การคำนวณแรงดันไฟตก

แรงดันตก (Voltage Drop) โปรแกรมคำนวณหาแรงดันไฟตก หรือ โปรแกรม​คำนวณหาแรงดันไฟตก1

แรงดันตกเป็นปัญหาเมื่อมีการใช้สายไฟที่มีความยาวมากๆ ซึ่งมีผลกระทบต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า เช่นหลอดไฟสว่างไม่เต็มที่ หรือไม่สามารถจุดหลอดได้กรณีที่เป็นหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่ใช้ starter ช่วยจุดหลอด, มอเตอร์ไม่มีแรงหมุนหรือไหม้ เป็นต้น มาตรฐาน NEC กำหนดแรงดันตกดังนี้ 1. แรงดันตกจากสายประธานจนถึงเครื่องใช้ไฟฟ้า (Load) ไม่เกิน 5% 2. แรงดันตกในสายป้อน (Feeder) ไม่เกิน 2% 3. แรงดันตกในวงจรย่อย ไม่เกิน 3% การคำนวณค่าแรงดันตกในสายไฟให้อยู่ในเกณฑ์ที่มาตราฐานกำหนด ทำให้มั่นใจว่าสามารถใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้านั้นๆ ได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพสูตรการคำนวณค่าแรงดันตก   ทั้งสายป้อนและวงจรย่อย ใช้สูตรการคำนวณเหมือนกันคือ  1 เฟส 2 สาย               =  2 I (R cos + X sin) L  3 เฟส 4 สาย          =   I (R cos + X sin) L เมื่อกำหนดให้VD     = Voltage Drop    ; V  I         = กระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจร    ; A R        = ความต้านทานเส้นเดียวของสายไฟฟ้า    ; โอห์ม/เมตร        = Reactance เส้นเดียวของสายไฟฟ้า   ; โอห์ม/เมตร L         = ความยาวของสายไฟฟ้า    ; เมตร cos = Power Factor ของโหลด หมายเหตุ   ความต้านทานที่ใช้เป็นความต้านทานกระแสสลับที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส ส่วนรีแอกแตนซ์ขึ้นอยู่กับ การจัดสายและวิธีการเดินสาย ดังตารางข้างล่าง                                                           ข้อมูลค่า R และ X ของสาย THW   ขนาดสาย ตร.มม ความต้านทาน (โอห์ม/กม.) รีแอกแตนซ์ในท่ออโลหะ (โอห์ม/กม.) รีแอกแตนซ์ในท่อโลหะ (โอห์ม/กม.) รีแอกแตนซ์เดินลอยบน Rack (โอห์ม/กม.) 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500 8.8658 5.5157 3.6851 2.1895 1.3759 0.8698 0.6269 0.4723 0.3207 0.2309 0.1840 0.1493 0.1196 0.0918 0.0737 0.0587 0.0467 0.1228 0.1146 0.1116 0.1059 0.1035 0.0981 0.0983 0.0933 0.0904 0.0902 0.0879 0.0870 0.0873 0.0865 0.0862 0.0841 0.0850 0.1535 0.1433 0.1395 0.1324 0.1294 0.1226 0.1229 0.1166 0.1130 0.1128 0.1099 0.1088 0.1091 0.1081 0.1078 0.1052 0.1063 0.3559 0.3412 0.3251 0.3087 0.2943 0.2798 0.2661 0.2566 0.2450 0.2347 0.2263 0.2198 0.2127 0.2037 0.1966 0.1889 0.1816 ตัวอย่าง  ระบบไฟฟ้า 3 เฟส 4 สาย 380 V 50 Hz. จ่ายโหลด 3 เฟสสมดุลขนาด 50 A. PF 0.8 lag ด้วยสาย THW 16 ตร.มม. เดินในท่อโลหะในอากาศ ความยาว 100 เมตร จงหาแรงดันตกในสาย วิธีทำ          จากสูตร      VD   =   I (R cos + X sin) L จากตารางข้างบนได้ข้อมูลสายดังนี้           R = 1.3759 ohm/km.               = 1.3759 / 1000   = 0.0013759 ohm/m           X = 0.1294 ohm/km.               = 0.1294 / 1000   = 0.0001294 ohm/m และ cos = 0.8   จะได้ sin = 0.6 แทนค่าในสูตร  VD =  x 50 (0.0013759 x 0.8 + 0.0001294 x 0.6) x 100   =   10.20 V. คิดเป็น %                = (10.20/380) x 100%                                 = 2.68 % วงจรย่อยลักษณะการต่อโหลดในวงจรย่อยจะมีผลต่อค่าแรงดันตก ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับรูปแบบการต่อวงจร แบ่งออกเป็น 2 ลักษณะคือ  Concentrated Load  Distributed Load Concentrated Load      มีลักษณะเป็น Load เพียงชุดเดียวต่ออยู่ที่ปลายสาย ดังรูป                                                         ตัวอย่าง  ระบบไฟฟ้า 1 เฟส 2 สาย 220 V 50 Hz. จ่ายโหลด 15 A. PF 1.0 ด้วยสาย THW 2.5 ตร.มม. เดินในท่อ PVC                 ความยาว 30 เมตร จงหาแรงดันตกในสาย และถ้ากำหนดแรงดันตกไม่เกิน 3% จะเดินสายได้ไกลสุดเท่าใด วิธีทำ          จากสูตร      VD   =   2 I (R cos + X sin) L จากตารางข้างบนได้ข้อมูลสายดังนี้           R = 8.8658 ohm/km.               = 8.8658 / 1000   = 0.0088658 ohm/m           X = 0.1228 ohm/km.               = 0.1228 / 1000   = 0.0001228 ohm/m และ cos = 1.0   จะได้ sin = 0 เขียนสูตรใหม่ดังนี้                     VD = 2 I R L แทนค่าในสูตร                           VD = 2 x 15 x 0.0088658 x 30   =   7.979 V. คิดเป็น %                                         = (7.979/220) x 100%                                                         = 3.62 %                    -------------------------------------- (1) เมื่อกำหนดแรงดันตกไม่เกิน 3%  = 0.03 x 220    =  6.6 V. แทนค่าในสูตร                      6.6  = 2 x 15 x 0.0088658 x L เดินได้ไกลสุด                        L     = 6.6 / (2 x 15 x 0.0088658)   = 24.81 เมตร ------------(2)  Distributed Load      มีลักษณะเป็นโหลดหลายชุดต่อกระจายกันไปตามความยาวสาย ดังรูป                                                     ตัวอย่าง  ระบบไฟฟ้า 1 เฟส 2 สาย 220 V 50 Hz. จ่ายโหลด 15 A. PF 1.0 ด้วยสาย THW 2.5 ตร.มม. เดินในท่อ PVC                 ความยาว 30 เมตร ถ้าโหลดแต่ละตัวกินกระแส 5 A วางห่างกัน 10 เมตรจงหาแรงดันตกในสาย                 และถ้ากำหนดแรงดันตกที่โหลดตัวสุดท้ายไม่เกิน 3% จะเดินสายได้ไกลสุดเท่าใด วิธีทำ          จากสูตร      VD   =   2 I (R cos + X sin) L จากตารางข้างบนได้ข้อมูลสายดังนี้           R = 8.8658 ohm/km.               = 8.8658 / 1000   = 0.0088658 ohm/m           X = 0.1228 ohm/km.               = 0.1228 / 1000   = 0.0001228 ohm/m และ cos = 1.0   จะได้ sin = 0 เขียนสูตรใหม่ดังนี้                     VD = 2 I R L แต่กระแสไหลในแต่ละช่วงไม่เท่ากัน ดังรูป                                                     จะได้                                       แทนค่าในสูตร                           VD = 2 x 0.0088658 x ( 15 + 10 + 5 ) x 10   =   5.319 V. คิดเป็น %                                         = (5.319/220) x 100%                                                         = 2.41 %                    -------------------------------------- (1) เมื่อกำหนดแรงดันตกไม่เกิน 3%  = 0.03 x 220    =  6.6 V. แทนค่าในสูตร                      6.6  = 2 x 0.0088658 x ( 15 + 10 + 5 ) x L/3 เดินได้ไกลสุด                        L    = (6.6 x 3) / (2 x 0.0088658 x ( 15 + 10 + 5 ) )   = 37.22 เมตร ------------(2)