Comment calculer la chute de tension et la perte de puissance dans les fils

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Comment calculer la chute de tension sur les fils en fonction d'une tension d'alimentation et d'un courant? Comment anticiper les chutes de tension pour que la charge finale ait la tension d'alimentation correcte?

Quelle sera la perte de puissance?

Et si je ne connais pas la résistance du fil mais l'AWG ( American Wire Gauge ) et la longueur?


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Réponses:

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Chute de tension

Vous devez voir un fil comme une autre résistance placée en série. Au lieu de cela, une résistance connectée à une alimentation avec tension ...RloadV

entrez la description de l'image ici

Vous devriez le voir comme ceci, une résistance connectée via deux fils avec résistance à une alimentation avec tension :RloadRwireV

entrez la description de l'image ici

Nous pouvons maintenant utiliser où représente la tension, pour le courant et pour la résistance.V=IRVIR

Un exemple

Supposons que la tension appliquée au circuit soit de . est égal à et la résistance est de (si vous ne connaissez pas la résistance du fil, voir ci-dessous "Calcul de la résistance d'un fil"). Dans un premier temps, nous calculons le courant à travers le circuit en utilisant :5VRload250ΩRwire2.5ΩI=VRI=5250+22.5=5255=0.01961A=19.61mA

Maintenant, nous voulons savoir ce que la chute de tension sur un morceau de fil utilise :V=IRV=0.019612.5=0.049025V=49.025mV

Nous pouvons également calculer la tension sur de la même manière:RloadV=0.01961250=4.9025V

Anticiper la perte de tension

Et si nous avons vraiment besoin d'une tension de sur ? Nous devrons changer la tension de l'alimentation pour que la tension sur devienne .5VRloadVRload5V

Dans un premier temps, nous calculons le courant par :RloadIload=VloadRload=5250=0.02A=20mA

Puisque nous parlons de résistances en série, le courant est le même dans tout le circuit. Par conséquent, le courant que la source d'alimentation doit fournir, , est égal à . Nous connaissons déjà la résistance totale du circuit: . Nous pouvons maintenant calculer la tension nécessaire en utilisant :IIloadR=250+22.5=255ΩV=IRV=0.02255=5.1V


Perte de pouvoir

Et si nous voulons savoir combien de puissance est perdue dans les fils? Fondamentalement, nous utilisons , où représente la puissance, pour la tension et pour le courant .P=VIPVI

Donc, la seule chose que nous devons faire est de remplir les bonnes valeurs dans la formule.

Un exemple

Nous utilisons à nouveau l' alimentation avec et deux fils de chacun. La chute de tension sur un morceau de fil est, comme calculé ci-dessus, . Le courant dans le circuit était de .5V250Ω Rload2.5Ω0.049025V0.01961A

Nous pouvons maintenant calculer la perte de puissance dans un fil:Pwire=0.0490250.01961=0.00096138W=0.96138mW


Calcul de la résistance d'un fil

Dans de nombreux cas, nous connaîtrons la longueur d'un fil et l'AWG ( American Wire Gauge ) du fil, mais pas la résistance. Il est cependant facile de calculer la résistance.l

Wikipedia a une liste des spécifications AWG disponibles ici , qui inclut la résistance par mètre en Ohms par kilomètre ou milliOhms par mètre. Ils l'ont également par kilofeet ou pieds.

Nous pouvons calculer la résistance du fil en multipliant la longueur du fil par la résistance par mètre.Rwire

Un exemple

Nous avons d'un fil 20AWG. Quelle sera la résistance totale?500m

Rwire=0.5km33.31Ω/km=16.655Ω

Ricardo
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Notez que cela dépend du matériau utilisé pour fabriquer les fils. Le cuivre est le plus courant, il est donc probablement le plus facile à trouver. L'aluminium est également utilisé pour distribuer l'énergie. Nichrome est souvent utilisé si vous souhaitez transformer la puissance en chaleur suffisante pour produire une température élevée.
user6030
La même approche peut être utilisée pour le courant alternatif. Cependant, avec AC, des impédances complexes et des calculs de phaseurs doivent être utilisés. L'impédance équivalente de la charge doit être calculée à partir du facteur de puissance.
Charles Cowie