Spanningsverlies in kabels kan tot gevolg hebben dat apparatuur niet goed functioneert of zelfs defect raakt. NEN1010 (bepaling 525) stelt daarom als eis dat het spanningsverlies niet meer dan 5% mag bedragen van het begin van de installatie tot de aansluitpunten.
De gevolgen van spanningsverlies
Diverse apparaten hebben de eigenschap meer stroom af te nemen naarmate de spanning afneemt. Een voorbeeld is een UPS systeem of motor. Een goede UPS zal namelijk de uitgangsspanning altijd op hetzelfde niveau proberen te houden. Hierdoor blijft het afgenomen vermogen hetzelfde. Het vermogen aan de ingang van de UPS zal dus ook hetzelfde blijven. Daalt de netspanning, dan zal de UPS een hogere ingangsstroom opnemen om het vermogen gelijk te houden. Resultaat is dat het spanningsverlies in de voedingsleiding nog hoger zal worden en daarmee kans op overbelasting ontstaat. Bij een motor gebeurt hetzelfde, want de mechanische belasting van de motor zal niet veranderen. Het resultaat van een lagere spanning op de klemmen door spanningsverlies zal resulteren in een hogere opgenomen stroom. Gevolg kan zijn overbelasting van de motor en daarmee het aanspreken van de thermische beveiliging. Ook groeilichtlampen in kassen zijn gevoelig voor spanningsverlies. Een veel gehanteerde praktijkregel is dat 1% spanningsverlies ongeveer 3% minder lichtopbrengst geeft. En minder lichtopbrengst betekent een minder snelle groei van bloemen of groenten.
Spanningsverlies en lichtflikkering
Lange kabels naar onderverdelers krijgen ook te maken met spanningsverlies. Een gevarieerde belasting van licht en motoren op de onderverdeler kan bij het starten van een motor lichtflikkeringen veroorzaken. Dit kan hinderlijk zijn voor de gebruikers. Daarom moet bij deze toepassingen goed gekeken worden naar het spanningsverlies tijdens aanlopen van de motor.
Gevolgen van spanningsverlies tijdens aanlopen van motoren
Het direct aanlopen van motoren gaat gepaard met aanloopstromen van 6 tot 8 x Inominaal. Direct gevolg is een hoger spanningsverlies tijdens aanlopen. Hiermee moet rekening worden gehouden of het werktuig dit wel aan kan.
Voorbeeld: 10% spanningsverlies op de klemmen van een motor tijdens starten, geeft ongeveer 20% minder koppel aan de as om de motor te laten aanlopen. Dit kan inhouden dat een werktuig, bijvoorbeeld een vol liggende transportband niet zal aanlopen, met het aanspreken van de beveiliging tot gevolg.
Kan het spanningsverlies berekend worden?
Het spanningsverlies kan berekend worden met onderstaande formule. Hierin is de R en de X resp. de weerstand en reactantie van de kabel.
dU = Ib x (R x cosφ + X x sinφ)
De ontwerpsoftware voor laagspanningsinstallaties Ecodial gebruikt bovenstaande rekenmethode voor spanningsverlies. Ook het spanningsverlies in een eindgroep bij aanlopen van een motor wordt door Ecodial berekend.
Hoe hoog is het spanningsverlies in een 2,5mm2?
Een 2,5mm2 kabel belast met een éénfase belasting van 16A geeft bij een lengte van 40m een spanningsverlies van 4,5%. Dit betekent dat het gehele voedingscircuit niet meer dan 0,5% spanningsverlies in zich kan hebben om aan NEN1010 te voldoen. Het spanningsverlies in een éénfase-net neemt daarom een belangrijk deel van het spanningsverlies voor zijn rekening.
Hoe meet u spanningsverlies?
Om de spanningsverlies nauwkeurig te berekenen, meet u de spanning op twee punten langs een elektrisch circuit terwijl het actief is. Gebruik een multimeter die op de voltage-instelling is ingesteld en noteer beide waarden. Trek de spanning aan het einde van het circuit af van de spanning aan het begin. Dit verschil is de spanningsval, die het potentiële energieverlies in het circuit aangeeft.
Spanningsverlies in de praktijk
Het is van belang om niet te veel spanningsverlies te krijgen in de voeding naar een onderverdeler. Gezien het spanningsverlies dat een éénfase eindgroep heeft, is het verstandig om op een eindverdeler niet meer dan 2% á 2,5% spanningsverlies toe te laten. Meer verlies in het voedingscircuit geeft grotere leidingdiameters in éénfase eindgroepen.
Spanningsverlies in railkokersystemen
Railkokers hebben ook te maken met spanningsverlies.Veel railkokers zijn uitgevoerd in aluminium, dat een hogere soortelijke weerstand heeft dan koper. Ook bij het ontwerpen moet gekeken worden naar spanningsverlies. Helaas zijn veel bestekken hierop niet ingericht en geven hierdoor onvolledige informatie. Voorbeeld: in een bestek wordt een 630A transportverbinding van 100m lengte gevraagd tussen een hoofdverdeler en subverdeler. In de tekening staat vervolgens "railkoker 630A". Maar wat is nu het spanningsverlies? Een Canalis KSA630 (630A railkoker met aluminium geleiders) geeft een spanningsverlies van 3,4%. Dit betekent dat er nog maar 1,6% over is voor de rest van de achterliggende installatie. Een betere keuze zou zijn de KSA800 (800A railkoker met aluminium geleiders), dit geeft 2,4% spanningsverlies. Transportverbindingen in bestekken zouden in de omschrijving dan ook een eis voor het spanningsverlies moeten hebben. Bijvoorbeeld: Railkokersysteem 630A, lengte 100m en spanningsverlies ≤ 2,5%.
Tot slot
Spanningsverliesberekening is een belangrijk onderdeel van het leidingontwerp. Met name in lange verbindingen kan spanningsverlies lijden tot zeer grote leidingdiameters. Dit kan tot gevolg hebben dat een ontwerp drastisch veranderd moet worden door bijvoorbeeld een middenspanningsstation dichtbij de verbruikers te plaatsen. Kabelberekeningen, inclusief spanningsverlies, kunnen goed uitgevoerd worden met Ecodial. Uiteraard rekent Ecodial ook met Canalis railkokersystemen.
Schneider Electric heeft de volgende oplossingen om u te helpen bij het optimaliseren van stroomdistributie en spanningsverlies berekenen:
