Μέχρι τώρα μάθαμε ότι το πάχος ενός καλωδίου (διατομή) επιλέγεται με βάση το πόσο ρεύμα θέλουμε να περάσει από μέσα του (τα Amperes), ώστε να μην ζεσταθεί και λιώσει. Τι γίνεται όμως όταν το ρεύμα πρέπει να ταξιδέψει πολύ μακριά;
Φανταστείτε ότι θέλετε να δώσετε ρεύμα σε μια αποθήκη στον κήπο σας, σε μια αντλία νερού στο κτήμα, ή να βάλετε προβολείς στην εξώπορτα, 50 μέτρα μακριά από το σπίτι. Ο ηλεκτρολόγος σας λέει ότι θα βάλει "χοντρό καλώδιο", παρόλο που ο προβολέας καίει ελάχιστο ρεύμα. Προσπαθεί να σας χρεώσει παραπάνω υλικά;
Όχι. Προσπαθεί να πολεμήσει τον μεγαλύτερο εχθρό των μεγάλων αποστάσεων: την Πτώση Τάσης. Ως μηχανικοί, πάμε να δούμε γιατί συμβαίνει αυτό το φαινόμενο, γιατί καίει τα μοτέρ των συσκευών σας και πώς το υπολογίζουμε με απλά μαθηματικά.
Σκεφτείτε το ρεύμα σαν νερό που τρέχει μέσα σε ένα λάστιχο ποτίσματος. Αν έχετε ένα πολύ μακρύ λάστιχο (π.χ. 50 μέτρα), η πίεση του νερού στην άκρη του θα είναι αισθητά μικρότερη από την πίεση που έχει στη βρύση. Το νερό "κουράστηκε" τρίβοντας τα τοιχώματα του σωλήνα σε όλη αυτή τη διαδρομή.
Ακριβώς το ίδιο συμβαίνει με τον ηλεκτρισμό. Τα καλώδια χαλκού είναι εξαιρετικοί αγωγοί, αλλά δεν είναι τέλειοι. Έχουν μια μικρή, φυσική αντίσταση. Όσο πιο μακρύ είναι το καλώδιο, τόσο μεγαλύτερη είναι αυτή η αντίσταση. Καθώς το ρεύμα ταξιδεύει μέσα του, χάνει ένα μέρος της δύναμής του (μετατρέπεται σε θερμότητα). Το αποτέλεσμα; Ενώ ο ηλεκτρικός σας πίνακας στέλνει 230 Volt, στην άκρη του κήπου μπορεί να φτάνουν μόνο 190 Volt!
Αν η τάση (Volt) που φτάνει στη συσκευή σας είναι πολύ χαμηλή, τα προβλήματα ξεκινούν:
Αν συνδέσετε μια αντλία νερού, ένα χλοοκοπτικό ή ένα πλυντήριο στο τέλος μιας πολύ μακριάς μπαλαντέζας, το μοτέρ θα πάρει χαμηλή τάση. Για να βγάλει την ίδια δύναμη, θα αναγκαστεί να "τραβήξει" περισσότερα Amperes. Θα ζεσταθεί υπερβολικά και, σταδιακά, θα καεί.
Οι λάμπες (ειδικά οι παλαιότερες) θα φέγγουν πολύ αμυδρά ή θα τρεμοπαίζουν.
Η τάση που "χάθηκε" στη διαδρομή, μετατράπηκε σε ζέστη μέσα στο χώμα. Είναι ρεύμα που το πληρώνετε στον ΔΕΔΔΗΕ, αλλά δεν έφτασε ποτέ στη συσκευή σας.
Οι ηλεκτρολογικοί κανονισμοί (όπως το πρότυπο ΕΛΟΤ HD 384 / 60364) είναι αυστηροί. Ορίζουν ότι η πτώση τάσης από τον μετρητή του ΔΕΔΔΗΕ μέχρι την πιο απομακρυσμένη πρίζα ή λάμπα του σπιτιού σας δεν πρέπει να ξεπερνά συγκεκριμένα ποσοστά:
Μέγιστη επιτρεπτή πτώση 3% (δηλαδή, το πολύ 6.9V απώλεια στα 230V).
Μέγιστη επιτρεπτή πτώση 5% (δηλαδή, το πολύ 11.5V απώλεια στα 230V).
Για να βρούμε πόσα Volt θα χάσουμε, χρησιμοποιούμε τον παρακάτω μαθηματικό τύπο (για μονοφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα). Η εξίσωση περιλαμβάνει το ρεύμα, την απόσταση και το πάχος του καλωδίου:
Delta U = frac2 cdot I cdot rho cdot LS
Όπου:
(Σημείωση: Ο πολλαπλασιασμός επί 2 γίνεται γιατί το ρεύμα πρέπει να πάει από τη Φάση και να γυρίσει από τον Ουδέτερο, άρα διανύει διπλή απόσταση).
Σενάριο 1 (Βάζουμε το τυπικό καλώδιο πρίζας 2.5 mm²): Delta U = frac2 cdot 16 cdot 0.0175 cdot 502.5 Αποτέλεσμα: Delta U = mathbf22.4 Volt. Τι σημαίνει αυτό; Χάσατε 22.4V! Στην αποθήκη σας φτάνουν μόνο 207.6 Volt. Η απώλεια είναι σχεδόν 10%, υπερδιπλάσια του επιτρεπτού ορίου (5%). Τα εργαλεία σας θα ζορίζονται επικίνδυνα.
Σενάριο 2 (Βάζουμε χοντρό καλώδιο 6.0 mm²): Delta U = frac2 cdot 16 cdot 0.0175 cdot 506.0 Αποτέλεσμα: Delta U = mathbf9.3 Volt. Τι σημαίνει αυτό; Η απώλεια έπεσε στο 4%. Είμαστε μέσα στα νόμιμα όρια και τα μηχανήματά μας είναι απολύτως ασφαλή!
Η Πτώση Τάσης σε Volt (το νούμερο που ψάχνουμε).
Το Ρεύμα που θα τραβήξει η συσκευή σε Amperes.
Η ειδική αντίσταση του χαλκού (μια σταθερά περίπου ίση με 0.0175 Omega cdot mm^2 / m).
Το μήκος του καλωδίου σε μέτρα (m).
Η διατομή (το πάχος) του καλωδίου σε τετραγωνικά χιλιοστά (mm^2).
Θέλετε να τραβήξετε μια παροχή σε μια αποθήκη, 50 μέτρα μακριά. Εκεί θα δουλεύετε ισχυρά ηλεκτρικά εργαλεία, άρα θέλετε να έχετε μια γεμάτη παροχή των 16 Amperes (3.680W).
Όπως αποδείξαμε με τα μαθηματικά, η λύση απέναντι στην πτώση τάσης είναι μία: Όσο μεγαλώνει η απόσταση, τόσο πρέπει να "παχαίνουμε" το καλώδιο, ακόμα κι αν το ρεύμα που χρειαζόμαστε είναι μικρό. Ένας μεγαλύτερος "σωλήνας" (μεγαλύτερη διατομή S) προσφέρει μικρότερη αντίσταση στο ρεύμα, επιτρέποντάς του να φτάσει στον προορισμό του χωρίς απώλειες.
Κλείνοντας αυτόν τον υποπυλώνα υπολογισμών, θυμηθείτε: Η ηλεκτρολογία δεν είναι απλώς το "να ενώσουμε τα καλώδια για να ανάψει η λάμπα". Απαιτεί πρόβλεψη. Όταν σχεδιάζετε εξωτερικούς φωτισμούς, παροχές για γκαραζόπορτες στο τέλος του οικοπέδου ή γραμμές για κάμερες ασφαλείας, συζητήστε με τον εγκαταστάτη σας την παράμετρο της πτώσης τάσης, ώστε να εξασφαλίσετε μακροζωία στον ακριβό εξοπλισμό σας.
Επιστροφή στην κατηγορία.
Μετάβαση στην κατηγορίαΕπιστροφή στον κεντρικό οδηγό.
Μετάβαση στον οδηγό
