Der Spannungsabfall eines Stromübertragungskabels kann mithilfe einer Schritt-{0}}für--Schrittformel genau berechnet werden, deren Kern ΔU=I × R ist. Der Spannungsabfall sollte im Allgemeinen innerhalb von 5 % der Systemspannung kontrolliert werden (z. B. nicht mehr als 19 V für ein 380-V-System).
Hauptursachen für Spannungsabfall Kabel besitzen von Natur aus Widerstand und Reaktanz. Wenn Strom durch sie fließt, kommt es zu einem Energieverlust, der sich in einem Spannungsabfall äußert. Zu den Einflussfaktoren zählen:
Kabelmaterial: Der spezifische Widerstand von Kupferkabeln (0,0174 Ω·mm²/m) ist niedriger als der von Aluminiumkabeln (0,0283 Ω·mm²/m), was zu einem geringeren Spannungsabfall führt;
Kabellänge: Je länger das Kabel, desto größer der Spannungsabfall;
Querschnittsfläche: Je kleiner der Querschnitt, desto größer der Widerstand und desto größer der Spannungsabfall.
Laststrom: Je höher die Leistung, desto höher der Strom und desto größer der Spannungsabfall;
Leistungsfaktor: Induktive Lasten (z. B. Motoren) haben einen niedrigen Leistungsfaktor, was den Spannungsabfall verstärkt.
Zwei-- oder drei-Schritte-Methode zur Berechnung des Kabelspannungsabfalls
Schritt 1: Berechnen Sie den Leitungsstrom
I
I Gilt für drei-Phasen-Wechselstromsysteme:
I
=
P
3
×
U
×
cos
θ
I=
3
×U×cosθ
P
P
P: Lastleistung (kW)
U
U: Netzspannung (kV), üblicherweise 380 V, also 0,38 kV
cos
θ
cosθ: Leistungsfaktor, allgemein angenommen als 0,8-0,85
Beispiel: 55-kW-Motor,
I
=
55
/
(
1.732
×
0.38
×
0.8
)
≈
104.5
A I=55/(1.732×0.38×0.8)≈104.5A
Schritt 2: Berechnen Sie den Kabelwiderstand
R
R
=
ρ
×
L
S
R=ρ× S L
ρ
ρ: Leiterwiderstand (0,0174 für Kupfer, 0,0283 für Aluminium)
L
L: Kabellänge (Meter)
S
S: Leiterquerschnittsfläche (mm²)
Beispiel: 100 Meter langes, 16 mm² großes Kupferkabel,
R
=
0.0174
×
100
/
16
≈
0.109
Ω R=0.0174×100/16≈0.109Ω
Schritt 3: Spannungsabfall berechnen
Δ
U
ΔU Einfachste praktische Formel (ohne Berücksichtigung der Reaktanz):
Δ
U
=
I
×
R
×
K
ΔU=I×R×K
K
K: Für drei-Phasensysteme gilt:
3
≈ 1.732
3
≈1,732, einzelne-Phase ist 1 oder 2 (Anzahl der Stromkreise)
Fortsetzung des vorherigen Beispiels:
Δ
U
=
104.5
×
0.109
×
1.732
≈
19.7
V
ΔU=104.5×0,109×1,732≈19,7 V, was 5,2 % von 380 V entspricht und den zulässigen Bereich leicht überschreitet, muss der Querschnitt - vergrößert werden.
