
3
≈ 1.732
3
≈1,732, enkele-fase is 1 of 2 (aantal circuits)
Vervolg op het vorige voorbeeld:
Δ
U
=
104.5
×
0.109
×
1.732
≈
19.7
V
ΔU=104.5×0,109×1,732≈19,7V, goed voor 5,2% van 380V, iets hoger dan het toegestane bereik, moet de doorsnede-worden vergroot.
