Teme: Bežične mreže

Proračun pada napona u kablu

Skraćena veza: http://pedja.supurovic.net/veza/873

Pad napona, proračunKada postavljate napajanje uređaja kroz kabal veće dužine, ako se radi o niskom naponu neophodno je da predvidite i pad napona koji se javlja u vodovima.

Ovaj problem se obično javlja kada bežični uređaj, svič ili neki drugi uređaj postavljate daleko od izvora napajanja pa produžavate vodove za napajanje ili koristite pasivni PoE. Tada u stvari niski napon (reda veličine od 3 do 12 volti) puštate kroz znatno produženi vod. Uređaji mogu da u radu vuku između 0.5 i 2 pa i više ampera, a to je značajna struja koja može da izazove toliki pad napona u vodu da preostali napon ne bude dovoljan za stabilan rad uređaja.

Zbog toga valja unapred predvideti koliki će biti pad napona i da li je neophodno da ga uzmemo u obzir.

Matematika

Pad napona u provodniku zavisi od četiri činioca: specifične otpornosti materijala (ρ) od koga je provodnik sačinjen, površine poprečnog preseka provodnika (s), dužine provodnika (l) i struje koja protiče kroz provodnik (I).

Kada znamo ove vrednosti ukupan otpor ćemo izračunati po obrascu

R = ρ * l / s

a kada dobijemo otpornost, pad napona računamo po Omovom zakonu:

U = R * I

Specifična otpornost materijala je konstanta koje je poznata za svaki provodni materijal. Za bakar, koji se najčešće koristi za pravljenje provodnika je 0.0174 Ωmm2/m. To znači da provodnik poprečnog preseka 1 mm2 dužine 1 m ima otpornost od 0.0174 Ω. Specifična otpornost zavisi od temperature, ali se u proračunima uzima specifična otpornost na sobnoj temperaturi. Specifična otpornost zavisi i od čistoće materijala, a nije neobično da jeftiniji kabovlovi budu od jeftinijeg materijala manje čistoće koji ima veću otpornost.

Poprečni presek provodnika je po pravilu kružni, a može se izračunati iz njegovog prečnika po obrascu s = (r/2)2π.

Proračun pada napona u provodniku

Dužinu provodnika (l) moramo izmeriti, a uzimamo dvostruku dužinu u odnosu na kabal, zato što imamo dva provodnika za dva pola napajanja. Ako nam je kabal dug deset metara, dužina provodnika je 20 metara.

Struju (I) koja protiče kroz provodnik možemo ili izmeriti ili pretpostaviti kao nazivnu struju potrošnje uređaja (na uređaju obično piše ili kolike je snage kao potrošač ili koliku struju vuče). Ako nemate ništa drugo, onda vidite karakteristike ispravljača koji ste dobili uz uređaj jer na njemu to mora pisati.

Primer proračuna

Uzmimo da je prečnik preseka provodnika 0.51 mm, iz čega proizilazi da je poprečni presek (0.51/2)2 * 3.14 = 0.2042 mm2 (ovo je poprečni presek provodnika u UTP kablu), da je dužina provodnika 20 m (dvostruka dužina kabla) i da je maksimalna struja koju uređaj može da povuče 2 A.

Ukupni otpor je

R = ρ * l / s = 0.0174 * 20 / 0.2042 = 1.7 Ω

Iz otpora spedi pad napona

U = R * I = 1.7 * 2 = 3.4 V

Dakle, na provodniku dužine 20 metara, prečnika 0.51 mm, a kroz koji teče struja od 2 A pad napona će biti 3.4 V.

Ovo uopšte nije zanemarljivo, ako uzmemo u obzir da većina uređaja koji se koriste za bežično umrežavanje koristi napajanje od 5 V. Pad napona od 3.4 V zasigurno znači da uređaj neće moći da radi.

Radi lakšeg računa, zapamtite da otpor 1 metra UTP kabla iznosi 0.08 Ω (zaokruženo). tako da, ako zatreba, na terenu možete lako da izračunate pad napona.

Da ne biste ručno sve ovo računali, evo gotovog proračuna urađenog u OpenOffice Calc-u: Proracun pada napona u provodniku (4320)

Kako rešiti problem velikog pada napona

Prvo što možete da uradite, to je da povećate poprečni presek provodnika ili da skratite dužinu provodnika. Recimo, ako u našem primeru prečnik provodnika povećamo na 0.7 mm, pad napona na provodniku će biti smanjen na svega 0.9 V.

Kada se za napajanje koristi pasivni PoE upotrebljavamo standardne UTP kablove tako da ne možemo menjati poprečni presek provodnika. Ono što možemo da uradimo, to je da spojimo paralelno dva provodnika i tako dobijemo dvostruko veći poprečni presek, tako da bi pad napona bio smanjen na 0.85 V, što bi moglo da prođe kod nekih uređaja.

Pad napona možemo prosto nadomestiti povećanjem napona. Ako je pad napona 0.85 V to znači da bismo mogli zameniti napajanje nekim koje daje jedan volt više i tako prosto poništiti efekat gubitka u provodniku. Ovo ima smisla, ali samo ako se radi o maloj razlici napona.

Uvek vodite računa o tome da se pad napona javlja kao posledica struje koja teče kroz provodnik. Ako uređaj ne opterećuje uvek provodnik punom snagom, to znači da će se menjati pad napona, a time i napon napajanja uređaja.

Ako je pad napona pod punim opterećenjem 3.4 V, u nekom momentu, kada uređaj ne radi punom snagom, pad napona može biti znatno manji ili zanemarljiv. Ako zamenite napajanje nekim koje daje viši napon kao kompenzaciju za ovih 3.4 V, to znači da će u nekom trenutku (a to je već i sami trenutak kada uključite uređaj) njegov napon napajanja biti znatno veći od predviđenog i uređaj može biti uništen ili oštećen. Ako se ipak odlučite za povećanje napona onda obavezno na drugi kraj kabla, pre uređaja, stavite neki stabilizator napona (recimo 7805, ako je potreban napon od 5 V) tako da osigurate da napon ne pređe kritičnu granicu.

Ako unapred znamo da moramo koristiti dug kabal za napajanje, već prilikom izbora uređaja treba uzeti onaj koji radi na višem naponu (9 ili više volti) jer po pravilu ti uređaji vuku manju struju, a to znači da će praviti manji pad napona.

Kod nas je zbog toga popularan uređaj Ovislink 5460 jer radi na 9 V, a njegov ispravljač po pravilu daje i do 13 V, tako da ne samo da je uređaj tolerantan na pad napona, nego trpi i znatno viši napon od radnog. U praksi ovaj uređaj radi preko napajanja kroz UTP kablove dužine i 10 do 15 metara.

Na kraju, uvek možete uptorebiti aktivni PoE, koji radi na 48 V i tako značajno smanjuje struju koja ide kroz provodnik. U stvari PoE standard samo i predviđa ovakvo napajanje i garantuje ispravno napajanje do dužine UTP kabla do 100 metara. Aktivni PoE ima samo jednu manu – višu cenu.


Podelite ovaj članak sa prijateljima


8 comments to Proračun pada napona u kablu

  • Milan

    Da li možete da mi pomognete jer ne mogu da otvorim Proracun pada napona u provodniku (781)u OpenOffice…
    Unapred hvala

  • Desni klik na link, izaberite opciju Save As… i tako je snimite na željeno mesto. Zatim dupli klik na snimljenu datoteku i otvoriće vam se OpenOffice. Meni tako radi.

  • Filip Lazic

    kako da izracunam poprecni presek provodnika koji treba da prenese struju na daljinu od 10 km,a da gubici ne budu veci od 10%….a generator ima snagu od 200 kw i napon od 120 v….pls help…hitno….treba mi veceras ako mozes da mi kazes….

  • Za izvođenje takvog voda potrebno je da se uradi ceo projekat i to mora da ti uradi stručno i ovlašćeno lice. Ne može to da se uradi očas posla iz glave.

  • vlasta

    postovani dali neko moze da mo izracuna gubitke u prpizvodnji solarne elektrna 30kw ako merno mesto bude udaljeno 400 metara od elektrane a kabal precnika 75
    hvala

  • Ivan

    Poštovani,
    da li možete da mi sračunate debljinu tj. poprečni presek aluminijumskog podzemnog provodnika (4x???mm), jer želim da dovedem struju od trafostanice do objekta u dužini od 700m, a potrebna snaga u objektu mi je 30 kW, uѕ to da gubici ne budu preveliki (oko 5%)
    Unapreed hvala!

Leave a Reply

 

 

 

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

Popunite izraz tako da bude tačan: *